传动滚筒焊接技术和有限元模型
传动滚筒焊接技术和有限元模型。
带式输送机是以输送带为牵引机构和承载机构的连续输送机械，对零件设计要求较高。传动滚筒是带式输送机的主要传动部件。传动滚筒将带式输送机主电机的强扭矩传递给输送带，拖动负载，实现运输。其可靠性和使用寿命严重影响输送机的性能。目前大部分传动滚筒都是焊接制造的，主要结构一般分为筒体、筒毂、滚筒轴等。在带式输送机的正常工作中，传动滚筒受到圆周剪切力和交变循环径向拉应力的影响。焊接应力的作用下，焊接位置的裂纹容易扩大，导致疲劳损坏和滚筒故障。因此，传动滚筒焊接位置的设计尤为重要。
传动滚筒受力分析。
传动滚筒除了重力和扭矩外，还受输送带张力的影响。为了检查滚筒的强度，假设滚筒满负荷运行，即滚筒上输送带的张力没有静态弧，滑动弧占据了整个包围角。如图1所示，输送带对滚筒筒体的张力。根据弹性体欧拉公式，在包角α范围内，有以下类型：
F∩=F2eμ∩
输送带松动处的张力，n；
μ-输送带与滚筒之间的摩擦系数；
计算b点弧度，rad；
F∩-∩处输送带的张力，N。
传动滚筒的正压P∩和单位表面的摩擦力分别为：
2F∩/BD=2F2eμ∩/BD。
μP∩=2F2eμ∩/BD
输送带宽度，m；
滚筒外径，m。
1.传动滚筒有限元模型。
(1)传动滚筒的几何参数。
由于传动滚筒三维有限元模型结构复杂，应采取相应措施进行简化，如忽略小圆角、倒角和轴颈，将轴承座对滚筒的约束视为简支梁约束。
a一膨胀套间距b一筒体长度c一轴承间距d一轴总长度e一轴端长度f一筒毂宽度g一膨胀套宽度h一轴端外径i一膨胀套内径j一筒体外径k一简体壁厚。
(2)传动滚筒的材料属性。
传动滚筒主要由滚筒、滚筒和滚筒轴组成，其中滚筒材料为Q345B，屈服极限为345MPa；ZG230-450滚筒材料，屈服强度为230MPa，抗拉强度为450MPa；滚筒轴材料为37SiMn2MoV，屈服极限为835MPa，抗拉强度为980MPa。按弹性模量E=21000MPa，泊松比μ=0.3，分别为筒体.筒毂和滚筒轴。
(3)传动滚筒网格的划分。
在传动滚筒网格划分模块中，将全局种子数设置为15，采用高精度二次减少点C3D20R单元类型，有效避免了沙漏问题。
传动滚筒复杂的应力分布和变形机理是滚筒设计困难的主要原因。利用ABAQUS软件分析带式输送机传动滚筒的正常运行和逆止工况，得出滚筒的交变应力分布规律，利用有限元计算结果，找出设计中的薄弱环节。研究表明，将滚筒毂与滚筒体的连接焊接位置控制在总长度的12%~17%是合理的，为滚筒的设计提供了依据。
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