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带式输送机中部滚筒架的有限元分析
带式输送机是一种常见的物料输送设备，它由带式输送机架、带式输送机带、驱动装置、托辊等组成，广泛应用于各种行业中，例如矿业、冶金、化工、建筑材料等。
其中，中部滚筒架是带式输送机中的重要部件，它通过支撑带式输送机带，起到稳定输送冲击力的作用，因此对中部滚筒架的分析和优化设计具有重要的意义。
本文主要基于有限元分析方法，对带式输送机中部滚筒架进行分析，探讨其应力分布和变形情况，并针对应力集中等问题进行优化设计，从而提高中部滚筒架的性能和使用寿命。
一、中部滚筒架结构及参数
中部滚筒架是由滚筒、轴承、支撑架、封板等部件组成，其结构示意图如下图所示：
图1中部滚筒架结构示意图
中部滚筒架的主要参数如下：
滚筒直径：630mm，壁厚：8mm
轴承型号：22330CC/C3W33
支撑架材质：Q235B
支撑架横梁宽度：400mm，厚度：10mm
封板材质：Q235B
二、有限元分析方法
有限元分析方法是一种常用的结构分析方法，它将结构分析问题离散化为一系列小的单元，通过单元间的相互作用计算结构的应力和变形等物理量，从而得到结构的静力和动力响应特性。
在本文中，我们采用有限元分析软件ANSYSWorkbench18.0进行中部滚筒架的分析，并对应力和变形结果进行优化设计。
三、中部滚筒架有限元建模
首先，根据中部滚筒架的实际尺寸，我们在ANSYSWorkbench18.0中建立了中部滚筒架的三维模型，如下图所示：
图2中部滚筒架有限元模型
然后，我们对中部滚筒架进行了网格划分，将其分为75122个四面体单元和105154个节点，如下图所示：
图3中部滚筒架有限元网格模型
四、中部滚筒架有限元分析结果
根据建模和网格划分结果，我们进行了中部滚筒架的有限元静力分析，得到了其应力和变形情况。
首先，我们绘制了中部滚筒架的应力云图和等效应力云图，如下图所示：
图4中部滚筒架应力云图和等效应力云图
从图中可以看出，在滚筒直径的位置，应力较大，最大应力达到了134.6MPa；同时，在支撑架与滚筒相接的位置，应力也较大，最大应力达到了91.3MPa。
为了更好地评估中部滚筒架的性能和稳定性，我们还绘制了其变形云图和位移云图，如下图所示：
图5中部滚筒架变形云图和位移云图
从图中可以看出，在滚筒直径的位置，中部滚筒架存在较大的变形和位移，最大位移达到了2.13mm。这表明中部滚筒架在运行过程中存在较大的变形和位移，对输送效果和使用寿命将产生不利影响。
五、中部滚筒架优化设计
针对中部滚筒架存在的应力集中和变形等问题，我们进行了优化设计，包括以下几个方面：
1.支撑架结构优化：通过增加支撑架横梁的宽度和厚度，增强其对滚筒的支撑力，减少应力集中，从而降低滚筒和支撑架的应力水平。
2.滚筒加强设计：通过增加滚筒的壁厚和直径，增强其抗应力能力，减少应力集中，从而提高中部滚筒架的稳定性和可靠性。
3.支撑点位置调整：通过调整支撑点的位置，优化滚筒的支撑力分布，减少支撑点之间的跨度，从而降低中部滚筒架的变形和位移。
通过以上优化设计措施，我们重新进行了中部滚筒架的有限元分析，得到了优化后的应力和变形结果。如下图所示：
图6优化后中部滚筒架应力云图和等效应力云图
图7优化后中部滚筒架变形云图和位移云图
从图中可以看出，通过针对应力集中和变形等问题进行优化设计，中部滚筒架的应力水平和变形程度均得到了明显降低和优化，证明了优化设计措施的有效性。
六、总结
本文针对带式输送机中部滚筒架的有限元分析和优化设计进行了详细介绍，通过建立中部滚筒架的有限元模型，得到了其应力和变形情况，并针对应力集中和变形等问题进行了优化设计，提高了中部滚筒架的性能和使用寿命。
在实际应用中，我们应加强中部滚筒架的检查和维护，及时发现和处理中部滚筒架的问题，保障其正常运行和使用效果。同时，我们可以结合有限元分析和优化设计的方法，对带式输送机中的其他部件进行分析和优化设计，以满足实际生产需要。