管状带式输送机平直段输送带与托辊接触力研究

作     者：高建新 

作者单位：辽宁工程技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈洪月;张德生

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：管状带式输送机 托辊接触力 有限元分析 压陷阻力 成形力 

摘      要：管状带式输送机是目前能够满足“环保、高效、稳定等效益指标的大型连续输送设备。与以往带式输送机不同,管带机用输送带需卷曲为圆管状,卷曲为管状的输送带与托辊间接触力复杂,这些接触力会直接影响整机运行阻力,从而影响整机运输能耗。为了降低整机能耗,提高运行平稳性,本文基于管状带与六边形托辊组接触有限元模型,对输送带与托辊组间相互作用力展开研究,明确影响输送带与托辊组间接触力的因素及其变化规律,具体研究内容有:(1)基于管状带与托辊组接触力模型,利用EDEM离散元分析软件获取运输物料流对管状带作用接触力的数值,作为管状带施加载荷的基础,通过ABAQUS有限元分析软件仿真得到托辊组排布在机架两侧时产生接触力最小;同时,位于输送带搭接重叠区域的托辊与输送带产生局部应力、变形最大值,应适当考虑对该位置托辊进行强度优化,提高运行寿命。(2)从多因素角度对托辊的受力情况进行分析,得到含有输送带、物料、托辊组等不同因素影响下的托辊接触力分量;通过对输送带与托辊组接触力模型进行动力学仿真分析,得到托辊组中上方三个托辊主要受输送带的成形力影响较大,搭接处托辊正压力约占成形力的26.11%;而下方三个托辊主要受输送带成形力、输送带重力和物料重力的综合影响;总结出托辊接触力的函数预测表达式,能够在设计初期对托辊接触力进行预测,为输送带与托辊的设计计算提供参考。(3)管状带与托辊组间压陷阻力(切向接触力)受物料填充率、物料密度和托辊组间距的影响较大,因为这些因素的改变本质上是增加了托辊正压力值,而托辊正压力与压陷阻力之间呈幂函数关系变化,即压陷阻力随托辊组正压力的增加而快速增加;适当增大托辊直径、缩短托辊组间距可有效降低托辊组间接触力,减少运维成本。该论文有图51幅,表26个,参考文献63篇。