带式输送机托辊的结构改进及优化设计

• 作 者: 陈强
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 托辊 结构改进 有限元法 优化设计

带式输送机是当今社会应用最广泛的输送设备之一,广泛应用于水电站、煤炭等领域。而托辊又是带式输送机最主要的承载部件,其数量相当多,且承受着绝大部分载荷。因此,托辊在带式输送机中的地位显得尤其重要。本文首先对托辊的结构、工作原理、加工方法以及主要参数的选型方法进行了简要说明。其次,为了保证计算结果的精度,使用有限元分析软件ANSYS自带的建模功能,对托辊进行几何建模,施加完约束和载荷后,对其进行有限元静力学分析。观察和分析托辊受力后的应力及变形分布情况,找出其最薄弱环节,为托辊的进一步改进提供了理论依据。再次,对托辊的受力模型进行适当的简化后,进行计算分析,得到影响托辊辊皮的最大应力及最大变形的因素。在ANSYS软件中,改变该因素后,重新建模并进行有限元分析,将改进后的结果与改进前进行对比分析,从而验证该结论的正确性,并提出最终的改进方案。最后,在ANSYS软件中,以托辊的体积作为目标函数,辊皮及轴承座的壁厚作为设计变量,辊皮及轴承座的强度和刚度作为状态变量,进行结构优化设计,得到最优设计方案。优化结果表明,在保证辊皮及轴承座的强度和刚度的前提下,托辊的体积减小了6.2%,减少了大量钢材及能源的浪费。