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利用ANSVS的斷帶抓捕裝置機架的仿真分析論文
引言
帶式輸送機主要用于煤礦井下物料的連續(xù)運輸，而其在高負載、高轉速、大傾角等特殊工況下，存在發(fā)生斷帶事故的可能性，進而造成不必要的人員和財產(chǎn)損失。斷帶抓捕裝置是保障帶式輸送機安全運行的重要設備之一，山于輸送帶斷帶時的回彈力巨大，對斷帶抓捕裝置形成較大載荷，而機架是承擔該回彈力的主體，因此有必要對其進行仿真分析，以確保抓捕器裝置的可靠性。
1 斷帶抓捕裝置的工作原理
本文所設計的帶式輸送機斷帶抓捕裝置的結構如圖1所不，其主要山楔形自鎖抓捕機構、延遲觸發(fā)結構、液壓動力機構和機架等構成。
楔形自鎖抓捕機構山滑軌、上下動夾板、上下定夾板、液壓系統(tǒng)組成。延遲觸發(fā)機構山摩擦輪、泵、復位缸組成。構，結構簡單且動作靈活。斷帶抓捕裝置是通過液壓缸驅(qū)動上、下動夾板，將上輸送帶挑起、下輸送帶下壓，與固定在機架上的楔形自鎖塊相互作用，對斷裂的輸送帶進行面接觸摩擦制動。
2 仿真模型的建立
斷帶抓捕裝置的機架主要山普通碳鋼組成，橫梁部分需要與抓捕機構配合，故采用鑄鋼。這樣既能夠保證結構強度和抓捕效果，又能夠保證整個液壓抓捕系統(tǒng)的經(jīng)濟性。板材之間主要采用螺栓連接及焊接。根據(jù)上述條件，本文采用以下步驟建立機架的仿真模型:
1)導入模型。通過Pro/E軟件與ANSYS軟件間的接口，將所建立的機架模型導入ANSYS中。
2)指定模型各部分的材料。在本文的設計中，斷帶抓捕裝置的機架主要山型鋼組成。
3)對模型的各個部分進行接觸關系的定義。山于液壓抓捕系統(tǒng)的機架主要山型鋼組成，故所有的零件之間接觸關系都定義為接合接觸，且機架各部分按照殼單元處理。
4)對模型進行約束定義。應在模型底端的螺栓孔定義固定的兒何約束，以模擬真實工況中螺栓將液壓抓捕系統(tǒng)的機架直接固定在地基上的安裝方式。
5)對模型進行約束定義。在機架模型上部中間處的橫梁上添加作用力，這個作用力為方向向左的500 kN載荷，并與豎直參考面成200夾角，且均布在中間橫梁的下表面，用來模擬帶式輸送機斷帶后，液壓抓捕系統(tǒng)的抓捕機構提供的抓捕力;同時，為機架的右邊兩根豎直桿添加作用于兩根豎直桿中心且分別垂直兩根豎直桿的250 kN的載荷，用來模擬帶式輸送機斷帶后，液壓抓捕系統(tǒng)的液壓缸施加給機架的支座反力。采用自動網(wǎng)格劃分方式后，得到機架的有限元模型。
3 仿真結果分析
經(jīng)ANSYS軟件計算求解后，得到斷帶抓捕裝置機架的等效應力分布云圖及總變形位移云圖。
機架的最大應力值發(fā)生在右豎直桿上。此處存在螺栓連接，且液壓缸施加了一定的支座反力，但是此處的最大應力值為87MPa，而帶式輸送機斷帶抓捕裝置機架所選材料屈服極限為235 MPa，因此依然在強度允許范圍之內(nèi);帶式輸送機斷帶抓捕裝置機架的位移最大值出現(xiàn)在施加載荷的中間橫梁上，為21.4 mm，此處是楔形自鎖機構通過螺栓安裝在橫梁上的位置，位移是沿著載荷施加的方向，故對螺栓連接的配合沒有影響，結構可以安全工作。通過靜力學分析可知，本論文中的帶式輸送機斷帶抓捕裝置機架設計合理。
4 結語
針對礦用帶式輸送機設計研發(fā)了一種新型斷帶抓捕裝置;2)指出斷帶抓捕裝置中機架為受力主體，并對其進行有限元仿真分析，通過仿真結果可以看出，其最大應力和變形值均在其材料允許范圍內(nèi)，驗證了所設計的斷帶抓捕裝置的合理可行性。
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