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《基于 Ansys workbench 的 XJM 浮選機橫梁受力分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第2期水力采煤與管道運輸No.22016年6月HYDRAULICCOALMINING&PIPELINETRANSPORTATIONJun.2016DOI:10.14187/j.cnki.cn13-1185/tn.2016.02.005基于Ansysworkbench的XJM浮選機橫梁受力分析及優(yōu)化設(shè)計1.2楊茂青(1.太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,山西太原030000;2.天地科技股份有限公司唐山分公司,河北唐山063000)摘要:利用Ansysworkbench軟件對XJM-S型機械攪拌式浮選機橫梁進(jìn)行靜強度分析及結(jié)
2、構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,并對優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行壽命分析。經(jīng)過科學(xué)地計算,最終在保證使用壽命的前提下使橫梁的主體結(jié)構(gòu)重量減少了50%,節(jié)約了生產(chǎn)成本及相關(guān)工序。關(guān)鍵詞:Ansysworkben;仿真;XJM-S型浮選機;橫梁;優(yōu)化設(shè)計中圖分類號:TD456文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1006-0898(2016)02-0019-04Ansysworkbench是由美國Ansys公司果。研制的一款通用計算機輔助有限元軟XJM系列機械攪拌式浮選機廣泛應(yīng)用[1,2]件,廣泛應(yīng)用于機械制造、航空航天等于各大選煤廠<0.5mm的煤泥浮選,浮選領(lǐng)
3、域。該軟件具有自動識別裝配體、自動機橫梁作為其攪拌機構(gòu)的支撐對設(shè)備的平劃分網(wǎng)格、強大的參數(shù)優(yōu)化模塊以及大多穩(wěn)運行起著至關(guān)重要的作用?,F(xiàn)有浮選機數(shù)的CAD軟件接口,可實現(xiàn)多重數(shù)據(jù)共享的橫梁較為笨重,焊縫過長,焊接變形大,及交互功能。加工困難,因此,通過仿真模擬優(yōu)化橫梁的Proe是由美國PTC公司研制的通用三結(jié)構(gòu),在不影響性能的基礎(chǔ)上盡可能地減維建模軟件,具有多重三維建模模塊及參少重量,簡化加工工藝。數(shù)化設(shè)計模塊,廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品建模、裝配1建立橫梁三維模型及運動仿真中,其功能覆蓋整個產(chǎn)品的開發(fā)領(lǐng)域,擁有良好的人機交互界
4、面及廣泛1.1確定三維建模參數(shù)的CAE軟件接口,便于仿真有限元分析的以XJM-S16浮選機為例,其橫梁基[3]無縫連接。本結(jié)構(gòu)參數(shù)為:總長3180mm,高400mm,應(yīng)用Ansysworkbench進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)寬200mm,橫梁兩端有鋼板結(jié)構(gòu)作為垂直[4]計步驟為:Creo三維建模-導(dǎo)入Ansys支撐,在橫梁中間的上下表面各焊接攪拌workbench-添加參數(shù)化尺寸-定義模型機構(gòu)固定座板。在此,將以現(xiàn)有橫梁的長、材料屬性-劃分網(wǎng)格并細(xì)化-添加約束及寬、高作為初始尺寸,對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計達(dá)載荷-進(jìn)行有限元分析-受力結(jié)
5、果分析-到橫梁變形量<1mm并減少重量的目的。拓?fù)浼靶螤顑?yōu)化設(shè)計-求解并驗證優(yōu)化結(jié)1.2建立三維模型192016年6月水力采煤與管道運輸?shù)冢财谝裕茫颍澹铮常败浖鳛槿S建模工具,并無縫導(dǎo)入Ansysworkbench靜力學(xué)分析模塊中。創(chuàng)建的三維模型如圖1所示。圖2浮選機橫梁網(wǎng)格圖2.2進(jìn)行靜強度分析在靜態(tài)應(yīng)力分析前,需根據(jù)浮選機的圖1浮選機橫梁三維模型工況及攪拌機構(gòu)重量和電機與皮帶輪之間的拉力來確定橫梁在各方向受到到的載1.3添加尺寸參數(shù)荷。垂直橫梁方向的載荷主要為攪拌機構(gòu)為對浮選機橫梁參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,的重量減
6、去假底對其的支撐力。XJM-因此定義橫梁的高度為ds_h,橫梁的寬度S16浮選機攪拌機構(gòu)重量為1600kg,根據(jù)為ds_b,橫梁長度為浮選機槽體長度所決F=Mg可算出垂直方向的力為16000N。定,此處設(shè)定為固定值。按經(jīng)驗計算,浮選機假底承受約40%的重2建立有限元模型并進(jìn)行靜力學(xué)分析量,因此,取垂直方向載荷為10000N。而橫梁受到水平方向的載荷是由皮帶傳動的2.1建立浮選機橫梁的有限元模型拉力所決定,根據(jù)皮帶傳動的軸向作用力首先將Creo軟件繪制的橫梁三維模型公式:導(dǎo)入Staicstructural(靜力學(xué))模
7、塊中并定[5]F=2F0zsin(α/2)義橫梁材料屬性。浮選機橫梁一般采用式中:F為軸向作用力;F0為單根V帶Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼制造,其彈性模量(楊氏預(yù)緊力;z為V帶的根數(shù);α為小皮帶輪包5模量)為2x10MPa,泊松比為0.274,屈服角。強度235MPa;然后對浮選機橫梁進(jìn)行網(wǎng)格計算出橫梁受到的水平方向載荷為劃分,為得到理想的網(wǎng)格,采用Hex-Dom-6700N。根據(jù)工況,對橫梁的兩端施加固inat(六面體單元占優(yōu))模式,隱藏不必要定約束,對四個螺栓孔施加10000N的垂的附屬零件,將單元格尺寸設(shè)置為25mm
8、,直載荷和6700N的水平載荷,然后對總變并手動對受力主體及應(yīng)力可能集中區(qū)域進(jìn)形和應(yīng)力分布進(jìn)行求解,最大變形結(jié)果為行細(xì)化,將其單元格尺寸縮?。担埃?,以提高網(wǎng)格質(zhì)量。劃分后的網(wǎng)格如圖2所示。0.0907mm,最大應(yīng)力求解結(jié)果為20.54MPa。載荷和約束圖如圖3所示,橫202016年6月楊茂青:基于Ansysworkbench的XJM浮選機橫梁受力分析及優(yōu)化設(shè)