基于有限元法的钢丝绳芯输送带接头的研究

基于有限元法的钢丝绳芯输送带接头的研究

论文摘要

带式输送机是最重要的现代散状物料输送设备。带式输送机的输送带是输送机的重要部件,在输送机中输送带的成本占整个设备投资的30%-50%。因为受到装载与运输的限制,输送带是由许多部分通过硫化处理连接而成的,每条输送带至少有一个或多个接头。输送带的接头是整个输送带中的薄弱的地方,接头的强度要低于输送带的额定强度。因为停滞带来的相关损失经常超过单纯安装接头的所用的花费,所以对输送带接头的结构进行分析有着十分重要的意义。首先选取ST1250型输送带的接头形式,利用有限元软件ANSYS建立所需的模型。在模型的建立上,用了自上而下的建模方式。在橡胶单元的处理上,选择2参数的Mooney-Rivlin模型,因为该模型在伸长量小于100%时与实验数据符合的很好。通过对所建模型的分析,得出了钢丝绳间要有足够的宽度,以改善橡胶的受力情况。而对于强度较高的输送带,因为钢丝绳密度的增加,只有通过增加阶数的办法来实现这一要求。对于三阶接头,为了减少计算时间,改用自下而上的方式建立平面模型。并且利用ANSYS的APDL参数化设计语言编制出了适合本课题需要的程序,以方便在不同类型和参数条件下对其进行分析。在对接头的对接面和其长度的分析中,发现橡胶内的应力随着这两者长度的增加而降低。但受到钢丝绳破断力的制约,为了避免浪费,接头的长度又不能很长。在对不同的搭接方式的分析中,213型接头其应力的最大值小于其他的搭接方式,采用213型的排列方式将有助于提高接头的承载能力。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及研究意义
  • 1.1.1 课题背景
  • 1.1.2 研究意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 国外研究现状
  • 1.2.2 国内研究现状
  • 1.3 研究内容及研究方法
  • 第2章 钢丝绳芯输送带的连接
  • 2.1 输送带的结构
  • 2.2 输送带的连接方式
  • 2.3 钢丝绳芯输送带接头的设计类型
  • 2.3.1 钢丝绳的接头
  • 2.3.2 接头的分类
  • 2.3.3 接头内各部分参数的定义
  • 2.4 钢丝绳芯输送带接头中力的传递形式
  • 2.5 对接头分析时使用的方法
  • 2.5.1 有限单元分析法
  • 2.5.2 有限元分析软件ANSYS
  • 第3章 影响接头阶数划分因素的分析
  • 3.1 橡胶材料的在ANSYS中的实现
  • 3.1.1 橡胶材料的特性
  • 3.1.2 ANSYS中超弹单元
  • 3.1.3 橡胶模型的选取
  • 3.2 模型的建立
  • 3.2.1 实体模型的建立
  • 3.2.2 单元的选择
  • 3.2.3 划分网格
  • 3.2.4 载荷的施加
  • 3.3 求解及后处理
  • 3.3.1 分析类型和选项
  • 3.3.2 后处理及结果
  • 3.4 结果数据与分析
  • 3.4.1 结果正确性判定
  • 3.4.2 不同载荷下的应力值
  • 3.4.3 不同直径下的应力值
  • 3.5 接头阶数的划分
  • 第4章 输送带三阶接头参数化程序的设计
  • 4.1 参数化程序设计的目的
  • 4.2 ANSYS的参数化设计语言APDL
  • 4.3 利用APDL进行程序的开发
  • 4.3.1 程序实现的功能
  • 4.3.2 程序开发使用的方法
  • 4.3.3 单元的选择
  • 4.4 程序的运行
  • 第5章 输送带接头三阶连接形式的分析
  • 5.1 接头三阶连接中的123形式
  • 5.1.1 模型的建立
  • 5.1.2 加载和结果
  • 5.2 影响接头强度的其他因素
  • 5.2.1 对接面距离
  • 5.2.2 接头的长度
  • 5.3 接头其他三阶连接形式
  • 第6章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
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