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基于软件的矿井提升机主轴的数值模拟
口曹静口龚宪生
重庆大学机械工程学院重庆
摘要:利用软件建立了矿井提升机主轴的有限元模型,采用将扭矩转化为多个节点上的周向集中栽荷的
扭矩施加方法,在多种工况下进行数值模拟计算,实现了主轴静强度和静刚度的校核,得到了主轴的应力应变分布规律,
为矿井提升机主轴结构的改进设计、寿命计算等提供了可靠数据。
关键词: 矿井提升机主轴有限元模型数值模拟
中图分类号: 文献标识码: 文章编号———
主轴是矿井提升机承载的主要部件,提升机的主快捷,而且目前/软件与软件的无缝接口
要工作部件如卷筒、轴承、离合器以及联轴器等均安装技术能够将/ 中建立的几何模型快速、不失真地
在主轴上,同时,主轴也是传动的主要部件。主轴往往导入到软件中,因此本文采用/软件对主
是矿井提升机中重量最大的一个零件,其尺寸和传递轴进行三维建模。
的力矩也较大。因此,提升机主轴在设计时首先应满足. 网格
强度和刚度的要求。将在/ 中建立的几何模型导入到软
在传统的提升机主轴设计中,进行主轴强度、刚度件中,为了节省计算机资源,准确快速地得到主轴上各
校核时对主轴结构、载荷等作了大量简化,再利用解析处的应力分布云图,忽略对计算影响不大的主轴上的
方法进行手工计算,这种方法不仅计算量大、费时,而小孔,并采用实体单元对主轴划分网格。
且由于简化过多使得结果不够精确,从而不能很好地. 约束
满足主轴的设计要求。主轴用调心轴承支撑,因此,在两边轴承中心处限
目前,有限元方法在机械设计中发挥了重要的作制了、方向为轴向两个方向的移动自由度。又
用,将其应用于矿井提升机主轴的计算中能够快速、准根据轴向一端定位,还需在游动卷筒一端的轴承中心
确地实现主轴强度、刚度等的校核,直观地看到轴上的处限制轴向的移动自由度。同时,为了扭矩的施加,在
应力集中位置,同时也能够方便地查看主轴上任意位联轴器端限制其转动自由度。
置的应力应变值,为主轴受力更趋科学提供了有力的. 载荷
精确数据。本文通过三维建模软件/建立主轴的.. 主轴的受力情况
几何模型,并利用有限元分析软件对主轴进行设出绳角为。,游动卷筒右出绳,固定卷筒左出
数值模拟计算,发现了主轴结构的某些不足,解决了某绳。
型矿井提升机主轴强度和刚度的校核,并为该型提升主轴在正常工作时所受载荷包括部分。
机主轴结构改进设计、寿命计算等奠定了理论基础和竖直方向。主轴自重、安装在主轴上的零部件重
提供了依据。量以及缠绕在卷筒上的钢丝绳重量。
水平方向。由于设出绳角为。,因此未缠绕到卷
计算模型的建立
筒上的钢丝绳拉力可看作是水平方向。
有限元计算分析结果的可信度高低直接受计算分扭矩。未缠绕到卷筒上的钢丝绳拉力对主轴产
析模型、载荷处理、约束条件以及模型与实际工程结构生的扭矩作用。
力学特性符合程度等的影响,建立有限元模型时既要.. 扭矩的施加
如实地反映实际结构的重要力学特性,又要尽量采用由于分析过程中采用元,构成该单元的
较少的单元和简单的单元形态,以保证较高的计算精节点不存在旋转自由度,因此,扭矩的施加将成为施加
度及缩小解题规模。载荷的一个难点。本文采用将扭矩简化为若干节点上
. 几何模型的周向集中载荷,其原理可用