钢丝绳牵引带式输送机系统的升级改造-精品文档资料.pdfVIP

钢丝绳牵引带式输送机系统的升级改造

某矿井设计生产能力0.9Mt/a，主暗斜井安装一部B=1000mm

钢丝绳牵引胶带输送机，倾角17.5°，主要担负原煤、矸石、

人员运输等任务，输送机主要由驱动装置、导绳轮、卸载装置、

分绳装置、输送带、牵引钢丝绳、装载装置、支承装置、拉紧装

置等部件组成。其工作原理为：两根无极钢丝绳分别绕过驱动滚

筒和输送机尾部的拉紧轮，输送带以其两侧上下沿输送带全长都

有的特制双面耳槽，搭在两根钢丝绳上，之后随之一系列动作，

给料机将物料通过输送带进行运送，最后通过卸载装置卸下。该

系统使用过程中暴露出以下问题。1）驱动绳轮的使用寿命较短，

维修费用高，要保证它的安全运转，需要投人较多的资金。2）

只在高速轴处安装了推杆制动器，只能实现停机后的定车功能，

不能实现工作制动，制动时对设备的机械部分造成较大冲击。

针对以上问题，本文运用等应力理论，对驱动绳轮运用有限

元分析方法进行优化设计，以达到使各个截面的最大应力均在接

近许用应力的范围内使用，使得工程机械材料合理利用，同时实

现了结构的轻量化设计；同时对制动系统进行了改进，采用了自

冷盘式制动装置，通过配套液压系统和电控系统形成一套机电液

一体化的自动制动系统，大大提高了制动可靠性和安全性。

1驱动绳轮的结构分析和优化

本系统使用摩擦式驱动绳轮，轮径D=3500mm，衬垫沿轮圈

圆周拼装。为了在井下方便运输，将驱动绳轮分成两瓣制作，由

绞制孔螺栓将两瓣轮体连接。使用ANSYSWorkbench14.5软件对

其进行有限元分析。

1.1模型的前处理

驱动绳轮为Q235钢板焊接而成的焊接件，在ANSYS

Workbench14.5中设置材料特性如下，其屈服强度，弹性模量，

抗拉强度，泊松比。

本文先在Solidworks2015软件中建模，然后将模型导入

ANSYSWorkbench14.5软件中，从Solidworks2015软件导入

ANSYSWorkbench14.5软件之后，采用自动划分网格的方法划分

的有限元模型。

设置合适的接触对是对装配体进行有限元分析的关键。

ANSYSWorkbench中的接触对有Bonded（绑定），NoSeparation

（不分离），Frictionless（无摩擦），Rough（粗糙）和Frictional

（有摩擦）五种形式。Bonded，即绑定约束，可将接触区域看作

被连接在一起，不允许面或线间有相对滑动或分离。除此以外，

NoSeparation为不分离约束，Frictionless为无摩擦约束，

Rough为粗糙约束，表现为完全的摩擦接触，Frictional为有摩

擦约束。驱动绳轮为Q235钢板焊接而成的焊接件，所以，使用

Bonded（绑定）接触形式，用来模拟在焊接未失效之前，两焊接

表面之间没有相对滑动或分离的接触关系。

对驱动绳轮与主轴接触的面施加固定约束，对驱动绳轮与钢

丝绳接触的面施加压力，对驱动绳轮施加驱动转矩。

1.2结果后处理

驱动绳轮的最大变形为0.2596mm，位置在驱动绳轮与钢丝

绳接触的中间位置附近，驱动绳轮在钢丝绳围包的驱动力作用

下，产生向直径方向上的挤压变形，圆周上的焊接槽钢也在向心

的拉力作用下产生变形，变形从钢丝绳包围的边缘向中心累加，

在中间位置处达到最大，在0.25mm左右。

图1所示上下图为从不同方向上看去得到的驱动绳轮的等

效应力云图，可以看到，驱动绳轮的最大等效应力值为58.74MPa，

位置在驱动绳轮与钢丝绳接触的中间位置附近。圆周上焊接的槽

钢的等效应力大部分在13MPa～58MPa之间，材料得到了充分的

利用，符合等应力理论设计的原则。

2自冷盘式制动装置的应用

低速轴制动器采用制动力矩可调的低速轴自冷盘式可控制

动装置，以满足输送机正常停车、紧急停车和定车作用。制动器

须具备以下技术特点：1）使输送机停车减速度保持在0.05m/s2～

0.3m/s2范围内；2）最大制动力矩整定方便；3）控制或拖动系

统突然断电或保护停车指令发出时能可靠制动直至平稳停车；4）

每