01印刷机的压印滚筒被一六角螺母压伤，压痕可以修补吗？_百度知道欧式滚筒洗衣机与美式瓦斯干衣机并排放置的问题
爬了一堆文，目前锁定滚筒洗衣机及干衣机如下：
1. Miele WKB120: 看起来虽然是"阳春机种"，但是功能绰绰有余
2. 惠而浦 WGD75HEFW: 瓦斯干衣机，C/P值高
可是，很明显的两台摆起来不整齐，高度、深度都不一样
不知有没有人也有这样的困扰？ 怎么处理？
PS1: 其实，如果是欧式电能干衣机也可以考虑，只是价格都蛮贵的，实在下不了手，比起来瓦斯干衣机C/P值高很多。
PS2: 滚筒洗衣机也买美式惠而浦，摆起来就整齐好看了，可是，好像查到的口碑不怎么样。
看大大家里的空间够不够??
空间不够的话只能上下摆,
空间够的话就左右摆了!
很在意大小外观的话就买同牌的洗衣跟烘衣机囉!!
美国瓦斯的烘衣机都比插电的贵...
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烘衣机不是要通风，....这样也行吗？龙威3吨双滚筒卷扬机型号
【南通】龙威3吨双滚筒卷扬机型号
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龙威3吨双滚筒卷扬机型号如皋来明机械”牌CK系列冲孔打桩机，卷扬机，冲击钻，锤头，手拉冲击钻，桥梁打桩机，桩架以及桩机配件，广泛应用水利工程、建筑基础、铁路公路桥梁桩基建设、地质勘探及深水井钻孔。公司可根据客户需要，设计制造各种规格的非标产品，其内部叁数等同于同规格产品。具有承载能力大、效率高、实用寿命长等特点。主要用于桥梁、码头、建筑等基础工程中的自由落起冲孔打桩作业，能满足提锤、下笼、捞沙、灌浆等多功能要求，也可以用于垂直提升、水平或倾斜牵引、拖拽重物等。企业理念： 沟通，合作，双赢，发展经......
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带式输送机传动滚筒的设计.doc
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带式输送机传动滚筒的设计戈慧田海彬焦作大学中国分类号∶带式输送机传动滚筒的设计专业名称计算机辅助设计与制造学生姓名导师姓名毕业设计中图分类号密级UDC单位代码带式输送机传动滚筒的设计Drivingthedesignofrollerbeltconveyor目录摘要,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,ⅠAbstract,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Ⅱ第一章绪论,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,011.1概述,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,021.2传动滚筒的研究目的和意义,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,031.3国内外研究现状,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,041.4本文研究的主要内容,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,04第二章带式输送机传动滚筒的结构,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,052.1结构与种类,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,072.2运行阻力,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,102.3传动滚筒轴功率,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,102.4传动理论,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,132.5传动滚筒的受力分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,15第三章传动滚筒的结构设计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,163.1滚筒失效形式与许用应力的确定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,183.2传动滚筒结构设计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,30第四章传动滚筒有限元模型的建立与结果分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,314.1传动滚筒有限元模型的建立,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,354.2节点耦合与约束方程,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,374.3载荷和约束,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,384.4求解和后处理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,394.5结果分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,41结论与建议,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,42参考文献,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,43致谢设计图纸I摘要带式输送机是现代最主要的散状物料输送设备之一。滚筒是带式输送机的主要传部件，它的作用有两个一是传递动力，二是改变输送带运行方向。带式输送机滚筒的设计质量，关系到整个输送机系统的性能、安全性和可靠性。目前，国内滚筒的设计一般采用近似公式，对于中小型滚筒已经能够满足工程需求，但对于大型滚筒这种设计方法其结果与工程实际有一定的差距，它的安全性和可靠性难以保障。由于缺乏精确的计算方法，如果盲目的增大安全系数，会使结构尺寸变大，重量增加，强度得不到显著的提高同时又增加了成本。本文主要包括以下几方面内容首先，对带式输送机滚筒结构的设计计算方法进行了分析研究，修正了有关计算公式，完善并统一了设计计算内容。其次，滚筒采用实体单元，为了提高运算速度和精度，采用映射网格划分方式分析并确定滚筒载荷结果后处理对滚筒的各个部件的应力和应变进行分析。本文关于带式输送机滚筒的设计计算方法具有一定的实用价值和指导意义，可以大大提高滚筒的设计质量，缩短设计的周期。关键词带式输送机传动滚筒有限元IIAbstractBeltconveyorsystemisthemostimportanttransportequipmentwhichcancarrybulkmaterial.BeltconveyorPulleyisthekeytransmissionpartinBeltconveyorsystem.Ithastwofunctions,oneistransferringpower,andanotherisalteringtheoperationdirectionofthebelt.ThedesignqualityofBeltconveyorPulleyconnectswithsystemssecurityandreliabilityofthewholeconveyor.Atpresent,inourcountry,thedesignofthepulleyusuallyadoptstheapproximateformula,however,pulleythatbedesignedoutwithsuchmethodcannotmeettheneedofmanufacture,itssecurityandreliabilityaredifficulttoguarantee.Whilelackingthesuitablecalculationmethodofstrengthandstiffnessaboutthepulley,ifweincreasethesafecoefficientwithoutenoughreasons,thepulleybecomebiggerandheavier.Howeverthereliabilityofthepulleycantbeincreased.ThemaincontentincludesthefollowingrespectsFirstly,thepaperdiscussesstructuraldesignandcalculationofthebeltconveyorpulley.Therelatedformulasarecorrectedandacompletedesignandcalculationmethodareprovided.Secondly,inordertoimprovingtheprecision,themappinggridmethodiscarvedup.Afterdispersetheloadonthepulleysurface,weaddedthepointsloadonthepulleynode.Thedesignmethodsareveryimportanttothedesigner,andcanshortenthedesigncycleandimproveworkingefficiency.KeyWordsBeltconveyorDrivingPulleyFiniteElementMethod第一章绪论1第一章绪论1.1概述连续输送机械是物料搬运机械的重要组成部分，是其中的一大类别。带式输送机是连续输送机械中效率最高、应用范围最广泛的一种机型，是散料输送的重要设备。带式输送机是以输送带作为牵引构件和承载构件的一种连续输送设备。输送带上的物料随输送带一起运行，根据需要可以在输送机头部或中间部位卸料1。输送带用托辊支撑，运行阻力小。带式输送机可以沿水平或倾斜线路布置，在输送原煤时，向上最大输送倾角一般为17°18°，向下最大输送倾角一般为15°16°。当采用花纹输送带并采取其它相应措施上运倾角可高达28°32°，下运倾角可达25°28°。当采取某些特殊措施或专用带式输送机时，可以实现更大的输送倾角甚至垂直提升。随着国民经济的飞速发展，矿山、建材、化工、港口、粮食、电力、煤炭等部门对散状物料的输送提出了新的要求，长距离（指单机输送长度，国外最长达15000m，国内最长为沈矿为海螺集团研制的10300m平面转弯带式输送机）、大运量（高带速和大带宽）和大倾角输送物料是其主要发展方向之一2，同时提出无公害环保输送散状物料的要求。无论国外还是国内的建材及矿山行业，在这两种输送方案的对比选择后，还是较多的选择以长距离、大运量的带式输送机代替汽车运输的方案。其原因是采用汽车运输不仅要修建公路、购买汽车一次性投资大，而且日常的公路和汽车维修费用也很高。带式输送机输送散状物料是连续的物料流，生产效率高。目前，国外最大带速已达12m/s。国内的最大带速达5.8m/s，最大输送量9800t/h。当然，增加输送带的宽度也可以提高输送量（国外采用的最大带宽是3300mm），但增加带宽使整机所有相关尺寸增大，增加了设备的总投资。特别是输送带的成本要占整机成本的3050，而且距离越长，运量越大，所占的比例就越大。同时，大带宽需要相应的硫化设备（包括输送带接头的硫化），因此我国目前所采用的最大带宽为mm。近年来，通过引进国外先进国家的带式输送机整套设备及技术，以及国内广大科研人员的共同努力，可以说国内设计和制造的长距离、大运量带式输送机的水平已经可以满足国内市场的需求，但是一些关键技术尚需引起重视并加以深入研究和开发。国内投入使用的部分长距离、第一章绪论2大运量的典型带式输送机如表1.1所示。到目前为止，沈矿集团为天津港设计的带式输送机最大输送量达9800t/h沈矿集团为海螺集团设计的单机最长达10.3km。向家坝水电站31.1公里沙石料长距离大运量带式输送系统，由2.5公里到8.2公里共5条带式输送机组成的输送系统。带宽1.2m，带速4.5m/s,输送量3000t/h，带强ST4500。国外长距离带式输送机的应用。到目前为止，西班牙的西撒哈拉带式输送机线路是世界上最长的长距离输送机线路。该线路长达100km，用来将位于石质高原地区的布克拉露天矿的磷灰石矿石运往艾汾阿雍海港。此线路于两年半内建成，并于1972年投入使用，整条线路由长为6.911.8km的11台输送机组成。输送机采用宽度为1000mm，强度为3150N/mm的钢绳芯输送带，带速为4.5m/s。输送带的安全系数为6.710。澳大利亚恰那矿20km地面带式输送机系统是代表现代带式输送机发展水平的一条输送线。该输送系统由一条长为10.3km的平面转弯带式输送机和一条10.1km的直线长距离带式输送机构成。转弯带式输送机的曲率半径为9km，弧长为4km。两条输送机除线路参数外，其它参数相同，输送能力为2200t/h，带宽1050mm，输送带抗拉强度为3000N/mm，安全系数为5，拉紧装置为重锤拉紧。津巴布韦钢铁公司的15.6km水平转弯越野带式输送机于1996年投入使用，是世界上单机最长的带式输送机。输送量为干矿石500t/h湿矿石600t/h，系统全长为15.6km，物料提升高度为90m。输送带采用桥石公司的钢绳芯输送带，抗拉强度为888N/mm，运行速度为4.25m/s，输送带的安全系数为5.8，当环境温度为0℃时，安全系数降到5.5，当输送量增加到600t/h时，输送带安全系数降低到4.8。1.2传动滚筒的研究目的和意义为了适应高产高效集约化生产的需要,带式输送机的输送能力要加大,带式输送机大型化与高可靠性要求,对设计者和制造者提出了更高的要求，只有解决了带式输送机发展的关键技术,才能制造出高性能、高可靠性的大型带式输送机。作为带式输送机重要传动部件的滚筒，能否安全稳定的运行，在整个输送系统中处于举足轻重的地位。滚筒的失效会给人身安全和整个系统带来严重的后果，使企业遭受巨大的经济损失。特别是在复杂恶劣的工矿下，如何改进滚筒结构、提高工效、延长寿命，一直是科研人员所关注的课题。目前，在国内对于中小型滚第一章绪论3筒一般采用近似公式进行设计计算，对于重型滚筒近似公式已不再适用，这就使得设计计算具有较大的盲目性。这样设计出来的滚筒和工程实际有一定的差距，它的安全性和可靠性难以保证。一旦发现问题，通常是采用增大尺寸的方法来解决，但是这样做并没有解决实际性的问题。不但浪费材料增加成本，还不能达到预期的目的，随着带式输送机的大型化，合理的设计制造出大型滚筒已成为带式输送机的关键问题。目前，我国设计的滚筒尽管可以满足生产需求，但是由于缺乏研究，相同规格的滚筒与国外相比多消耗材料，使产品缺乏竞争力。选择该课题的目的就在于对大型滚筒进行力学分析及设计，找到合理的设计计算方法，使滚筒的设计更加简洁方便。对滚筒进行有限元分析，从而为设计计算提供有力的参考。1.3国内外研究现状随着国内外机械工业水平的不断发展，滚筒的结构、加工、安装等方面发生着日新月异的变化。由于焊接技术的不断发展，焊接强度的可靠性得到保证，虽然多数大型滚筒采用铸焊结构，但焊接结构也有所增加。轮毂和主轴的联结方式也由键槽连接向胀套连接转变。原来的辐板采用加强筋，现在直接用钢板制成。过去国内外在设计滚筒的各零部件时，常采用基于经典弹性力学理论导出的简单的经验公式。近年来，国内研究人员对于大直径滚筒的设计方法作了多方面的探索。东北工学院于升忠等人于1980年用有限元半解析法对一合拉力为13.6吨的双辐板结构滚筒进行了有限元分析。由于分析过程中忽略了输送带与驱动滚筒间摩擦力的作用，因此结果与实际相差较大。因为输送带与滚筒之间的摩擦力是滚筒扭曲变形的重要因素。西安冶金建筑学院的陆鸿生选择新的力学模型，根据圆柱体弯曲的有矩理论，分别推导出传动滚筒和改向滚筒在外载荷作用下壳体内的位移、内力和应力的计算公式，为精确计算提供了理论依据，在一定程度上揭示了筒体直径、两辐板间距和拉力与应力之间的关系。存在的问题是其力学模型条件苛刻，将筒体与辐板分开考虑，这对计算结构准确性有较大的影响。因为辐板的形状、厚度对筒体的应力和变形有不可忽视的影响4。西安交通大学曾经运用SAP5对驱动滚筒做有限元分析，对驱动滚筒的刚度和强度进行了分析并得出摩擦力是滚筒扭曲变形的重要团素从应力与变形两个方面说明，辐板的加强筋，在滚筒非临界状态下，对局部变形与筒体应力分布影第一章绪论4响不大，只是在临界状态下能提高滚筒的整体稳定性滚筒的径向最大变形在滚筒中部。通过分析，对筒体厚度进行了优化，达到节省材料的目的。煤炭科学研究总院上海分院曾经做过强力滚筒的有限元分析，对滚筒各点的受力、变形大小进行分析，通过实验验证了有限元计算滚筒受力的可靠性。西安科技学院刘金依等人采用大型有限元分析软件ANSYS，对英国安德森梅沃公司顺槽可伸缩带式输送机传动滚筒的应力分布规律进行了计算，得出了应力分布图，并找到危险区域，从理论上对滚筒的常见破坏形式进行了研究，为进一步改进滚筒的受力状况，实现滚筒的标准化生产提供了必要的理论依据5。他们对滚筒的理论研究和试验结果对本课题有十分重要的参考价值和指导意义。随着计算机技术的发展，有限元方法得到了长足的发展，有限元应用也扩展到机械、电子等领域。事实证明对带式输送机滚筒进行有限元分析是十分合理和有效的。国外从20世纪60年代就已经开始对滚筒的设计计算方法、强度分析、合理的结构设计进行研究。关于这方面的研究从总体上分为两类第一类是Lang、Schmolzi、Das67等对滚筒用半解析法进行研究第二类是Linder、Vodstrsi、Siva89等使用了有限元方法。但绝大多数的研究人员都把滚筒看作各个零件的组合，而不是把滚筒当作一个整体来分析。尽管也有一些有限元法已经把滚筒当成整体来考虑，但迄今为止还没有关于滚筒受到非对称载荷系统的研究。1.4本文研究的主要内容本文基于目前大型滚筒的设计研究方法比较落后的现状，对传动滚筒进行力学分析及设计。主要包括以下几个方面的内容（1）传动滚筒的力学分析主要分析了传动滚筒的受力状况，传动滚筒除受轴端输入的扭矩外还受到输送带的作用力，得出了传动滚筒表面载荷沿轴向和周向的分布规律。（2）传动滚筒的结构设计根据研究的侧重点不同对传动滚筒进行分类。对比了国内外各种结构传动滚筒的设计方法，总结出了关于筒体、辐板、轮毂及滚筒轴的详细结构设计方法。（3）传动滚筒的参数化建模和有限元分析分别绘制出了各零部件的应力和变形曲线，为进一步改善滚筒结构提供了理论依据。焦作大学毕业设计第二章带式输送机传动滚筒的结构及受力分析5第二章带式输送机传动滚筒的结构及受力分析滚筒是带式输送机的重要部件，按在输送机中所起的作用滚筒可分为传动滚筒和改向滚筒两大类。传动滚筒的作用是将驱动装置提供的扭矩传到输送带上。改向滚筒包括用于输送机端部改向的改向滚筒、增加传动滚筒包角的增面滚筒和用于拉紧装置的拉紧滚筒。铸焊结构滚筒由滚筒轴、轴承座、接盘（轮毂、辐板以及筒体一部分铸造在一起）、筒体等部件组成，有的滚筒还有轮毂和滚筒轴的连接件、轮毂和辐板的连接件。一般地，传动滚筒的表面覆盖有橡胶或镶有陶瓷以增大传动滚筒与输送带间的摩擦系数。滚筒轴承一般用球面调心滚子轴承。（a）焊接结构滚筒（b）铸焊结构滚筒图2.1传动滚筒典型结构图2.1结构与种类带式输送机滚筒有很多种类型10，主要有如下几种分类2.1.1按驱动方式分（1）外驱动式即驱动装置放在传动滚筒外面，减速器直接同传动滚筒轴相连。（2）内驱动式即将驱动装置全部放在传动滚筒内，此种方式又称为电动滚筒。2.1.2按轴承内孔大小分（1）轻型孔径在50100mm轻型滚筒的结构是轴与轮毂之间采用过盈配合（或配单键），辐板与筒体焊接，其中轮毂与轴采用键连接的结构用于传动滚筒。焦作大学毕业设计第二章带式输送机传动滚筒的结构及受力分析6（2）中型孔径在120180mm中型滚筒的结构是轴与轮毂用胀套连接，辐板与筒体焊接。（3）重型孔径在200220mm重型滚筒的结构是轴与轮毂采用胀套连接，这种结构的滚筒是筒体的一部分、辐板、轮毂铸成一体的接盘与筒体的另一部分焊接而成，也就是铸焊滚筒。（4）工程级滚筒工程级滚筒是指为满足特殊载荷条件而经过特殊设计的滚筒。高张力输送带由于其强度高、延伸性低的特点，而使这些滚筒的受力情况比使用一般织物芯层输送带的滚筒要高的多。启动、制动及其它动力载荷直接的传递给滚筒。当涉及到高张力时，滚筒的同心度及滚筒与输送机的准确对中是十分重要的。这种分类对于改向滚筒也同样适用。外面包上一层橡胶的滚筒称为包胶滚筒，包胶方式可采用硫化和冷粘的方法镶嵌陶瓷的滚筒称为陶瓷滚筒什么也不包的滚筒称为光面滚筒。2.1.3按外形分（1）鼓形滚筒用钢板卷圆焊接而成，滚筒中间部分直径大于两边约几毫米，目的是防止输送带跑偏，但是加工工艺复杂，因此很少使用。（2）叶片式滚筒滚筒由许多横向叶片组成，目的便于清洁输送带，此类滚筒又称为自清扫滚筒。如果将叶片改为圆柱棒，称为棒式滚筒，也可起到自清扫作用。（3）沟槽胶面滚筒滚筒的胶面上开菱形、人字形、直线形、环形、梯形，则分别称为菱形护面、人字形护面等各种护面形状的滚筒，其目的是增大摩擦系数和便于排出粘着物料。传动滚筒胶面常选用菱形和人字形。2.1.4特殊滚筒（1）真空滚筒为增大输送带同滚筒之间的摩擦力，在滚筒装有真空泵或外接真空泵，使输送带同滚筒包角之间成真空，增大摩擦力。但由于结构复杂，真空滚筒尚未得到推广。（2）磁力滚筒滚筒内装有磁铁，如输送带下层为磁性覆盖胶，根据异性相吸作用，能增大摩擦力。当使用普通输送带时，磁力滚筒就成为除铁滚筒。（3）轮胎滚筒滚筒外面由许多充气轮胎构成，轮胎表面带有沟槽。各种轮胎充气压力不同时，也起到鼓形滚筒作用。焦作大学毕业设计第二章带式输送机传动滚筒的结构及受力分析7（4）陶瓷滚筒滚筒护面有许多陶瓷片镶成，一方面可增大摩擦力，另一方面便于清扫。陶瓷片也可做成插板式，以便于更换。滚筒包胶的主要优点就是表面摩擦系数大，包胶是在滚筒的表面上用冷粘或硫化一层橡胶。包胶滚筒按其表面形状又可分为光面包胶滚筒、人字形沟槽包胶滚筒和菱形包胶滚筒。胀套连接结构是国际上广泛应用于重型载荷下机械连接的一种先进基础部件。胀套的结构如图2.4所示，其原理是当旋转紧定螺钉时，前压环和后压环相互靠近，迫使带张口的外环胀大，内环缩小，从而使轴和轮毂形成过盈配合，达到连接的目的。采用胀套连接的优点是容易实现高精度的定位，可传递大扭矩和轴向力可连接不可焊材料可从外部安装拆卸，并可重复使用降低了孔和轴的加工精度和加工费用。图2.4胀套结构2.2运行阻力将运行阻力划分为主要阻力FH，附加阻力FN，提升阻力FSt，和特种阻力FS，这些阻力的和等于传动滚筒上所需的圆周驱动力FUFFFFFSStNHU????（21）由于输送机的线路布置可能是简单线路也可能是复杂的变坡、变载荷情况。在过去的标准计算方法中往往采用统一的等效坡度和载荷。这可能存在下面的两种问题①有时会造成阻力的计算必须变成等效倾角或等效单位长度物料质量，从而使计算缺乏足够的精度。②在计算输送带张力时还要重新计算输送机各段的阻力，从而增大计算工作量。特别是在广泛使用计算机进行计算的时代，所给出的计算方法应该能够适应计算机算法的需求。因而，阻力应以分段形式确定。一个分段应具有相同的参数，如输送机的倾角、模拟摩擦系数和输送的物料单位长度质量，以及托辊旋转部分的质量和附加焦作大学毕业设计第二章带式输送机传动滚筒的结构及受力分析8阻力的作用。在输送机分段的起点和终点，从尾部开始向头部方向，各段顺次用i表示。承载分支用下标的参数值，用O表示，回程分支用U表示。如图2.5所示。??????niiUWniiOWWFFF1,,1,,（22）式中FiOW,,承载分支第i段的阻力FiUW,,回程分支第i段的阻力。曲线区段阻力与张力大小有关，若张力发生变化，阻力也发生变化。已知绕入点张力，通过张力增大系数可求出绕出点张力，传动滚筒处的绕入点和绕出点按欧拉公式计算。图2.5运行阻力的分段构成和分段计算2.2.1主要阻力输送机的主要阻力FH是物料及输送带移动和承载分支及回程分支托辊旋转所产生的阻力的总和。可由下式计算cos2?qqqqFGBHRRfLgHO????（23）式中f模拟摩擦系数，根据工作条件及制造安装水平决定L输送机长度头尾滚筒中心距，mg重力加速度，g9.8m/s2qRO承载分支托辊组每米长度旋转部分质量，kg/m，用下式计算aGqRO01?焦作大学毕业设计第二章带式输送机传动滚筒的结构及受力分析9其中G1承载分支每组托辊旋转部分质量，kga0承载分支托辊间距，mqRU回程分支托辊组每米长度旋转部分质量，kg/m，用下式计算aGqURU2?其中G2回程分支每组托辊旋转部分质量，kgaU回程分支托辊间距，mqB每米长度输送带质量，kg/mqG每米长度输送物料质量，kg/mvQqG6.3?δ输送机倾角，度。2.2.2输送机各部件上的附加阻力输送机附加阻力FN包括加料段物料加速和输送带间的惯性阻力和摩擦阻力FbA加料段加速物料与导料槽两侧板间的摩擦阻力Ff输送带绕过滚筒弯曲阻力F1和除传动滚筒外的改向滚筒轴承阻力Ft，可用下式计算????????NiNiiFiFFFFtfbAN（24）式中N1输送带绕过的滚筒次数N2改向滚筒个数。2.2.3输送载荷的提升阻力输送物料的提升阻力为qFGhgST?（25）式中h输送机受料点与卸料点间的高差，m输送机向上提升时，h取为正焦作大学毕业设计第二章带式输送机传动滚筒的结构及受力分析10值输送机向下输送时，h取为负值。2.2.4特种阻力包括主要特种阻力FS1和附加特种阻力FS2。主要特种阻力包括托辊前倾摩擦阻力F?和物料与导料槽侧板间的摩擦阻力Fgl两部分，按下式计算FFFglS???126）F?按如下两式计算（1）三个等长辊子的前倾上托辊时??????sincosgqqLCFGBO??（2）二辊式前倾下托辊时??????sincoscos1gqLFBO?Fgl的计算bvIFglVgl21222???附加特种阻力包括输送带清扫器摩擦阻力F?和犁式卸料器摩擦阻力Fa等部分，按下式计算FFnFaS????3227）式中n3清扫器个数，包括头部清扫器和空段清扫器。2.3传动滚筒轴功率传动滚筒轴功率PA按下式计算1000vFPUA??（28）传动滚筒的最大扭矩Mmax按下式计算2000maxDFMU??（29）式中D传动滚筒直径，mm。焦作大学毕业设计第二章带式输送机传动滚筒的结构及受力分析112.4传动理论当假设输送带是一种理想的挠性体，可以任意挠曲，不受弯曲应力忽略输送带的质量所产生的重力和惯性力时，输送带与滚筒绕入端的张力S入（紧边张力）和绕出端的张力S出（松边张力），按欧拉公式有如下关系eSS??出入?（210）上式表示了一种传递驱动力的关系，即传动滚筒所传递的圆周驱动力为111eSeSSSFU??????????入出出入（211）式中μ输送带与滚筒间的摩擦系数λ滚筒与输送带有相对弹性滑动弧对应的圆心角，rad，λ0.2时，只要满足极限值要求即可。一般滚筒两支点之间最大挠度控制在1/即可。焦作大学毕业设计第三章传动滚筒的结构30在工作实践中表明，这种胀套联接的带式输送机滚筒，与其他形式联接的滚筒相比，有许多优点①制造和安装简单。安装胀套的轴和轮毂的加工不像过盈配合那样要求高精度的制造公差，安装胀套也无需加热、冷却或加压设备，只需将内、外弹性圈的联接螺栓按规定的拧紧力矩拧紧即可，并且定心性好，调整方便。②互换性好，拆卸方便。因为拆卸时将联接螺栓拧松，即可使滚筒轴和筒体很容易地拆开。③由于没有应力集中，这种结构的滚筒承载能力高，使用寿命长，整体强度高。④这种结构的滚筒在运转过程中，超载时有安全保护作用，可以保证整机设备不受损坏。（2）与环形胀套配套的滚筒结构目前大型滚筒结构是筒体的一部分与辐板、轮毂铸成一体的接盘与筒体焊接的滚筒。其轮毂与轴是胀套连接的结构，特点为①设计滚筒时，原则上尽可能对外装轴承式滚筒的两轴承间距取小值，两辐板间距取大值。这就意味着采用合理的结构布置来减少结构的弯曲应力。②接盘与筒体之间的焊缝位置设在应力最小处，而且当滚筒旋转1周时应力循环1次的位置。这时，滚筒的中部应力循环已达2次。③筒体钢板的纤维方向必须保证与筒体卷曲方向一致。④辐板的刚性控制在最佳范围内，辐板刚性过大对轴和环形胀套、筒体都不利。⑤轮毂与轴之间用双锥自动调心的环形胀套连接。⑥调心轴承具有质量轻、体积小、寿命长等特点。我国钢芯带式输送机滚筒轴承寿命规定是15000h，而国际上已要求60000h以上。⑦轴承座选用具有二道迷宫密封，这种轴承座密封良好。⑧两辐板之间的间距一般大于或等于带宽。焦作大学毕业设计第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析31第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析4.1传动滚筒有限元模型的建立ANSYS中有两种建立有限元模型的方式实体建模和直接生成。有限元分析的最终目的是还原一个实际工程系统的数学行为特征，即分析必须针对一个物理原型建立准确的数学模型。实体建模是先对模型的几何特征进行描述，通过控制单元划分的大小及形状，使ANSYS自动生成节点和单元，从而生成有限元模型。实体建模有很多优点，大部分用户在通常情况下采用该建模方法。直接建模法是先确定各个节点的位置，以及各个单元的形状，尺寸，再定义实体模型。直接生成法要求在建立网格时记录所有的节点号，需要用户留意网格划分的细节，一般来说比较耗时，也比较容易出错。一般来说对于规模较小的问题才适于采用直接生成法，常见的问题都需要先通过实体建模生成几何模型，然后再对其划分网格生成有限元模型。在实体建立模型时，建立几何模型和生成有限元模型这两个步骤通常是交织进行的。建立几何模型的目的是生成有限元模型，在建立几何模型时要考虑到有限元模型的生成，生成有限元模型时如果出现问题或者单元形状不能满足要求还需要对几何模型进行修改或者简化，因此这两个步骤通常放在一起进行考虑。4.1.1几何模型的简化传动滚筒是一个比较复杂的组合体，建立几何模型时，要适当的采取一些简化措施。本文在建模过程中，对传动滚筒结构的简化如下（1）略去一些小的特征如导角、圆角、键槽等（2）轴直径尺寸差异不大的统一为一个尺寸（3）在有限元计算时,将焊缝联接的零部件视为连续的整体（4）略去次要构件，如轴承座（将其简化成对轴的约束）、联轴器、胀套预紧用的螺钉、螺钉孔等（5）对于包胶滚筒，不考虑它和滚筒体间的相互作用，把它和筒体视为一个整体。4.1.2坐标系的选择焦作大学毕业设计第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析32ANSYS为用户提供了多种坐标系，在传动滚筒建模过程中主要用到全局坐标系和局部坐标系，主要为直角坐标系、柱坐标系和球坐标系。在默认情况下，全局直角坐标系为激活坐标系，即正在作为参考的坐标系，灵活的运用各种全局坐标系往往能够使建模的过程更加简单。用户根据自己需要还可以建立局部坐标系。此外，还有节点坐标系、单元坐标系和结果坐标系等，它们在传动滚筒的加载和后处理过程中将会用到。节点坐标系用于定义节点自由度的方向单元坐标系决定了单元的正交材料属性、所施加的压力以及结果（如应力、应变）结果坐标系用于结果的显示。4.1.3模型的建立本文采用实体建模的方式。实体建模有两种思路自底向上的构造模型和自顶向下的构造模型。为了便于建立传动滚筒的参数化模型，本文采用自底向上的建模方式。首先提取滚筒的结构参数，如滚筒轴直径，胀套尺寸、轮毂尺寸、辐板尺寸、筒体厚度、轴承间距和辐板间距等。然后建立相应部位的各个关键点，由点生成线和面，利用旋转等方法完成整个模型的建立。（1）建立关键点建立传动滚筒体的二分之一剖面上各个部件的关键点，如图4.4所示。（2）由关键点生成线，通过LSTR命令连接滚筒各部件的关键点，生成各部件的剖面线。（3）由线生成面，通过AL命令把已定义的各部件的边界线生成剖面。如图4.5所示。（4）由面旋转生成体，通过VROTAT命令把各部件的剖面绕滚筒轴中心线旋转生成滚筒体，如图4.6所示。图4.4传动滚筒半剖面关键点焦作大学毕业设计第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析33图4.5传动滚筒半剖面图4.6旋转后生成的传动滚筒模型4.1.4定义单元属性在网格划分之前，需要定义单元属性，包括单元类型，实常数和材料模型等。这些属性对有限元分析来说，非常重要，不仅影响到网格划分，而且最关键的是，对求解的精度影响极大。（1）定义单元类型有限元的基本点在于将实体离散为有限自由度的一个个单元，每个单元在内部遵从一定的位移模式，而在各单元的连接处保持连续。对不同的问题，需要应用不同特性的有限单元，以反映其特点，从而达到最佳的分析效果。因此，对有限元分析，选择合适的有限单元极为重要。单元选择不当，则分析结果可能误差较大，甚至完全不对。ANSYS的单元库提供100多种单元类型，单元类型决定了单元的自由度数和焦作大学毕业设计第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析34单元位于二维空间还是三维空间。在选择单元类型时，力求反映滚筒结构的力学特性为前提，同时尽可能选择简单的单元，使滚筒模型既能反映滚筒的实际特性又能提高计算效率。对于滚筒轴、轮毂、筒体和胀套采用SOLID45单元。SOLID45单元共有8个节点（I、J、L、M、N、O、P），每个节点有三个沿x，y，z方向的平动自由度。求解后输出的结果包括个节点的位移UX、UY、UZ，节点和单元坐标轴方向的应力?X、?Y、?Z、?XY、?YZ、?ZX以及主应力?1、?2、?3等。单元具有塑性,蠕变,膨胀,应力强化,大变形和大应变能力。对于轴与轮毂的过盈配合和胀套结构采用刚体柔体之间的接触算法，刚性面采用Target170单元来模拟柔性面采用Contal174单元来模拟。使用这两个单元来定义接触对，程序通过一个共享的实常数号来识别接触对，即目标单元和接触单元采用相同的实常数号。（2）定义材料属性根据应用范围的不同，材料可以是线性和非线性的，各向同性、正交异性或非弹性，不随温度变化或者随温度变化。像单元类型和单元实常数一样，每一组材料属性也有一个材料属性参考号。与材料属性组对应的材料属性参考号表称为单元属性表。在一个分析中，可能有多个材料属性组。在创建单元时可以使用相关命令通过材料属性参考号来为单元分配其采用的材料属性组。（3）赋予单元属性为模型定义单元类型、实常数以及材料属性后，在网格划分之前或网格划分过程中，还需要将特定的属性附给特定的实体对象。在生成单元时可以通过指向各个表单元类型表、实常数表和材料属性表中合适的编号来为要生成的单元定义单元属性。分别为筒体、辐板和轴赋予不同编号的实常数和材料属性。4.1.5网格划分已经建立的传动滚筒的模型，需要对其划分网格，生成包含节点和单元的有限元模型。ANSYS为有限元模型的网格划分提供了两种方法，一是自由网格free方法二是映射网格mapped方法29。在对模型划分网格之前，甚至在建立模型之前，确定是采用自由网格还是采用映射网格进行分析是十分重要的。自由网格对于单元形状没有限制，并且对几何模型没有特殊的要求。与自由网格相比，映射网格对其包含的单元形状有限制，而且要求几何模型必须满足特焦作大学毕业设计第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析35定的规律。通常情况下映射网格具有规则形状、排列有规律的单元。几何模型必须生成一系列相当规则的体和面才能对其采用映射网格进行网格划分。因此在确定了选择映射网格，需要从建立几何模型开始就对模型进行比较详细的规划，以使生成的模型满足生成映射网格的规则要求。一般来说映射网格往往比自由网格得到的结果要更加准确，而且在求解时对CPU和内存的需求也相对要低一些。本文正是采用映射分网，在生成剖面线之后就对每条线的网格划分数进行了限制，使生成的传动滚筒模型能够满足映射网格的要求，划分网格后的传动滚筒的有限元模型如图4.7所示。图4.7传动滚筒的有限元模型4.2节点耦合与约束方程当生成有限元模型时，典型的是通过单元去连接节点以建立不同自由度间的关系。但是，有时候需要能够刻画特殊的细节（刚性区域、结构的铰链连接、对称滑动边界、周期对称边界和其他特殊内节点连接等），这些用单元不足以表达，此时，可用耦合和约束方程来建立节点自由度间的特殊关系。利用这些技术能够做到单元做不到的自由度连接。（1）耦合当需要迫使两个或多个自由度（DOFs）取得相同（但未知）值时，可以将这些自由度耦合在一起。每个耦合自由度包含一个主要自由度（注意这里的主要自由度不等同于减缩自由度分析中的主自由度，定义耦合集时所选取的第一个节焦作大学毕业设计第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析36点为主要节点，其参与耦合的自由度为该耦合集的主要自由度）和一个或多个其它自由度。ANSYS只将每个耦合自由度集的主要自由度保存在分析的矩阵方程里，而将耦合集内的其他自由度删除，也即只有主要自由度的值会被计算出来，而耦合集中的其他自由度值将分别等于其所在耦合集中的主要自由度值。典型的耦合自由度应用包括模型部分包含对称在两重复节点间形成销钉、铰链、万向节和滑动联接迫使模型的一部分表现为刚体。耦合集的定义①在给定节点处生成并修改耦合自由度集。②耦合重合节点，即将每一对重合节点（指公差范围内的节点）的指定的自由度耦合在一起。使用耦合集时的注意事项①耦合集中的自由度定义于节点坐标下，因此定义耦合集时要明确参与耦合的节点坐标系状态。通常应当保证同一耦合集中的节点的节点坐标系一致。②自由度是在一个集内耦合而不是集之间的耦合，因此不允许一个自由度出现在多于一个耦合集中。③由D或其他约束命令指定的，有确定数值的自由度不能包括在耦合集中，否则此耦合集将会在求解时被删除。④在缩减自由度分析中，如果主自由度要从耦合集中选取，只有主要自由度才能被指定为主自由度（不能指定耦合集中的删除自由度为主自由度，因为除了主要自由度以外的自由度将会被删除）。⑤在结构分析中，通过耦合生成的刚性区域有时会引起明显的平衡破坏。（2）约束方程约束方程提供了一种比耦合更通用的连接自由度方法。约束方程必须为如下的形式??????NiiUitCoefficientcons1tan这里，constant是常数，Cofficienti是系数，Ui是自由度项。在筒体与辐板连接、滚筒轴和辐板焊接时，都要用到耦合自由度。由于滚筒体和辐板是焊接结构，重复节点的各个自由度都相同，所以节点属于刚性连接。焦作大学毕业设计第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析37重复节点的所有自由度应该取相同的值，包括X、Y、Z方向的平动和X、Y、Z方向的转动自度。还有一种比较简单的方法可以解决所有自由度值都相同情况下的耦合节点问题，那就是直接将重复的节点合并为一个节点。焊接结构滚筒体与辐板的连接、滚筒轴与辐板的连接就是采用这种方法处理的。铸焊结构滚筒的接盘与筒体的连接也是同样的道理。4.3载荷和约束4.3.1载荷的确定输送带对传动滚筒的压力沿滚筒的圆周方向是连续变化的，在有限单元载荷中不能直接加载连续变化的载荷，所以必须用ANSYS自带的二次开发语言（APDL）编写载荷函数加载到有限元模型上。由于滚筒表面的利用弧和备用弧的边界很难划分，所以假定在整个滚筒表面，沿圆周方向的整个围包角内的载荷符合欧拉公式，沿滚筒轴向载荷为均布载荷。滚筒表面压力分布可有如下公式表示RBeSP???出?则摩擦力为RBeSPf??????出??建立柱坐标系，根据围包角的大小，选择滚筒表面围包角范围内的节点。过去一些研究人员在加载时采用等效或分段函数的方法确定表面载荷，为了更好的模拟滚筒载荷情况，本文通过定义数组、编写符合欧拉公式变化的函数载荷，利用ANSYS命令方式将载荷加载在节点上。加载后的模型见图4.8和图4.9。图4.8传动滚筒表面载荷（a）图4.9传动滚筒表面载荷（b）由于摩擦力为切向分布的载荷，在ANSYS中只能处理为切向的作用于节点上焦作大学毕业设计第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析38的集中力，因此只能在节点坐标下通过旋转节点坐标来加载摩擦力。在这里建立柱坐标系，旋转节点坐标到当前坐标系下，则相应的Y方向则为摩擦力方向。4.3.2约束的确定有限元模型加载之后，还要设置边界条件，即限制边界节点的自由度DOF。节点的自由度数量取决于单元类型，每个节点最多有六个自由度，沿X、Y、Z方向的平动和沿X、Y、Z轴方向上的转动。传动滚筒的轴承约束是模型的唯一边界条件，这里我们只要限制轴与轴承接触的表面节点的自由度，就能完成整个滚筒模型的边界条件。传动滚筒轴大多采用球面调心滚子轴承，滚筒轴能够在垂直轴的方向上实现一定的转角，所以轴承的约束采用球坐标系来实现。在轴承宽度内以轴承中心为原点建立球坐标系，将与轴承连接处轴的外表面的节点坐标旋转为球坐标系，然后将这些节点沿球半径方向的自由度限制为零。如果为双端驱动滚筒则另一端的自由度约束也是如此如果为单端驱动的滚筒则另一端以轴承中心限制沿X和Y方向的移动。施加约束后的模型见图4.10，球坐标下轴承约束形式见图4.11。施加载荷和约束后的模型见图4.12。图4.10传动滚筒轴承处的约束图4.11球坐标下轴承处的约束图4.12传动滚筒载荷图焦作大学毕业设计第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析394.4求解和后处理求解即是用计算机求解由有限元方法建立的联立方程，得到的结果为①节点的自由度解，这是基本解②单元的求解结果，是派生解。ANSYS提供了几种求解联立方程的方法直接解法、稀疏矩阵直接解法、雅克比共轭梯度法、不完全乔类斯基共轭梯度法、条件共轭梯度法、自动迭代法。默认采用直接解法。4.5结果分析后处理是指检查并分析求解的结果和相关操作，这是有限元分析中最重要的一环，因为任何分析的最终目的都是为了研究作用在模型上的载荷是如何影响设计的。ANSYS提供了两个后处理器通用后处理器（POST1）和时间历程后处理器（POST26）。前者用于查看某一时间或频率点的结果，后者用于查看随时间或频率变化的结果。本文利用ANSYS中进行结构刚度强度分析用的后处理模块是通用后处理器GeneralPostproc。它能够列出单元节点的位移、应力分量、主应力等，也可以用向量或等值线的方式显示位移和应力。这些功能可以清晰的描述应力在整个模型中的分布状况，以快速确定模型中的危险区域。图4.13是传动滚筒以等值线方式显示的等效应力云图，图4.14为传动滚筒变形图。从传动滚滚应力分布图中可以看出，传动滚筒的应力主要集中在轴与轴承接触的轴肩、胀套和轮毂等处，辐板与轮毂连接处和辐板与筒体连接处，此外筒体表面中部应力也比较大。由于胀套要实现传递扭矩的功能，必须施加一个较大的张紧力，从而使胀套与滚筒接触的部分产生较大的应力。变形最大发生在筒体中部，如图4.14所示。焦作大学毕业设计第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析40图4.13传动滚筒等效应力图图4.14传动滚筒变形图取传动滚筒中间截面，绘制等效应力和变形图，见图4.15和图4.16。图4.15传动滚筒截面等效应力图图4.16传动滚筒截面变形图建立柱坐标系选择筒体中部，得到筒体中部径向应力和位移分布曲线如图4.17和图4.18所示再选择筒体轴向截面，得到轴向应力和位移曲线，如图4.19和图4.20所示图4.17筒体中部径向应力曲线图4.18筒体中部径向位移曲线焦作大学毕业设计第四章传动滚筒有限元模型的建立与分析41图4.19筒体轴向应力曲线图4.20筒体轴向位移曲线激活当前坐标系为柱坐标系，选择辐板外侧面，绘制辐板的应力和位移曲线如图4.21和图4.22所示图4.21辐板径向应力曲线图4.22辐板径向位移曲线焦作大学毕业设计第五章结论与建议42第五章结论与建议本课题主要针对带式输送机大型传动滚筒进行力学分析及设计。由于国内外对大型滚筒的设计方法还不够完善，在阅读了大量资料后总结出了滚筒的受力情况和计算方法，利用ANSYS软件进行有限元分析，并在此基础上开发出了传动滚筒的参数化有限元分析程序和参数化绘图系统。对整个课题的研究过程和最后研究结论总结如下（1）简述了带式输送机的发展趋势，总结了国内外长距离大运量带式输送机的应用情况。对传动滚筒国内外研究现状进行了系统性的概述，针对大型滚筒的设计计算方法，简述了我国当前设计中的问题与不足。（2）对传动滚筒的分类和结构及其传动理论进行了详细介绍。对于滚筒周向载荷给出了具体的计算公式，同时针对轴向载荷的分布规律，得出了均布、一次曲线和三次曲线情况下的轴向载荷计算公式。（3）总结了各种滚筒结构的计算方法，根据实际的设计经验和使用中出现的问题，给出了合理的零部件的计算方法，特别修正了一些系数的取值，如确定轮毂外径时，在按公式计算出以后，应视具体情况再增加一定的值，以更好的满足强度的要求。上述的结构计算方法，能够为滚筒的结构设计提供了重要的参考。（4）编写了传动滚筒参数化有限元分析程序，分别对铸焊结构单
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