帶式蘑菇视频红色LOGO旧版本托輥強度分析與結構優化

近期相信大家都對“帶式蘑菇视频红色LOGO旧版本托輥強度分析與結構優化”這個話題比較感興趣，要想知道這個話題答案，那麽蘑菇TV官方网站登录入口首先要了解一些與之相關的內容，蘑菇TV官方网站登录入口機械的小編精心整理了該話題的相關內容，那麽下麵就讓蘑菇TV官方网站登录入口機械的小編帶大家一起了解一下吧！

帶式蘑菇视频红色LOGO旧版本是礦山領域廣泛使用的輸送設備，是機械化綜采的重要配套設備。托輥組件是承載皮帶及其負載的主要部件，同時也是帶式蘑菇视频红色LOGO旧版本中用量最大的零部件。隨著大運量帶式蘑菇视频红色LOGO旧版本的研發，對托輥的承載能力要求也在提高。為節約成本，提高經濟效益，本文在滿足強度要求的前提下對托輥的結構參數進行優化，為降低生產成本和指導生產實踐提供依據。

托輥結構與受力模型

帶式蘑菇视频红色LOGO旧版本托輥結構如圖１所示，其主要由主軸、輥套、軸承和密封件等組成。輥套采用薄壁筒狀外套與支撐件焊接而成，主要承受皮帶以及負載對其的壓力；由於托輥轉速較高，軸承采用球軸承；密封件主要密封軸承周圍的潤滑油，防止潤滑油泄漏。

在運行過程中，托輥通過輥套承受皮帶及負載豎直向下的重力與壓力，所以輥套的厚度以及軸承的半徑對托輥結構強度的影響較大。由於皮帶具有一定的張弛性，當其負載後，在兩個托輥間有一定的下垂量，因此托輥處的皮帶與托輥呈麵接觸，並存在一定的包角θ。

在帶式蘑菇视频红色LOGO旧版本運行過程中，托輥所承受的載荷一 般可分為靜載荷和動載荷。在之前的研究中，主要對 托輥外表麵與皮帶接觸部位施加靜載荷，沒有考慮托 輥轉速對其強度的影響。

求解托輥所承受的載 荷Ｐ(N)，方程可描述為：Ｐ＝9.8ea（I/V＋ｑ）（１）

其中：ｅ為輥子載荷係數；ａ為托輥間距，ｍ；ｖ為帶速，ｍ/ｓ；ｑ為單位長度上皮帶的質量，kg/ ｍ；Ｉ為輸送能力，kg/ｓ。

根據經驗，當采用鋼絲繩芯輸送帶時，托輥的間距取1.5ｍ為宜。此外，托輥的直徑不僅與帶寬有關，還與皮帶線速度有很大的關係。在托輥製造過程中，受加工精度的製約，托輥外表麵存在一定的橢圓度，在托輥運行的過程中，橢圓度勢必會使托輥產生不規律的徑向振動。為了防止產生較大的徑向振動，必須限製托輥的極限轉速。現有皮帶的線速度約為4.5ｍ/ｓ。根據已有的研究結果，皮帶與托輥的包角θ約為55°。

托輥有限元受力分析

建模與前處理

根據托輥的具體參數（如表１所示），采用建模軟件Design Model建立托輥的幾何模型。為方便後續的結構參數優化，對托輥的關鍵參數如輥套厚度和套筒內徑進行參數化。

采用ANSYS中自帶的網格劃分工具Meshing對托輥輥套進行網格劃分，以最大應力為目標對網格無關性進行驗證。

根據皮帶與托輥的包角，在托輥沿周向55°圓弧 範圍內添加徑向載荷p；托輥軸承內徑處采用圓柱cylinder約束；考慮托輥的高速旋轉，輥套整體添加轉速ω，網格劃分結果與邊界條件如圖２所示。

有限元分析結果

有限元分析主要通過提取其應力分布，對零件的強度進行校核。在上述條件下，添加托輥的應力與變形為分析對象，以ANSYS　Workbench為求解器，對托輥進行有限元分析，其應力與變形分布雲圖如圖３所示。

從圖3中可以看到：輥套的變形與應力沿寬度方向對稱分布，在寬度方向的中部具有最大值，兩端小於中部；沿圓周方向上，與皮帶接觸部位的應力與變形明顯大於其他區域；輥套所受的最大應力為50.28MPa，最大變形為0.186mm，均位於輥套外表麵中間部位。

輥套外表麵與皮帶接觸沿寬度方向的應力與變形如圖4所示。輥套外表麵的應力與變形沿寬度方向在中部遠大於兩端，即中部的強度最為薄弱。同時，在皮帶運行過程中，托輥沿寬度方向的變形差會使皮帶沿寬度方向呈圓弧狀，不利於皮帶長期穩定地居中運行，使皮帶跑偏的概率增大。

托輥結構優化

由於托輥在帶式蘑菇视频红色LOGO旧版本中的用量非常大，因此在滿足其強度條件下，對托輥結構進行優化，可以在減少重量的同時，極大地降低生產成本。本節主要通過分析托輥的主要結構參數——輥套壁厚δ。和套筒腔半徑ｒ對輥套應力與變形的影響（見圖５），來對托輥的結構參數進行優化。

從圖５(a)看出：隨著輥套厚度的增大，輥套的最大應力快速減小；隨著套筒腔半徑的增大，輥套最大應力先降低後升高，當套筒腔半徑為40ｍｍ時具有最小值。從圖５(b)看出：輥套最大變形隨著壁厚的變化較大，而隨套筒腔半徑的變化較小。隨著輥厚的增大，最大變形與最大應力隨結構的變化基本一致，均隨著壁厚的增大快速減小。

現有的輥套材料為Ｑ235，在安全係數為２時，其許用應力σ＝113ＭPa，遠大於現有條件下輥套外表麵的最大應力50.28ＭPa，所以輥套的強度滿足要求，且存在一定的優化空間。

根據上述得到的輥套壁厚與套筒內徑對托輥應力與變形的影響，當采用現有材料Ｑ235時，套筒腔半徑采用40ｍｍ時應力最小；經計算當輥套壁厚大於2.5ｍｍ時，輥套結構最優，在滿足強度要求的同時，用鋼量最少。

結論

本文采用有限元法對應用於帶式蘑菇视频红色LOGO旧版本的托輥組件進行了有限元分析，並以此為基礎，在滿足強度要求的前提下對托輥結構參數進行了優化。得到以下結論：輥套外表麵應力與變形沿寬度方向對稱分布，中部大於兩端；在現有條件下，托輥滿足強度要求。在套筒內半徑采用40ｍｍ時，輥套應力與變形最小，同時輥套厚度為2.5ｍｍ時即可滿足強度要求，現有結構存在較大的優化空間。研究結果為托輥結構參數的優化與軸承的選型提供了理論依據。