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提高输送机配件滚筒刚度的方法

   输送机配件滚筒使用广泛。除了滚筒输送机,其他输送设备也多多少少会用到滚筒配件。而滚筒配件重要的一个指标就是载荷重量,而滚筒的载荷重量与滚筒的刚度息息相关。在交变应力的作用下,反复拉伸压缩,由于不断地塑性变形,焊口在冷作硬化和应力集中的状态下最终导致断裂。为了防止焊口处的塑性变形,要提高整个滚筒的刚度和强度。提高滚筒的强度,根据正应力强度条件可知,梁的截面抗弯能力取决于抗弯截面模量,而梁在任一指定截面处的位移则与全梁的变形大小有关。因此为了提高梁的刚度,必须使全梁的变形减小,因而应增大全梁或较大部分梁的截面惯性矩才能达到目的。根据正应力公式:
σmax=(Mmaxymax)/Iz,挠度公式fmax=(5ql4)/(384EIz)可知当Iz越大时滚筒的刚度、强度越提高。
根据输送机滚筒有限元计算进行优化设计。当筒壁变薄时,筒壁变形明显增加,导致焊缝处应力集中加大,在滚筒内壁焊径向加强环,并沿轴向焊加强筋。有限元计算结果显示,减小滚筒变形效果是很明显的,从0.273mm降低到0.219mm,应力云图中的数值由42MPa降至30MPa。焊缝的应力集中明显减小,说明不用加厚筒皮,也能提高滚筒整体的刚度和强度。

       皮带张紧力作用在滚筒上,可简化成均布载荷的梁,由正应力强度条件可知,要提高梁的强度,应该减少梁的最大弯矩。当载荷一定时,梁的最大弯矩值的大小,与梁跨度的长短有关故减小支点的距离,可以有效降低最大弯矩值。如长度为L并受集度为q的均布载荷作用的简支梁,其最大弯矩为0.125qL2,如果将两支座向里移动0.2L,则最大弯矩降为0.025qL2即原来的1/5。
fmax=(5ql4)/(384EIz) Mmax=0.125qL2
两端外伸梁改进支撑的位置,不仅提高了梁的强度,同时也提高了梁的刚性。梁的转角和挠度与梁的跨度的n次幂成正比。跨度减小时,转角和挠度就会有更大程度的减小。例如上图9均布载荷作用下的简支梁fmax=(5ql4)/(384EIz),其最大挠度与跨度的四次方成正比。当跨度减小为原跨度的1/2时,最大挠度将减小为原挠度的1/16,两端采用外伸梁结构即减小了跨度,而且外伸端与两支座间向下的载荷,将分别使轴线上每一点产生相反方向的挠度,从而相互抵销一部分挠度,也就提高了梁的刚度。

双链轮动力滚筒
动力滚筒


       通过对焊接加强筋的滚筒进行有限元分析,滚筒变形明显减小,焊缝处应力集中明显减小,基本上达到优化筒内壁厚度的目的,使滚筒变得更加轻巧,又不影响滚筒的实际强度。目前,重型滚筒采用了这种加强措施。如果单纯加厚筒皮,不仅加大了材料的浪费,也提高了造价和滚筒本身的重量。笔者认为,滚筒损坏也是一项系统工程,要综合考虑。首先,滚筒要有足够的刚性,以抵抗交变应力产生的疲劳损害,还要在提高刚性加固滚筒的同时,改变一下滚筒的结构。
    
       在不增加滚筒壁厚的情况下提高滚筒整体的刚度和强度,能大大降低滚筒的成本,使输送机价格更易接受。对于输送机设备的进步起了不小作用。


 
 
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