帶式輸送機不銹鋼機架結構有限元分析

李明雷，張德岳，謝振華，劉亞楠

(1.大連鹽化集團有限公司，遼寧大連 116309；2.中鹽工程技術研究院有限公司，天津 300450)

1 前言

帶式輸送機具有結構簡單、能耗低、工作阻力小、貨載的破碎性小、耗電量低、管理維護方便等許多優點，在潮濕、塵土等惡劣環境下實現連續傳送，在國內各行業應用廣泛[1]。考慮制造成本、機械強度等因素，帶式輸送機的機架一般選用優質碳素結構鋼，已經積累了很多經驗。

大連鹽化集團有限公司(以下簡稱“公司”)現設計一臺帶式輸送機裝卸原鹽，由于原鹽具有強烈的腐蝕性，因而選用304不銹鋼制造輸送機機架。在傳統的機架結構設計計算中，一般根據材料力學、結構力學等進行設計和校核。這種設計方法只能對危險截面計算校核，計算精度受到限制[2]。

文章采用有限元方法計算機架的受力和變形情況。先在SolidWorks平臺建立機架三維模型，然后分析受力條件后施加載荷，其次劃分網格，最后計算機架受力情況。計算后得到機架應力云圖和應變云圖，分析受力和變形規律，為機架結構優化設計提供理論依據。

2 機架三維模型建立

公司設計的輸送機長度30 m，寬度1 m，輥筒電機功率18.5 kW，輸送量1 000 t/h，帶速3 m/s。輸送機下部焊接固定在旋轉盤上，屬于完全固定結構。根據設計選型手冊[3]，輸送機機架主梁用75×8的角鋼等邊角鋼，連接筋用63×8等邊角鋼，下支撐用18A槽鋼，然后用連接板焊接而成。用三維建模軟件SolidWorks建立三維實體模型，如圖1所示。

圖1 機架三維模型Fig.1 Three-dimensional model of the transmisson frame

3 機架載荷分析與計算

機架所有材料使用304不銹鋼，材料特性為彈性模量Ex=1.9×106MPa，泊松比μ=0.305，許用應力[σ]=135 MPa，密度ρ=7.85×103kg/m3。……