聚合物材料托轮承载生热失效的有限元分析.pdf

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1、塑料工业第43卷第7期·60·CHINAPLASⅡCSINDUSTRY2015年7月聚合物材料托轮承载生热失效的有限元分析张植俞，任冬云，崔秀国，孙永生，张凯(1．北京化工大学机电工程学院，北京100029；2．北京石油化工学院，北京102617)摘要：对聚合物复合材料托轮进行ANSYS受力分析，并将得到的塑性变形能量以热流率载荷的形式加载到托轮的ANSYS温度场模型中，得到其温度场分布云图。同时计算不同工况下的温度场云图，得到不同工况下托轮温度最高点及其位置。通过此方法可以预测不同载荷、转速下不同材料托轮的最容易受热破坏的位置。关键词：聚合物材料；托轮；有限元计算；热破坏；最高温度点D

2、OI：10．3969／j．issn．1005-5770．2015．07．015中图分类号：TQ323．6文献标识码：A文章编号：1005—5770(2015)07—0060～04FiniteElementAnalysisofHeatFailureofRollerBearingMadefromPolymericMaterialsZHANGZhi·yu，RENDong—yun，CUIXiu—guo，SUNYong-sheng。，ZHANGKai(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，BeijingUniversityofChemicalT

3、echnology，Beijing100029，China；2．BeringInstituteofPetrochemicalTechnology，Beijing102617，China)Abstract：ThestressanalysisforrollermadefrompolymercompositewascarriedoutbyANSYS，andthentheresultantplasticdeformationenergyintheformoftheloadofrateofheatflowwasloadedintotheANSYSmodeloftemperaturefieldoft

4、herollertoobtainthetemperaturefielddistributionnephogram．Atthesametimenephogramsoftemperaturefieldunderdifferentworkingconditionswerecalculated，thehighesttemperaturepointanditspositionoftherollerunderdifferentworkingconditionswereobtained．Thismethodallowedtopredictthemosteasilyheatdamagedposition

5、bydifferentloadsandspeedsoftherollermadefromdifferentmaterials．Keywords：PolymericMaterial；Roller；FiniteElementMethod；HeatDamage；theHighestTemperaturePoint托轮是回转体支撑的重要部件，在钢丝绳厂、电热变形温度方面取得了明显的改善。另外内部应力较缆厂、光缆厂等有着广泛的应用。最初的制作材料主小，使其在受载的过程中，不容易出现应力开裂要是以钢材⋯为主。但是随着技术的革新以及企业问题。但是它有明显的不足就是高速旋转使得玻纤改对利润的追求，回转体

6、的转速越来越高，在高速运转性尼龙托轮产生塑性变形，塑性能量最终转变为热的过程中，振动幅度较大，噪音较高以及容易磨坏磨量，热量不能及时释放，托轮内部温度升高，有可能损都严重影响了钢制托轮的使用寿命。早在2O世纪导致靠近外侧处产生层与层的剥离甚至是烧焦，就有很多学者开始对聚合物复合材料制作托轮产生了产生热破坏。因此，本文进行了托轮受重载时温度场浓厚的兴趣，并且在这一方面取得了很大的进展。例的模拟以及不同载荷、不同转速下的最高温度点和温如铸型尼龙和含油铸型尼龙等复合材料在保持了度值的模拟。复合材料质量轻、易于制造等优势情况下，还兼具了1聚合物材料的力学性能测试耐磨和抗压等优质特性3J，在降低成

7、本的作用下，采用万能试验机(Instron，MODEL，1185，美同时还提高了使用寿命。这些高性能复合材料已经被国)，根据GB／T1041-1992对制作托轮的玻纤改性广泛应用于包括托轮在内的各个行业。玻纤改性尼龙尼龙进行力学性能测试，得到压缩弹性模量为3600托轮与纯尼龙托轮相比在刚性、机械强度和连续MPa，压缩弹性极限强度为61MPa。该结果是本文模通信作者rendy@mail．buct．edu．en作者简介：张植俞，男，19