聚氨酯托辊力学特性分析与参数优化
发布时间：2022-01-25 21:33
带式输送机是矿业工程领域必不可少的高效运输设备。带式输送机运行与托辊的材质、形式、尺寸有着密切联系,并且会受到其运行阻力、运动噪声和皮带振动等因素的影响。为能使带式输送机达到效率的最大化,减少材料多余的浪费以及能量不必要的做功损耗,亟需一种新材料高性能托辊的研制与开发。本论文所研究的托辊将采用聚氨酯与玻纤复合材料作为辊筒和轴承座的材料,采用辊体和轴承座一次模压成型方式。首先通过《GB/T990—1991带式输送机托辊基本参数与尺寸》手册及国家标准先对托辊结构尺寸做出初步设计及选型,利用ANSYS软件对使用聚氨酯的辊筒和轴承座进行静力学仿真,观察最大应力及强度是否在材料本身性能允许范围内,及其应变危险区域,并与现在普遍应用的金属托辊进行质量、强度及形变等方面的对比;然后使用ANSYS对托辊整体进行动力学模态分析,得出托辊自振振型,分析对输送带振动的影响及改善方法;利用Recur Dyn建立带式输送机仿真模型,对整机启动特性进行理论分析;最后以功率消耗最低为目标对托辊的间距进行优化,通过以上研究对托辊结构、质量、及振动方面的优化设计提供了理论依据。该论文有图47幅,表13个,参考文献51篇...
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚氨酯复合节能托辊轴的二维示意图
辽宁工程技术大学硕士学位论文11-50—100干燥3号、4号锂基脂2号、3号锂基脂1号、2号锂基脂1号二硫化钼复合锂基脂（2）托辊轴的设计主轴一般分为两种阶梯轴和拉光轴。阶梯轴的应用最为广泛，常用于转轴，阶梯轴比光轴的定位性要好，设计方案中采用了阶梯轴的结构为了定位准确。根据托辊整体尺寸，设计其二维尺寸示意图如下所示图2.1聚氨酯复合节能托辊轴的二维示意图Figure2.1Two-dimensionalschematicdiagramofpolyurethanecompositeenergy-savingidlershaft此阶梯轴为左右两端对称，总长为410mm，第一阶梯直径为20mm，第二阶梯直径根据所选轴承设计为25mm。2.1.6托辊二维模型确定托辊二维模型大致如下：图2.2聚氨酯复合节能托辊二维模型示意图Figure2.2Two-dimensionalmodelofpolyurethanecompositeenergy-savingidler
辽宁工程技术大学硕士学位论文14图2.3托辊圆周受力示意图Figure2.3Schematicdiagramoftheforceonthecircumferenceoftheroller假设辊子收到均匀分布的载荷，辊筒和轴承座会在与轴承接触的部分发生弯曲和变形，从而导致滚动轴承端部的横截面弯曲和变形。由于二者接触地方的间隙很小，滚动轴承的端部横截面将会围绕径向和切向发生轻微偏斜，本文主要讨论了聚氨酯复合材料辊筒及轴承座的性能，为了简化模型，将两个轴承座的受力模型简化为简支梁模型，其中一端作为固定铰支座，另一轴承则设为滑动铰支座[1]。图2.4托辊力学模型Figure2.4Rollermechanicalmodel根据力分析，辊皮主要受到输送带及物料所给的横向弯曲应力。而根据材料力学的分析，这种情况为纯弯曲应力，在允许误差范围内，当横向力弯曲时，可以利用纯弯曲假设计算法向应力[19]。纯弯曲条件下的两个基本假设：（1）平面假设：梁截面变形前后不改变。（2）纵向纤维之间没有应力的假设。使用该简化模型进行受力分析，首先计算两个轴承的轴承反作用力，由于整体收到均布载荷，且是在简支梁模型下，因为两端轴承座对称分布，则轴承座提供的支反力大小一致，方向相同，即：2RARBqlF=F=(2.7)
【参考文献】：
期刊论文
[1]带式输送机托辊失效原因与改进措施分析[J]. 李仟. 陕西煤炭. 2019(05)
[2]基于纳米磁性液体的托辊密封与润滑设计及仿真[J]. 徐浩,鲍久圣,阴妍,刘同冈. 润滑与密封. 2019(06)
[3]基于ADAMS的带式输送机动态特性的仿真分析[J]. 樊鹏. 农业技术与装备. 2019(05)
[4]带式输送机托辊强度分析与结构优化[J]. 胡文杰,轧刚. 机械工程与自动化. 2019(02)
[5]带式输送机托辊性能测试技术研究进展[J]. 蔡雪晴,鲍久圣,阴妍,刘同冈. 煤炭技术. 2018(03)
[6]带式输送机托辊载荷计算及离散元仿真验证[J]. 黄锐,郑勇杰,裘加杰. 港口装卸. 2018(01)
[7]气垫带式输送机气膜厚度的研究[J]. 朱小龙,芮延年,朱海民. 机械强度. 2017(03)
[8]长运距主平硐带式输送机设计与应用[J]. 杨福珍,白霄,杨清翔. 煤炭科学技术. 2016(10)
[9]带式输送机托辊旋转阻力研究[J]. 王玉超,林福严,袁文明,陈乐平. 煤矿机械. 2015(04)
[10]带式输送机托辊改造技术方案与应用[J]. 安晓燕,张宏山. 煤炭技术. 2015(01)
博士论文
[1]考虑铰间间隙的机构动力学特性研究[D]. 白争锋.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]基于RecurDyn的输送机动态特性研究及优化[D]. 戴莉.上海师范大学 2015
[2]带式输送机托辊的结构改进及优化设计[D]. 陈强.江西理工大学 2013
[3]托辊用耐磨尼龙6复合材料的研制[D]. 邓凌云.湖南大学 2013
[4]长玻纤增强聚氨酯反应注射成型复合材料螺栓连接性能研究[D]. 王国杰.南京理工大学 2013
[5]带式输送机节能优化方法的研究[D]. 张世珍.东北大学 2012
[6]带式输送机输送带的动态仿真及驱动滚筒的有限元分析[D]. 毛华晋.太原理工大学 2011
[7]大型带式输送机动力学建模与软件开发[D]. 陈秋虹.辽宁工程技术大学 2011
[8]带式输送机动力学分析模型若干问题的研究[D]. 王元元.东北大学 2006
本文编号：3609244
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚氨酯复合节能托辊轴的二维示意图
辽宁工程技术大学硕士学位论文11-50—100干燥3号、4号锂基脂2号、3号锂基脂1号、2号锂基脂1号二硫化钼复合锂基脂（2）托辊轴的设计主轴一般分为两种阶梯轴和拉光轴。阶梯轴的应用最为广泛，常用于转轴，阶梯轴比光轴的定位性要好，设计方案中采用了阶梯轴的结构为了定位准确。根据托辊整体尺寸，设计其二维尺寸示意图如下所示图2.1聚氨酯复合节能托辊轴的二维示意图Figure2.1Two-dimensionalschematicdiagramofpolyurethanecompositeenergy-savingidlershaft此阶梯轴为左右两端对称，总长为410mm，第一阶梯直径为20mm，第二阶梯直径根据所选轴承设计为25mm。2.1.6托辊二维模型确定托辊二维模型大致如下：图2.2聚氨酯复合节能托辊二维模型示意图Figure2.2Two-dimensionalmodelofpolyurethanecompositeenergy-savingidler
辽宁工程技术大学硕士学位论文14图2.3托辊圆周受力示意图Figure2.3Schematicdiagramoftheforceonthecircumferenceoftheroller假设辊子收到均匀分布的载荷，辊筒和轴承座会在与轴承接触的部分发生弯曲和变形，从而导致滚动轴承端部的横截面弯曲和变形。由于二者接触地方的间隙很小，滚动轴承的端部横截面将会围绕径向和切向发生轻微偏斜，本文主要讨论了聚氨酯复合材料辊筒及轴承座的性能，为了简化模型，将两个轴承座的受力模型简化为简支梁模型，其中一端作为固定铰支座，另一轴承则设为滑动铰支座[1]。图2.4托辊力学模型Figure2.4Rollermechanicalmodel根据力分析，辊皮主要受到输送带及物料所给的横向弯曲应力。而根据材料力学的分析，这种情况为纯弯曲应力，在允许误差范围内，当横向力弯曲时，可以利用纯弯曲假设计算法向应力[19]。纯弯曲条件下的两个基本假设：（1）平面假设：梁截面变形前后不改变。（2）纵向纤维之间没有应力的假设。使用该简化模型进行受力分析，首先计算两个轴承的轴承反作用力，由于整体收到均布载荷，且是在简支梁模型下，因为两端轴承座对称分布，则轴承座提供的支反力大小一致，方向相同，即：2RARBqlF=F=(2.7)
【参考文献】：
期刊论文
[1]带式输送机托辊失效原因与改进措施分析[J]. 李仟. 陕西煤炭. 2019(05)
[2]基于纳米磁性液体的托辊密封与润滑设计及仿真[J]. 徐浩,鲍久圣,阴妍,刘同冈. 润滑与密封. 2019(06)
[3]基于ADAMS的带式输送机动态特性的仿真分析[J]. 樊鹏. 农业技术与装备. 2019(05)
[4]带式输送机托辊强度分析与结构优化[J]. 胡文杰,轧刚. 机械工程与自动化. 2019(02)
[5]带式输送机托辊性能测试技术研究进展[J]. 蔡雪晴,鲍久圣,阴妍,刘同冈. 煤炭技术. 2018(03)
[6]带式输送机托辊载荷计算及离散元仿真验证[J]. 黄锐,郑勇杰,裘加杰. 港口装卸. 2018(01)
[7]气垫带式输送机气膜厚度的研究[J]. 朱小龙,芮延年,朱海民. 机械强度. 2017(03)
[8]长运距主平硐带式输送机设计与应用[J]. 杨福珍,白霄,杨清翔. 煤炭科学技术. 2016(10)
[9]带式输送机托辊旋转阻力研究[J]. 王玉超,林福严,袁文明,陈乐平. 煤矿机械. 2015(04)
[10]带式输送机托辊改造技术方案与应用[J]. 安晓燕,张宏山. 煤炭技术. 2015(01)
博士论文
[1]考虑铰间间隙的机构动力学特性研究[D]. 白争锋.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]基于RecurDyn的输送机动态特性研究及优化[D]. 戴莉.上海师范大学 2015
[2]带式输送机托辊的结构改进及优化设计[D]. 陈强.江西理工大学 2013
[3]托辊用耐磨尼龙6复合材料的研制[D]. 邓凌云.湖南大学 2013
[4]长玻纤增强聚氨酯反应注射成型复合材料螺栓连接性能研究[D]. 王国杰.南京理工大学 2013
[5]带式输送机节能优化方法的研究[D]. 张世珍.东北大学 2012
[6]带式输送机输送带的动态仿真及驱动滚筒的有限元分析[D]. 毛华晋.太原理工大学 2011
[7]大型带式输送机动力学建模与软件开发[D]. 陈秋虹.辽宁工程技术大学 2011
[8]带式输送机动力学分析模型若干问题的研究[D]. 王元元.东北大学 2006
本文编号：3609244
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