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利用ANSVS的斷帶抓捕裝置機(jī)架的仿真分析論文
引言
帶式輸送機(jī)主要用于煤礦井下物料的連續(xù)運(yùn)輸，而其在高負(fù)載、高轉(zhuǎn)速、大傾角等特殊工況下，存在發(fā)生斷帶事故的可能性，進(jìn)而造成不必要的人員和財(cái)產(chǎn)損失。斷帶抓捕裝置是保障帶式輸送機(jī)安全運(yùn)行的重要設(shè)備之一，山于輸送帶斷帶時(shí)的回彈力巨大，對(duì)斷帶抓捕裝置形成較大載荷，而機(jī)架是承擔(dān)該回彈力的主體，因此有必要對(duì)其進(jìn)行仿真分析，以確保抓捕器裝置的可靠性。
1 斷帶抓捕裝置的工作原理
本文所設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)斷帶抓捕裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所不，其主要山楔形自鎖抓捕機(jī)構(gòu)、延遲觸發(fā)結(jié)構(gòu)、液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)和機(jī)架等構(gòu)成。
楔形自鎖抓捕機(jī)構(gòu)山滑軌、上下動(dòng)夾板、上下定夾板、液壓系統(tǒng)組成。延遲觸發(fā)機(jī)構(gòu)山摩擦輪、泵、復(fù)位缸組成。構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且動(dòng)作靈活。斷帶抓捕裝置是通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)上、下動(dòng)夾板，將上輸送帶挑起、下輸送帶下壓，與固定在機(jī)架上的楔形自鎖塊相互作用，對(duì)斷裂的輸送帶進(jìn)行面接觸摩擦制動(dòng)。
2 仿真模型的建立
斷帶抓捕裝置的機(jī)架主要山普通碳鋼組成，橫梁部分需要與抓捕機(jī)構(gòu)配合，故采用鑄鋼。這樣既能夠保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抓捕效果，又能夠保證整個(gè)液壓抓捕系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。板材之間主要采用螺栓連接及焊接。根據(jù)上述條件，本文采用以下步驟建立機(jī)架的仿真模型:
1)導(dǎo)入模型。通過(guò)Pro/E軟件與ANSYS軟件間的接口，將所建立的機(jī)架模型導(dǎo)入ANSYS中。
2)指定模型各部分的材料。在本文的設(shè)計(jì)中，斷帶抓捕裝置的機(jī)架主要山型鋼組成。
3)對(duì)模型的各個(gè)部分進(jìn)行接觸關(guān)系的定義。山于液壓抓捕系統(tǒng)的機(jī)架主要山型鋼組成，故所有的零件之間接觸關(guān)系都定義為接合接觸，且機(jī)架各部分按照殼單元處理。
4)對(duì)模型進(jìn)行約束定義。應(yīng)在模型底端的螺栓孔定義固定的兒何約束，以模擬真實(shí)工況中螺栓將液壓抓捕系統(tǒng)的機(jī)架直接固定在地基上的安裝方式。
5)對(duì)模型進(jìn)行約束定義。在機(jī)架模型上部中間處的橫梁上添加作用力，這個(gè)作用力為方向向左的500 kN載荷，并與豎直參考面成200夾角，且均布在中間橫梁的下表面，用來(lái)模擬帶式輸送機(jī)斷帶后，液壓抓捕系統(tǒng)的抓捕機(jī)構(gòu)提供的抓捕力;同時(shí)，為機(jī)架的右邊兩根豎直桿添加作用于兩根豎直桿中心且分別垂直兩根豎直桿的250 kN的載荷，用來(lái)模擬帶式輸送機(jī)斷帶后，液壓抓捕系統(tǒng)的液壓缸施加給機(jī)架的支座反力。采用自動(dòng)網(wǎng)格劃分方式后，得到機(jī)架的有限元模型。
3 仿真結(jié)果分析
經(jīng)ANSYS軟件計(jì)算求解后，得到斷帶抓捕裝置機(jī)架的等效應(yīng)力分布云圖及總變形位移云圖。
機(jī)架的最大應(yīng)力值發(fā)生在右豎直桿上。此處存在螺栓連接，且液壓缸施加了一定的支座反力，但是此處的最大應(yīng)力值為87MPa，而帶式輸送機(jī)斷帶抓捕裝置機(jī)架所選材料屈服極限為235 MPa，因此依然在強(qiáng)度允許范圍之內(nèi);帶式輸送機(jī)斷帶抓捕裝置機(jī)架的位移最大值出現(xiàn)在施加載荷的中間橫梁上，為21.4 mm，此處是楔形自鎖機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓安裝在橫梁上的位置，位移是沿著載荷施加的方向，故對(duì)螺栓連接的配合沒(méi)有影響，結(jié)構(gòu)可以安全工作。通過(guò)靜力學(xué)分析可知，本論文中的帶式輸送機(jī)斷帶抓捕裝置機(jī)架設(shè)計(jì)合理。
4 結(jié)語(yǔ)
針對(duì)礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)了一種新型斷帶抓捕裝置;2)指出斷帶抓捕裝置中機(jī)架為受力主體，并對(duì)其進(jìn)行有限元仿真分析，通過(guò)仿真結(jié)果可以看出，其最大應(yīng)力和變形值均在其材料允許范圍內(nèi)，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的斷帶抓捕裝置的合理可行性。
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