非均匀受力段钢丝绳芯输送带的有限元分析方法的研究

输送带是带式输送机的重要部件,输送带的成本占整个输送机设备投资的1/3以上。输送带在整个输送过程中要产生弯曲变形,如凸弧段、凹弧段、过渡段和翻转段等,其中以过渡段和翻转段产生的变形更为剧烈,输送带的变形使输送带在宽度方向的张力重新分布,很容易产生输送带边缘的撕裂和输送带中部褶皱。对输送带过渡段和翻转段进行分析,得到输送带在宽度方向张力的分布情况,进而为输送带接头的设计研究提供一定的理论参考。

得到输送带在过渡段和翻转段的具体受力情况,对合理选择输送带,降低输送带安全系数,进而降低输送机的成本,减少能源消耗具有重要意义。利用有限元软件ANSYS建立了钢丝绳芯输送带的有限元模型,橡胶选择2参数的Mooney-Rivlin模型,该模型在伸长量小于100%时能准确模拟橡胶材料,钢丝绳选用SOLID185单元。

通过定义和设置接触的控制节点,实现刚性面(托辊)的转动,定义和控制MPC184单元,实现输送带的翻转。实现了输送带在过渡段的槽形变形和翻转段的翻转变形。所得分析结果与实际情况有十分良好的吻合性,误差也在允许的范围内。采用有限元的方法对过渡段输送带进行分析,得到了过渡段输送带在宽度方向的张力分布情况。

输送带张力在过渡段呈槽形分布,输送带张力在两侧托辊上呈微凹形分布,在中间托辊上呈微凸弧分布,分别在中间托辊两端出输送带张力取得小值,在输送带边缘钢丝绳出取得大张力值。对翻转段输送带进行的有限元分析,得到了翻转段输送带在宽度方向的张力分布情况。送带在翻转段的张力分布为斜凹形抛物线分布,在输送带下边缘钢丝绳出取得张力大值(大值),在输送带上边缘取得张力大值(小值),在靠近输送带中间上边缘出取得小值。

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