矿用高效卷带机设计及仿真研究.pdf
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1、第 卷第期 年月山西煤炭 文章编号:()犇 犗 犐:矿用高效卷带机设计及仿真研究董华(蒲县应急管理局 山西 临汾 )摘要:针对当前回收皮带或钢缆时费时费力,并且有可能发生安全事故的情况,设计了一种矿用高效卷带机。该矿用卷带机的皮带夹轴套安装在传动轴上,通过提升装置抵消回收完成的皮带给传动轴向下的压力,在机器一侧将传动轴抽出,最后通过吊机将皮带取走,实现回收皮带的机械化、自动化。通过 数值模拟软件分析传动轴在转动过程中的受力,结果表明:传动轴经过初始旋转、旋转平衡、旋转稳定三个过程,旋转过程中传动轴方孔尖角表面应力集中,产生真应变较大。关键词:卷带机;传动轴;数值模拟中图分类号:文献标识码:开放
2、科学(资源服务)标识码(犗 犛 犐 犇):犇 犲 狊 犻 犵 狀犪 狀 犱犛 犻 犿 狌 犾 犪 狋 犻 狅 狀狅 犳犈 犳 犳 犻 犮 犻 犲 狀 狋犅 犲 犾 狋犠 犻 狀 犱 犻 狀 犵犕 犪 犮 犺 犻 狀 犲 犳 狅 狉犕 犻 狀 犻 狀 犵犇 犗 犖 犌犎 狌 犪(犘 狌 狓 犻 犪 狀犈 犿 犲 狉 犵 犲 狀 犮 狔犕 犪 狀 犪 犵 犲 犿 犲 狀 狋犅 狌 狉 犲 犪 狌,犔 犻 狀 犳 犲 狀 ,犆 犺 犻 狀 犪)犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋:,;,:,;,犓 犲 狔狑 狅 狉 犱 狊:;胶带运输机具有输送量大、运输平稳、结构简单、维修方便等优点,被广泛应用于煤矿、港
3、口、电厂、水泥厂、冶金矿山等领域。矿用胶带运输机主要用于煤矿井下顺槽和巷道运输,是煤矿开采不可缺少的配套设备之一。胶带运输机主要通过传送带转动,带动传输带的运行。在矿山运输皮带以及钢缆运行达到一定寿命后,就需要对它们进行更换,而在地面回收皮带或钢缆时一般都是采用人力的方法进行拖拽折叠与缠绕,作业过程费时费力,并且有可能会伴随安全事故的发生。为了解放工人劳动力,提高作业效率以及安全性,有必要对回收皮带或钢缆的工作进行机械化与自动化的改进。卷带机设计 卷带机工作原理新型的皮带夹轴套安装在传动轴上,将待回收收稿日期:作者简介:董华(),男,山西霍州人,本科,工程师,主要从事采矿相关研究,:引文格式:
4、董华矿用高效卷带机设计及仿真研究山西煤炭,():,():的皮带夹在皮带夹轴并通过螺栓压紧,通过电机将待回收皮带不断缠绕在皮带夹轴套上,待回收完成后关闭电机,通过提升装置抵消回收完成的皮带给传动轴向下的压力,在机器一侧将传动轴抽出,最后通过吊机将皮带取走,实现回收皮带的机械化、自动化。卷带机设计图为矿用高效卷带机,包括机架、传动轴、限位轮盘、皮带夹轴套、提升装置、动力与传动装置。动力通过电机、变速箱、联轴器、传动轴进行传递。限位轮盘、轴承以及传动轴同步转动,传动轴可拆卸,方便将回收的皮带取出,传动轴下方设置有提升装置,以防止回收的皮带或钢缆对传动轴压力过大而取不出的情况。液压柱安装在机架底座上,
5、形工字钢焊接在提升架上,限位滑轮可以保证提升装置稳定运行。皮带夹轴套由轴套、皮带压板组成,两者通过螺栓提供压力将待回收的皮带夹在中间。传动轴采用方形来提高抗剪能力,使轴可以承受更大的扭力,传动轴可从一端抽出,方便吊机将皮带或钢缆吊走。皮带夹轴套包括轴套和皮带压板,轴套断面为异形阶梯圆,皮带压板与轴套的异形阶梯圆的阶梯处铰接,皮带压板靠近连接处的一端设有若干直槽孔,直槽孔内设有螺栓,轴套内设有与传动轴匹配的方形通孔。轴套中间为方形通孔,方便与传动轴进行拆装,轴套断面为异形阶梯圆,异形阶梯圆阶梯处安装皮带压板,轴套与皮带压板连接处的相互交替连接,通过转轴铰接,皮带在螺栓的压力下被夹在两者之间,皮带
6、压板的螺栓通孔采用直槽孔可以适用于不同厚度的皮带的回收。提升装置由限位滑轮、提升架、形工字钢、液压柱组成,液压柱与机架底座连接,使限位滑轮与形工字钢向上运动,对回收的皮带与钢缆实现支撑作用,抵消对传动轴的压力。限位滑轮分别在三个面上设置两个滚轮,在机架的导槽内进行滑动,使提升装置平稳运行。限位滑轮通过机架对提升装置的运动进行限制。传动轴模拟卷带机在收卷皮带过程中传动轴会旋转受力,因此分析在不同转速条件下传动轴受力,便于对卷带机进行优化设计,故采用 有限元软件进行模拟。作为一款大型通用有限元软件,具有广泛的模拟性能和庞大的求解功能,以及先图卷带机设计 进的非线性力学分析能力。有限元分析软件的分析
7、问题由以下三个阶段实现:前处理阶段、分析问题阶段和后处理阶段,这三个步骤之间通过文件建立联系。传动轴建模在前处理阶段需要定义物理问题的模型,并生成一个 输入文件。所谓前处理就是建立分析问题的模型数据库,在 中完成前处理过程是通过部件、特性、装配、分析步、相互作用、荷载、网格七个模块实现,用户利用这些模块建立几何模型,并定义模型的材料、材料性质、有限元分析网格、荷载和边界条件等数据。根据设计的自动卷带机,采用 软件对卷带机传动轴进行旋转模拟,分析在不同转速条第期 董华:矿用高效卷带机设计及仿真研究件下,传动轴的受力。传动轴建模如图所示。长度,半径,中间方孔边长。图传动轴建模 模拟方案如图、所示,
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