關(guān)于帶式輸送機(jī)傳動滾筒加強(qiáng)環(huán)的分析與研究

王博

摘要：在我國的煤礦產(chǎn)業(yè)中需要利用到各種機(jī)械設(shè)備來進(jìn)行煤礦的采集和運(yùn)輸，其中較為常用的設(shè)備就是帶式輸送機(jī)，本文經(jīng)過以有限元分析的方式，并且以創(chuàng)建帶式輸送機(jī)傳動滾筒的設(shè)備模型為基礎(chǔ)，為在傳動滾筒中加強(qiáng)環(huán)的效用進(jìn)行了實驗證明，并且對加強(qiáng)環(huán)截面尺寸和傳動滾筒的最大變形量還有其筒殼的厚度間的相互聯(lián)系。關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī);傳動滾筒;加強(qiáng)環(huán);分析研究

引言：

對于煤礦生產(chǎn)企業(yè)來說，帶式輸送機(jī)因為其自身的高效率和適用領(lǐng)域廣的優(yōu)勢，成為了各大煤礦企業(yè)中適用最為廣泛的煤礦運(yùn)輸設(shè)備，并且我國對帶式輸送機(jī)設(shè)備的研究和發(fā)展朝著更好的方向進(jìn)行著前進(jìn)。傳動滾筒的大幅度變形、出現(xiàn)裂紋等問題都會造成傳動滾筒無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文便對這些問題做出了一些實驗和研究，為帶式輸送機(jī)傳動滾筒的優(yōu)化和研究做出了一些探研。

一、傳動滾筒的材料參數(shù)和其結(jié)構(gòu)參數(shù)

隨著我國的工業(yè)發(fā)展和制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前帶式輸送機(jī)的傳動滾筒的研發(fā)和鑄造正在慢慢朝著焊接制造的方式進(jìn)行研究，也就是讓傳動滾筒的筒殼和輻板焊接結(jié)合到一塊，然后讓主軸和輻板以漲套的方法來進(jìn)行裝配，這種裝配的方法的優(yōu)勢有很多，例如方便其拆卸更換、裝配更加穩(wěn)固、具備過載保護(hù)的功能等等好處。本文以某一個工程的實踐數(shù)據(jù)為例，如果傳動滾筒上輸送帶的滑動弧是一百八十度，其張力靜止弧是三十度，傳動滾筒表明受到的張力大小是六十千牛。下面為傳動滾筒的一部分材料和結(jié)構(gòu)的參數(shù)：輻板間距/mm?1232;滾筒長度/mm?1400;滾筒直徑φ/mm?1000;筒殼厚度/mm?14;輻板厚度/mm?110;筒殼與輻板材料?Q235A;密度ρ1/kg·m-3?7800;彈性模量E1/GPa?206;泊松比γ1 0.30;滾筒軸材料?45Cr;密度ρ2/kg·m-3?7850;彈性模量E2/GPa?193;泊松比γ2?0.28。

二、約束載荷和網(wǎng)格劃分

本文對傳動滾筒模型的網(wǎng)格劃分用的是四面體網(wǎng)格，并且在其軸承的地方增添了固定約束，在傳動滾筒的筒殼一百八十度滑動弧中施以摩擦力載荷以及壓力載荷，其摩擦力載荷的方向是朝著筒殼圓弧切線的朝向，其壓力載荷是朝著徑向的朝向，并且在三十度靜止弧中僅僅施以壓力載荷而沒有施以摩擦力載荷。

因為一些帶式輸送機(jī)的輸送帶在制作的時候還不夠完善，有一些缺點，并且被輸送帶傳輸?shù)漠a(chǎn)品一般都會停留在其靠近中間的地方，所以大多數(shù)的帶式輸送機(jī)的輸送帶對于傳動滾筒的筒殼上所施加的壓力一般都不會特別平均。可是想將這些不平均的壓力運(yùn)算出來尤為困難，所以普遍會假使傳動滾筒的筒殼所受到的壓力朝著筒軸的方向是平均施加的。以此為基礎(chǔ)，我們便可以得到以下的公式，傳動滾筒受到的徑向壓力的公式為

輸送機(jī)中輸送帶上某一點上的張力

在上面的兩個公式里，其中B代表了輸送帶的寬度;其中R代表了傳動滾筒的半徑大小;其中μ代表了傳動滾筒和輸送帶兩者間產(chǎn)生的摩擦因數(shù);其中S代表了輸送帶于傳動滾筒分離點位置的張力大小;其中α代表了圍包角的大小。

仿真平臺在有限單元載荷里沒有辦法施以以指數(shù)形式產(chǎn)生變化的載荷，因此其必須是按線性變換或者分布平均的載荷才能夠被順利施加。所以在施以徑向的載荷壓力的時候，需要在圍包角的范圍之內(nèi)讓圍包角得以離散，并且要對各段分別做出分析和運(yùn)算。

三、傳動滾筒中添加加強(qiáng)環(huán)的效用

1.單一加強(qiáng)環(huán)

在傳動滾筒中心的地方增添矩形加強(qiáng)環(huán)，此加強(qiáng)環(huán)截面的高度h為十四毫米，寬度b同樣也為十四毫米，剩下的一些參數(shù)也跟前面一樣，在向其增添相同載荷和約束的環(huán)境中，能夠經(jīng)過實驗和計算得知傳動滾筒中添加了矩形加強(qiáng)環(huán)的最大變形量是0.30587毫米，其產(chǎn)生最大變形的地方還是在傳動滾筒筒殼的靠近中心的位置。跟傳動滾筒中沒有添加矩形加強(qiáng)環(huán)的設(shè)備相比，添加了矩形加強(qiáng)環(huán)的滾筒的最大變形量減小了百分之3.91。由此能夠得出，在傳動滾筒的中心地方增添矩形加強(qiáng)環(huán)能夠有效降低其最大變形量。

對矩形加強(qiáng)環(huán)截面的尺寸參數(shù)b和h分別進(jìn)行調(diào)改，將其產(chǎn)生的相應(yīng)不同效用進(jìn)行記錄和分析比較，根據(jù)傳動滾筒中添加的矩形加強(qiáng)環(huán)各種截面尺寸對應(yīng)的傳動滾筒發(fā)生的型變最后得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，最后再把得出的數(shù)值導(dǎo)進(jìn)矩陣實驗室軟件里，最后我們能夠得出結(jié)論：筒殼厚度以及矩形加強(qiáng)環(huán)截面寬度越寬，傳動滾筒的最大型變量就會越小。經(jīng)過上述實驗數(shù)據(jù)能夠得出，在傳送滾筒中的加強(qiáng)環(huán)截面尺寸高度以及其寬度都取最大值為八十四毫米的時候，傳動滾筒中心位置的最大型變量的數(shù)據(jù)值是0.28494毫米，跟沒有安裝矩形加強(qiáng)環(huán)的傳動滾筒相比，安裝后的最大變形量減小了百分之10.469，所以安裝矩形加強(qiáng)環(huán)對減小傳動滾筒中心形變量的效用非常顯著。

2.雙加強(qiáng)環(huán)

假設(shè)選用矩形加強(qiáng)環(huán)的高度h是傳動滾筒筒殼厚度的五倍也就是七十毫米，然后其寬度b是傳動滾筒筒殼厚度的四倍也就是五十六毫米，然后再進(jìn)行下面的實驗研究。

把之前傳動滾筒里安裝的一個矩形加強(qiáng)環(huán)增加到兩個，但是這兩個矩形加強(qiáng)環(huán)的高度跟之前單個矩形加強(qiáng)環(huán)的高度一樣，寬度是之前單個矩形加強(qiáng)環(huán)的一半。然后經(jīng)過調(diào)整兩個矩形加強(qiáng)環(huán)分別在不同位置所對應(yīng)起到的效用作為研究。分別調(diào)整兩個矩形加強(qiáng)環(huán)的間距是輻板間距的零和一百分之一到二分之一倍之間，然后經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)對比能夠得出對應(yīng)的數(shù)據(jù)。并且根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以發(fā)見，傳動滾筒的最大變形量隨著兩個加強(qiáng)環(huán)之間間距的增大的變化是先縮小然后又逐漸變大。在其距離為輻板間距的七分之一的時候，傳動滾筒的最大變形量抵達(dá)最小值為0.28583毫米。

結(jié)束語：

由上述實驗得出的數(shù)據(jù)能夠看出，在傳動滾筒中添加矩形加強(qiáng)環(huán)是能夠有效減少其最大變形量的。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬武，霍明明.帶式輸送機(jī)傳動滾筒參數(shù)化設(shè)計及穩(wěn)定性研究[J].煤礦機(jī)械，2018，39（09）：23-25.

[2]劉玲.基于有限元分析的帶式輸送機(jī)滾筒中加強(qiáng)環(huán)的研究[J].煤礦機(jī)械，2015，36（12）：176-178.