重型滚筒的有限元分析方法的研究

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1、东北大学硕士学位论文摘要重型滚筒有限元分析方法的研究摘要带式输送机是最重要的现代散状物料输送设各，它广泛应用于电力、冶金、化工、煤炭、矿山、港口、建材、粮食等领域。滚筒是带式输送机的重要部件，由丁=滚筒是输送机的主要受力和易损部件。随着带式输送机的大型化，依靠传统的设计计算方法不能保证滚筒的可靠性和经济性，因而需要采用现代设计方法进行滚筒的设计计算和优化设计。本文应用有限元分析软件ANSYS研究滚筒结构强度汁算和参数优化问题，并通过对ANSYS的二次开发实现滚筒设计、计算的自动进行。本文首先根据有限元分析的需要对滚筒进行分类，将滚筒分成等截

2、面辐板焊接滚筒、等截面辐板过盈配合滚筒、变截面辐板过盈配合滚筒、等截面辐板胀套连接滚筒和变截面辐板胀套连接滚筒等5种。比较了现有的几种常用计算方法，包括：美国国家标准计算方法、DTII设计手册计算方法和焊接滚筒通辅结构及莫设计中的计算方法，对滚筒的载荷处理进行了分析，提出了等腰梯形载荷分布形式，该分布形式从实际物理模型上更接近于实际情况。通过对一个典型滚筒的有限元分析研究滚筒有限元分析的方法，并验证所建立的模型和计算方法的正确性。进面对选取不同单元数量的情况的计算精度和计算时间进行了比较，给出了有限元计算的合适韵单元数量，既保证了计算精度，

3、也减少了计算费用。在滚筒有限元分析中，将各个组成部分进行了整体建模，整体分析，实践表明这种分析方法比对滚筒各个零件分别进行分析所得结果要更精确。对其中的接触问题，考虑到程序的自动运行，采用直接生成接触单元和目标单元的方法，而没有应用ANSYS的接触分析向导。以ANSYS为平台开发了滚筒有限元计算的通用软件，软件包括APDL语言参数化建模和UIDL语言界面设计两个部分；软件包括了所进行分类的各种滚筒。在滚筒强度分析和设计时可在友好的界面下进行参数输入，可以为工程设计人员提供一种方便的设计工具。在满足强度条件下，以滚筒质量最小为优化目标对滚筒进

4、行了优化设计，从本文的计算实例可见，传动滚筒优化设计的结果大大改善了辐板的受力情况，在·II·东北大学硕士学位论文摘要一定程度上解决了传动滚筒在交变应力作用下，辐板与轮毂以及辐板与筒壳间产生裂纹，最终导致滚筒失效这样一种最常见的滚筒破损问题。同时，该种优化设计方法可以移植到受力条件较好的改向滚筒和张紧滚筒的结构设计中。通过对以上内容的研究，得出了常见的各类滚筒受力形式、应力分布规律。ANSYS二次开发程序将使得重型滚筒的设计更加快捷、可靠。为其他系列化零部件的有限元分析、二次开发和参数优化提供一个参考。关键词滚筒APDL语言UIDL语言参数

5、化建模·III·东北大学硕士学位论文ABSTRAC’rResearchonFiniteElementAnalysisMethodofHeavy—dutypulleyAbstractBeltConveyoristhemostimportantmodemtransportingequipmentforbulkmaterial；itisusedwidelyinthefieldofelectricpower,metallurgy,chemicalindustry，coalfield，mine，openport，buildingmaterial，fo

6、odstuffetc．Pulleyisimportantpart[brbeltconveyor；itisalsothemainforcedanddamageablepart．Withthebeltconveyorgettinglarger,thetraditionalcalculatinganddesignmethodcarlnotensurethereliabilityandeconomyofpulley,soweneedusingmoderndesignmethodtocalculate，designandoptimizethepull

7、ey．Inthisthesis，theauthorstudiedthestructuralintensityandparametricoptimizationofpulley,andmadethedesignandcalculationbeappliedautomaticallybytlleANSYSdevelopingprogram．Theauthorclassifiedthepulleybasedontheneedforfiniteelementanalysis，andclassifiedthepulleyintoPulleywiths

8、traightwebweldedtosh疆．Pulleywithstraightwebconnectedtoshaftwithinterferencefit，Pulleywith