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摘 要

带式输送机作为一种非常重要的工具，在很多行业都有广泛应用。在带式输送机中，驱动滚筒起着提供动力的作用，对输送机的运行起着很大的影响。驱动滚筒的轻量化对于带式输送机的可靠运行有着十分重要的意义。

滚筒设计的关键是准确地给出滚筒各个部位的受力情况。传统的设计方法采取粗略计算或者板壳理论对滚筒进行分析，但计算的结果精度往往不能让人满意，而且也无法将应力的细微变化清楚的表达出来，所以本文采用有限元方法来对滚筒变形和应力情况进行更为精确的计算和更加细致的分析。

本文采用有限元分析软件ANSYS来对滚筒进行分析，通过分析找出变形和应力的规律，并为合理的设计滚筒结构提供一定的经验。

关键词：带式输送机；驱动滚筒；ANSYS；有限元分析

Finite element analysis of driving roller of belt conveyor

ABSTRACT

As a very important tool, belt conveyor is widely used in many industries. In the belt conveyor, the driving roller plays a role of providing power, which has a great impact on the operation of the conveyor. The lightweight of driving roller is very important for the reliable operation of belt conveyor.

The key of roller design is to display the stress of every part of roller accurately. The traditional design method adopts rough calculation or shell theory to analyze the roller, but the accuracy of the calculation results is often unsatisfactory, and the subtle change of stress can not be expressed clearly, so the finite element method is used to calculate and analyze the roller deformation and stress more accurately in this paper..

In this paper, the finite element analysis software ANSYS is used to analyze the roller, find out the law of deformation and stress through analysis, and provide some instructions for the reasonable design of the roller structure.

Keywords：Belt conveyor； driving roller； ANSYS； finite element analysis

目 录

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 文献综述 1

1.3 本课题的主要工作 2

第二章 驱动滚筒组成介绍与受力分析 2

2.1 引言 2

2.2 滚筒的结构介绍 4

2.2.1 筒壳厚度 4

2.2.2 滚筒的宽度 4

2.2.3 滚筒的直径 4

2.2.4 胀套 5

2.2.5 辐板 5

2.2.6 轴 5

2.2.7 轮毂 6

2.2.8 滚筒失效形式介绍 6

2.3驱动滚筒工作原理 7

2.4 传送带和驱动滚筒受力分析 8

2.5 本章小结 11

第三章 驱动滚筒有限元分析 12

3.1 引言 12

3.2 有限元模型的建立 12

3.2.1 选择坐标系 12

3.2.2 几何模型的简化 12

3.2.3 建立实体模型 12

3.2.4 网格划分 13

3.2.5添加约束和载荷 14

3.3 有限元计算实例 14

3.3.1 变形分析 14

3.3.2 应力分析 17

3.3.3 质量分析 19

3.4加强环模型计算实例 20

3.5本章小结 24

第四章 经济与环保分析 25

总 结 26

参 考 文 献 27

附 录 29

致 谢 31

第一章 绪论

1.1 引言

作为一种拥有悠久应用历史的传输设备，直至今日带式输送机仍然在运输业中依然有很大的应用价值，它能大大提高传输速率，带来良好的经济效益。因其长距离运输且输送量大的特点，带式输送机频繁应用于一些重工型企业如冶金、采矿、建筑等行业。

带式输送机是一个有承重传送带、托辊、驱动装置、拉紧装置和换向滚筒等构成的复杂的机电一体化系统。驱动装置用来提供动力以带动滚筒转动；拉紧装置用来提供传送带运行所需的张紧力；换向滚筒用于使传送带沿正确的方向运动；托辊用于支撑传送带和传送带上方的物料，并可以起到减小带悬垂度的作用。

驱动滚筒作为一个关键部件，它的性能对整台输送机的功能影响非常大。对于驱动滚筒的设计，通常采用类比法和近似解析公式来进行计算。但这些方法并不能得到应力和变形的微妙变化规律，所以采用更为精确的计算方法，研究驱动滚筒的损坏机理就变得尤为重要了。而且在实际应用中，生产厂商常常通过加厚滚筒筒壳的方法来提高强度，但这种做法有时起到的效果并不显著，反而急剧的加大了筒壳的尺寸和质量，增加了成本，也给制造和安装带来困难。

基于以上的情况，本文采用有限元方法对驱动滚筒进行应力和变形分析，为轻量化滚筒的设计提供经验。

1.2 文献综述

现代工业化生产规模的持续扩大以及科学技术的发展，促使包括带式输送机在内的物料输送设备也朝着更大规模的趋势发展。伴随着带式输送机传输任务的不断繁重，滚筒运行时发生焊缝开裂、压裂变形的现象变得越来越常见。

通过阅读文献可知，国内厂家在设计滚筒时常用的做法有许用应力法、经验公式法和类比法，但这种方法具有很大的盲目性。尤其对于大型的滚筒，这种方法更是无法给出有效的措施来保证产品的可靠性和安全性，但却大大增加了滚筒的尺寸和质量，造成材料浪费和装配困难。改进设计方法，无论是对于滚筒设计技术的发展，还是从实际应用降低成本，提高效益的方面考虑都具有很大的现实

意义。

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