摘 要

本课题研究的带式输送机是当今最重要的物料的运输机器,带式输送机主要的部件是滚筒。对于滚筒这样复杂的系统来说,用传统的解析法是很难解决的,在没有合适的方法计算滚筒时,使用较大的安全系数,将会使结构尺寸变大,重量增加,然而强度始终没有显著提高。我们可以用有限元技术解决这类问题。现如今有限元技术已经成为了一种更科学、有效的设计方法，远非传统技术所能比拟。运用有限元技术来对滚筒进行分析计算，能够科学的改进滚筒，设计出更轻，更稳固的滚筒。同时也可以为滚筒的结构尺寸设计提供依据。滚筒的设计水平想要提高的话，选用有限元技术可谓是最正确的选择。它对滚筒整体制造水平的提高影响巨大。

本课题所研究的对象为传动滚筒。因其受力复杂，在研究其远离涨套区的应力与变形时，忽略涨套对筒壳的预紧力，因为这个预紧力对计算结果影响微小。在进行有限元计算时，预定皮带对传动滚筒的包夹角为200度，所受压力大小为0.15MPa。

本课题使用PROE着手对带式输送机滚筒进行三维实体建模，随后将模型导入Workbench有限元软件，对其进行有限元分析。在进行有限元分析计算时，详细的记录下具体的操作流程。本课题通过对传动滚筒进行有限元计算分析，得出传动滚筒的应力、应变变化规律，并总结出传动滚筒强度和刚度定性和定量的结论。最后对传动滚筒进行模态分析，计算并提取其振动特性。

关键词：传动滚筒；PROE；Workbench；有限元；静态分析；模态分析

Belt conveyor roller finite element analysis

ABSTRACT

This topic research of belt conveyor is the most important material transport machine, belt conveyor is the main part of the roller. For the complexity of the pulley system, using the traditional analytic method is difficult to solve, When there is no suitable method to calculate the roller, using a larger safety factor, will make the structure size, weight increase, and the strength has not significantly improved. We can use the finite element technique to solve this problem. Finite element technology today has become a more scientific and effective design method, and traditional technology can not match. Using the finite element technique to analyze the drum, the roller can be changed scientifically and the cylinder is designed to be lighter and more stable. It can also provide a basis for the design of the roller. If you want to improve the design of the roller , the choice of finite element technology is the right choice. This is of great significance to the improvement of the overall design of the roller.

This topic research object for the transmission roller.Because of its complex loading,when In research from the rise of the stress and deformation,Ignore the pretension of the shell, because the pre-tightening force small influence on the calculation results.When carries on the finite element calculation,setting the Package Angle of the belt is 200 degrees for the transmission cylinder, pressure size is 0.15 MPa.

In this topic, PROE is used to carry out three-dimensional solid modeling of belt conveyor roller, and then the model is imported into Workbench finite element software, and the finite element analysis is carried out. In the finite element analysis and calculation, detailed record the concrete operation process .In this paper, through the finite element analysis and calculation of the transmission drum, the stress and strain change rules of the drive drum are obtained. Finally,the modal analysis was carried out on the transmission drum, calculate and extract its vibration characteristics.

Key words: The transmission drum; PROE; Workbench; Finite element; Static analysis; Modal analysis

目 录

第一章 前言 - 1 -

1.1 课题研究背景 - 1 -

1.2转向节国内外研究现状 - 2 -

1.3 本文的主要工作 - 3 -

第二章 带式输送机滚筒的有限元建立 - 4 -

2.1 有限元法和Workbench分析软件 - 4 -

2.1.1有限元法的概述 - 4 -

2.1.2 有限元法的优缺点 - 6 -

2.1.3 workbench介绍 - 6 -

2.2建立实体模型 - 7 -

2.3 本章小结 - 9 -

第三章 传动滚筒有限元计算 - 10 -

3.1 传动滚筒受力分析 - 10 -

3.2 传动滚筒转动结构强度分析步骤及数据处理 - 11 -

3.3 本章小结 - 18 -

第四章 传动滚筒模态分析 - 18 -

4.1 引言 - 19 -

4.2 模态分析的基础理论 - 19 -

4.3 传动滚筒模态分析 - 21 -

4.4模态分析步骤及数据整理 - 21 -

4.5本章小结 - 27 -

第五章 全文总结与展望 - 28 -

5.1全文总结 - 28 -

5.2展望 - 28 -

致 谢 - 29 -

参考文献 - 30 -

1. 前言

1.1 课题研究背景

带式输送机是一种用皮带来牵引和托运的持续输送机械。整个输送皮带在托辊上支撑着，绕过传动滚筒和改向滚筒，它的主要驱动方式是通过传动滚筒与皮带之间的摩擦力给予的驱动力。带式输送机作为重要的物料输送机器，现如今在社会上运用十分广泛，尤其是在煤矿、电力、冶金、矿山、港口、粮食等等行业都发挥着巨大的作用，提高了各项生产能力。
  带式输送机是一个复杂的机器，其中，传动滚筒是带式输送机最重要的部件，传动滚筒的安全稳定与否，直接影响着带式输送机的工作效率和发展前景。传动滚筒一旦失去功能，整个生产线将会被迫进入暂停状态，无法生产，必须对传动滚筒进行检修以后，才能继续工作，这就造成了巨大的经济损失，所以，传动滚筒安全可靠性的研究一向是各大研究人员的重中之重。国内传统滚筒的设计往往都是运用许用应力法、类比法和经验公式法等，这些传统设计方法，根本就不能解决各零件之间的相互作用问题，也无法详细的阐明滚筒是如何被损坏的。在这种情况下，我们没有合适的办法来解决这些问题，就会想当然的采用很高的安全系数来确保滚筒的安全可靠性，但这样往往会造成部件尺寸变大，重量增加，随之而来的是经济成本也越来越高。这样的产物和现实情况正在使用的产物其实差别很大，只要一发现这种情况，往常都采取增大结构尺寸的方法来解决，但这样问题还是不能得到实质性的解决，由于滚筒是一个非常复杂的系统，其中各个构件的材料强度和刚度都会产生互相的影响，只是单方面的增加某些部位的尺寸将会给其它构件带来不利的影响。因此，滚筒的设计与制造需要更新颖科学的方法，来解决传统设计手段所不能解决的问题。
  现如今有限元技术已经成为了一种更科学、有效的设计方法，远非传统技术所能比拟。运用有限元技术来对滚筒进行分析计算，能够科学的改经滚筒，设计出更轻，更稳固的滚筒。同时也可以为滚筒的结构尺寸设计提供依据。滚筒的设计水平想要提高的话，选用有限元技术可谓是最正确的选择。它对滚筒整体制造水平的提高影响巨大。通过运用有限元技术，我们可以缩短设计周期，减轻工作强度，为滚筒的设计制造提供了优秀的虚拟平台，通过在软件上的虚拟假设，可以更方便的设计出更合理的滚筒，这是十分具有使用价值的

在带式输送机这个复杂的结构中，传动滚筒是其最重要的部件，我们的重点在于如何提高滚筒的强度、刚度以及寿命。有限元分析软件是集成各类现代化分析软件为一体，电脑的防真更接近实际工况，运用有限元技术对滚筒整体进行分析，可以强化滚筒结构，增加滚筒的寿命，缩短了实际计算的周期。为了带式输送机滚筒的传动平稳，对滚筒的设计要求是在足够的强度，刚度的情况下，尽可能质量轻，结构合理，这对设计计算有很大的意义。