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輸送機脹套聯接結構的強度分析

發布于:2016-01-23 20:14
強度分析

      脹套聯接是一種無鍵聯接,目前廣泛應用于工程機械、鍛造機械、冶金機械、礦山機械、各類機床及機械傳動中的聯接。與其他聯接相比,脹套聯接具有以下特點:在輪毅和軸上均不再加工鍵槽,可相對提高輪毅和軸的強度,減少應力集中源;可承受變載荷和沖擊載荷,耐疲勞強度高,且可承受一定的軸向力;對軸和孔的加工和配合精度要求不高,便于加工制造,互換性和可調性好;定心好,易于裝拆,使用維護方便;具有過載保護功能等。目前,帶式輸送機使用的大、中型傳動滾筒較多采用了脹套聯接方式。下面以常用的脹套為例,研究分析它與輪毅和軸聯接時的各組成部分結構強度、接觸應力及變形情況等,以便更好地設計和選用脹套。
      脹套的結構與聯接原理如圖所示,它由內、外彈性環以及螺釘等組成。使用時,通過沿圓周布置的螺釘將內、外彈性環拉緊時,在產生的軸向力作用下,兩環相互壓緊,其錐面迫使帶開口的外彈性環脹大、內彈性環縮小,從而使其與輪毅和軸緊密貼合,產生足夠的摩擦力,以傳遞轉矩、軸向力或兩者的組合。
      直接在ANSYS workbench中建立三維模型,脹套內外環、輪毅和軸均按實際尺寸建模,為簡化計算,除去倒角,將模型中軸變短,變為空心。對脹套聯接結構進行網格劃分。脹套外環的材料為40CrMo,其彈性模量E=2.06e11 Pa,泊松比,u=0.3,抗拉強度E=1080MPa,屈服強度σ=930MPa;脹套內環的材料為40Cr,其抗拉強度σt=980MPa,屈服強度σp=785MPa;輪毅和軸的材料為45號鋼,抗拉強度σt=600MPa,屈服強度σp=355 MPa。設置合適的接觸對是對裝配體進行有限元分析的關鍵。workbench中的接觸對有Bonded(綁定)、No Separation(不分離)、Frictionless(無摩擦)、Rough(粗糙)、Frictional(有摩擦)5種形式。脹套外環和螺釘之間是Bonded形式,接觸面法向不分離,但沿著接觸面可以有很小的滑動;脹套內環和螺釘以及脹套內環和外環之間是Frictional形式,兩接觸面可以通過接觸區域傳遞一定大小的剪應力。


                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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