传动滚筒的有限元分析及优化

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1、RMCM景慧。。⋯。传动滚筒的有限元分析及优化FiniteElementAnalysisandOptimizationofDrivingDrum丁成业，罗述详zDINGCheng—ye’．LUOShu—xiang1．南京交通职业技术学院机电工程系，江苏南京2151882．长安大学工程机械学院，陕西西安7100641．DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingCommunicationslnstituteofTechnology，Nan—jing

2、215188，Jiangsu，China2．SchoolofConstructionMachinery，Chang’anUniversity，Xi’an710064，Shaanxi，China【摘要】对某型号的传动滚筒进行受力分析、建模和有限元分析，求出滚筒的应力分布；并通过在Matlab中对滚筒轴进行优化来降低轴的质量，利用优化结果重新建模，进行有限元分析。比较优化前后的应力变化情况，并分析其合理性，为传动滚筒的设计、制造提供一定的依据。【Abstract】Themechanicalanalysis，mod

3、elingandfiniteelementanalysisweredoneonakindofdrivingdrumtoobtainthestressdistribution．ThedrumshaftwasoptimizedinMatlabsoftwaretoreducetheshaftweight；usingtheoptimizationresults，modelingandfiniteelementanalysisweredoneoncemore．Thestresschangesbeforeandafter

4、optimizationwerecompared，andtherationalitywasalsoanalyzed．Alltheresultscanprovidesomeba—sisforthedrivingdrumdesignandmanufacture．【关键词】滚筒；ANSYS；Matlab；优化【Keywords】drum：ANSYS；Matlab；optimization中图分类号：U445．32文献标志码：B文章编号：1000—033X(2011)12-0090-040引言轴承胀套轴筒皮接盘／／／

5、．／带式输送机在港口、煤矿、电厂等物料输送中的应用日益广泛。传动滚筒是带式输送机的关键部件，其作用是

6、量将驱动滚筒装置提供的扭矩传到输送带上。由于传统设计lli!l1l—E方法落后．作为带式输送机重要部件的传动滚筒已经不能适应现代生产发展的需求，随着计算机技术的发展，有限田0萱元方法正在不断地被引进到传动滚筒的设计中1_5]。本文对传动滚筒进行受力分析．根据滚筒的结构图建立三维模型图1传动滚筒及有限元分析模型，并对滚筒进行有限元分析：根据滚筒160013313"1，简皮的厚度为23film，两轴承间距为210

7、0计算分析结果，对滚筒提出有效的优化设计方案。mm，胶带宽度为1400mm，包角为180。，滚筒所受胶带的合力为300kN，单端许用扭矩为66kN·ITI。1传动滚筒简介2传动滚筒受力分析传动滚筒主要由轴承、胀套、轴、筒皮和接盘组成，如图1所示。传动滚筒的滚体直径为1000mm，筒壳长度为传动滚筒是带式输送机的主要受力部件之一，除了RMCM慧术ai～。。⋯山圆角、键槽等)进行简化；不计算焊缝应力；将焊缝连接处视为连续的整体；不考虑胀套内外环之间的相互挤压产生的应力，而将胀套看成是一个实心整体。根据滚筒结构特点

8、，在ANSYS中选用了两种单元类型SOLID185、SURF154，其中SURF154是用来实现滚筒表面的正压力和切向摩擦力的．因为滚筒表面要加载函数变化的载荷，故最好利用扫略网格划分法将单元划分得规则一些。4．1加载03508l8852I766826485353024443l32622077308933971在滚筒表面施加压力和摩擦力通过在ANSYS中编辑单位：MPa函数来实现，添加正压力通过SURF154单元建立表面效图6滚筒轴的等应力云图应单元来实现，见图4。滚筒切向摩擦力通过转化到每个o"：355MP

9、a，故整个结构的安全系数n：：8．9．可见在节点上的力来完成。s0_m静态情况下，结构的强度是完全能满足安全要求的．但其安全余量比较大，因此有必要对轴进行优化。5轴的优化对轴的优化在Matlab中进行。首先要确定优化的目标函数(本文目标函数为轴的总质量)，其次要选好设计变量和约束条件。47no062o552223l4’2408285．1设计变量的选取1523881877642585l阱’93892单