淺析基于有限元法的刮板輸送機聯(lián)接罩
作者：張毅
聯(lián)接罩是刮板輸送機傳動裝置中的重要部件，主要起聯(lián)接電機和減速器、安裝液壓張緊裝置以及保護內部耦合或聯(lián)軸器的作用。出于散熱考慮和觀察內部運行情況，聯(lián)接罩需要開觀察孔，特別是采用偶合器傳動時，出于偶合器散熱和注水及更換易熔塞的考慮，礦方希望觀察孔越大越好，但觀察孔過大，會導致聯(lián)接罩變形并帶來同軸度變化從而影響電機和減速器壽命。鑒于以上分析，對不同觀察孔的聯(lián)接罩進行靜力學分析是很有必要的。
1聯(lián)接罩受力分析
傳統(tǒng)聯(lián)接罩為板材卷板焊接后車制而成，常用材料為Q345，也有少數聯(lián)接罩結構復雜采用整體鑄造。刮板輸送機安裝時，減速器與機頭架聯(lián)接，聯(lián)接罩一端與減速器相連，另一端與電機相連，由于電機和減速器高速軸轉速較高，所以對聯(lián)接罩兩端法蘭面的同軸度要求較高，因此，要求工作時的振動和變形要小。聯(lián)接罩工作時受力如圖1所示。聯(lián)接罩主要受到自重G和來自電機重量帶來的彎矩M，M可由電機重量與重心距法蘭面的距離來獲得。重心和質量均可通過三維軟件進行估算。
2聯(lián)接罩有限元分析
在三維軟件SolidWorks中建立不同開口寬度的聯(lián)接罩實體模型，如圖2所示。模型導入ANSYS中，通過網格劃分，添加約束與載荷，根據實際工況對聯(lián)接罩減速器端法蘭采用固定約束，在聯(lián)接罩電機端法蘭施加轉矩M，大小及方向如圖3所示。
根據實際受力情況，在聯(lián)接罩受到電機重力作用時，對聯(lián)接罩罩筒的彎曲應力和電機端法蘭的變形進行比較分析。圖4、圖5為聯(lián)接罩觀察孔為<P250 mm的情況下聯(lián)接罩罩筒的彎曲應力和聯(lián)接罩電機端法蘭的變形；圖6、圖7為聯(lián)接罩觀察孔為@500 mm的情況下聯(lián)接罩罩筒的彎曲應力和聯(lián)接罩電機端法蘭的變形。
兩種不同情況下聯(lián)接罩所受的彎曲應力和變形如表1所示。
從表1可以看到當觀察孔增大時，聯(lián)接罩罩筒的等效彎曲應力和電機端法蘭的最大變形量都將增大。從靜力學分析來看不會影響聯(lián)接罩的整體強度，但會使聯(lián)接罩同軸度下降，由于電機與減速器端高速旋轉，不同軸將影響整機的傳動特性。
3總結
聯(lián)接罩作為刮板輸送機的重要部件，能否高效可靠地運行是輸送機及其他設備正常運行的關鍵。通過分析聯(lián)接罩觀察孔的大小對聯(lián)接罩電機端法蘭的變形和徑向位移有影響；當開口較大時，聯(lián)接罩電機端法蘭徑向位移增大，影響聯(lián)接罩的同軸度，特別是當采用耦合器加閘盤緊鏈時，聯(lián)接罩長度更長，徑向變形將更大。不同軸影響整機的傳動特性的同時將對偶合器帶來危害，所以不能為了耦合器散熱及附件更換任意加大觀察孔，因此，在聯(lián)接罩設計時應綜合考慮，在不影響更換易熔塞和注水的情況下應盡量采用較小觀察孔，以減小聯(lián)接罩電機端徑向變形。
4摘要：聯(lián)接罩是刮板輸送機傳動裝置中的重要部件，當使用耦合器傳動時，較大觀察孔有利于耦合器散熱和更換易熔塞等部件。對聯(lián)接罩不同大小的觀察孔進行有限元靜力學分析、比較，結果表明聯(lián)接罩觀察孔過大會導致聯(lián)接罩變形增大，影響聯(lián)接罩兩端面同軸度要求，建議在滿足使用要求的前提下盡可能采用較小觀察孔。
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