基于ANSYS与VB的刮板机圆环链结构参数化建模与分析软件设计方法

刘海英

摘 要：利用VB建立参数输入界面，通过在VB中启动ANSYS和实现在ANSYS进行建模，加载载荷边界条件，计算和输出分析的结果，最后总结出一种开发刮板机圆环链参数化建模与分析软件的方法。

关键词：ANSYS VB 圆环链

中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（b）-0005-02

在煤炭生产的综合机械化采煤工作面，刮板机承担着井下运煤的重任，其刮板输送链是刮板机的关键部件，根据工作经验，断链事故占刮板机事故的50%以上，性能的优劣直接决定刮板机能否正常驱动和运煤。因此，设计不仅具有良好的经济型还具有足够的强度的刮板输送链成为刮板机生产行业关注的焦点。目前，刮板机链轮轴的设计主要建立在经验之上，这是因为进行人工计算的耗时耗力较大，部分公司采用ANSYS分析，但是由于ANSYS软件本身要求使用者有一定的软件使用技能，而且为了寻找到一种最右结构，在之前通常要进行大量重实验性的复计算，耗时费力，设计成本高。本文探索了使用高级语言VB调用权威分析软件ANSYS的方法，结合APDL语言开发出了专用软件来解决这一难题。

1 分析对象

本文分析对象为某型号刮板机圆环链。刮板机输送链的基本组成见图1。

由于这种形式的传动链具有较好的耐受冲击载荷和排污功能，应用越来越受到重视，因此，本文研究对象是圆环链部件。

2.2 VB界面设计

VB界面分为几何参数区域、载荷参数区域和计算设置区域。根据要求，在几何参数区域中需要设置圆环链长度、两端圆弧半径和截面直径参数。在载荷区域中设置负载拉力和必要的材质属性，在计算设置区域设置网格大小。如图2所示。

3 ANSYS中的力学模型确定

由于研究问题是刮板机圆环链接触强度，所以这里只考虑两个连接在一起的圆环链的一个接触部位，其余简化建模，在去除次要矛盾保留主要矛盾的研究原则下做如下简化：（1）不考虑接触区域杂质、油污或煤渣的影响；（2）模拟圆环链对的接触，将其中一环固定；（3）由于圆环链的直边台阶对圆环链接触应力分布影响较小，为方便三维建模及划分网格，将其忽略不计；（4）暂不考虑圆环链材料的塑性变形，假定圆环链的变形在弹性变形范围之内。

为了模拟链环工作，将两链环接触部位建立接触对，在链环的末端施加与工程要求大小相等方向相反的载荷，同时约束界面上的所有节点只具有链环拉伸方向的自由度。圆环链的材料为23MnCrNiMo，相应的材料参数为：弹性模量E=200 GPa，泊松比μ=0.3。圆环链的网格划分采用solid186实体单元。

在完成所有工作之后，运用某型号刮板机φ34×126型圆环链数据进行了软件的联合测试，最终得到分析结果，如图3所示。

从图中可看到，在两个圆环链接触部位的中心区域应力最大，最大值为62.4 Mpa，通过更改VB中横截面直径等参数，可方便的重复进行计算，在满足结构要求范围内可通过调整结构参数和材质参数达到最大限度的降低此区域应力值，从而提高对链轮轴优化设计的效率和设计水平。

5 结语

ANSYS的APDL命令流为参数化建模和计算提供了保证，再结合运用VB的丰富的函数调用指令可以开发出本文的专用领域的专用软件。在该思想指导下开发的专业软件可提高刮板机关键零件—圆环链设计效率，并为设计具有更高可靠性和更好经济效益的刮板输送链提供了新的设计工具。

参考文献

[1] 孙福群.刮板输送机断链故障分析[J].陕西煤炭，2004（4）：24-25.

[2] 吴鹏，曾红，韩迈.基于ANSYS的二次开发技术的实现方法[J].辽宁工学院学报，2004（10）.

[3] 张国瑞.有限元法[M].北京：机械工业出版社，1991.

[4] 张洪信.有限元基础理论与ANSYS应用[M].机械工业出版社，2006（2）.endprint

摘 要：利用VB建立参数输入界面，通过在VB中启动ANSYS和实现在ANSYS进行建模，加载载荷边界条件，计算和输出分析的结果，最后总结出一种开发刮板机圆环链参数化建模与分析软件的方法。

关键词：ANSYS VB 圆环链

中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（b）-0005-02

在煤炭生产的综合机械化采煤工作面，刮板机承担着井下运煤的重任，其刮板输送链是刮板机的关键部件，根据工作经验，断链事故占刮板机事故的50%以上，性能的优劣直接决定刮板机能否正常驱动和运煤。因此，设计不仅具有良好的经济型还具有足够的强度的刮板输送链成为刮板机生产行业关注的焦点。目前，刮板机链轮轴的设计主要建立在经验之上，这是因为进行人工计算的耗时耗力较大，部分公司采用ANSYS分析，但是由于ANSYS软件本身要求使用者有一定的软件使用技能，而且为了寻找到一种最右结构，在之前通常要进行大量重实验性的复计算，耗时费力，设计成本高。本文探索了使用高级语言VB调用权威分析软件ANSYS的方法，结合APDL语言开发出了专用软件来解决这一难题。

1 分析对象

本文分析对象为某型号刮板机圆环链。刮板机输送链的基本组成见图1。

由于这种形式的传动链具有较好的耐受冲击载荷和排污功能，应用越来越受到重视，因此，本文研究对象是圆环链部件。

2.2 VB界面设计

VB界面分为几何参数区域、载荷参数区域和计算设置区域。根据要求，在几何参数区域中需要设置圆环链长度、两端圆弧半径和截面直径参数。在载荷区域中设置负载拉力和必要的材质属性，在计算设置区域设置网格大小。如图2所示。

3 ANSYS中的力学模型确定

由于研究问题是刮板机圆环链接触强度，所以这里只考虑两个连接在一起的圆环链的一个接触部位，其余简化建模，在去除次要矛盾保留主要矛盾的研究原则下做如下简化：（1）不考虑接触区域杂质、油污或煤渣的影响；（2）模拟圆环链对的接触，将其中一环固定；（3）由于圆环链的直边台阶对圆环链接触应力分布影响较小，为方便三维建模及划分网格，将其忽略不计；（4）暂不考虑圆环链材料的塑性变形，假定圆环链的变形在弹性变形范围之内。

为了模拟链环工作，将两链环接触部位建立接触对，在链环的末端施加与工程要求大小相等方向相反的载荷，同时约束界面上的所有节点只具有链环拉伸方向的自由度。圆环链的材料为23MnCrNiMo，相应的材料参数为：弹性模量E=200 GPa，泊松比μ=0.3。圆环链的网格划分采用solid186实体单元。

在完成所有工作之后，运用某型号刮板机φ34×126型圆环链数据进行了软件的联合测试，最终得到分析结果，如图3所示。

从图中可看到，在两个圆环链接触部位的中心区域应力最大，最大值为62.4 Mpa，通过更改VB中横截面直径等参数，可方便的重复进行计算，在满足结构要求范围内可通过调整结构参数和材质参数达到最大限度的降低此区域应力值，从而提高对链轮轴优化设计的效率和设计水平。

5 结语

ANSYS的APDL命令流为参数化建模和计算提供了保证，再结合运用VB的丰富的函数调用指令可以开发出本文的专用领域的专用软件。在该思想指导下开发的专业软件可提高刮板机关键零件—圆环链设计效率，并为设计具有更高可靠性和更好经济效益的刮板输送链提供了新的设计工具。

参考文献

[1] 孙福群.刮板输送机断链故障分析[J].陕西煤炭，2004（4）：24-25.

[2] 吴鹏，曾红，韩迈.基于ANSYS的二次开发技术的实现方法[J].辽宁工学院学报，2004（10）.

[3] 张国瑞.有限元法[M].北京：机械工业出版社，1991.

[4] 张洪信.有限元基础理论与ANSYS应用[M].机械工业出版社，2006（2）.endprint

摘 要：利用VB建立参数输入界面，通过在VB中启动ANSYS和实现在ANSYS进行建模，加载载荷边界条件，计算和输出分析的结果，最后总结出一种开发刮板机圆环链参数化建模与分析软件的方法。

关键词：ANSYS VB 圆环链

中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（b）-0005-02

在煤炭生产的综合机械化采煤工作面，刮板机承担着井下运煤的重任，其刮板输送链是刮板机的关键部件，根据工作经验，断链事故占刮板机事故的50%以上，性能的优劣直接决定刮板机能否正常驱动和运煤。因此，设计不仅具有良好的经济型还具有足够的强度的刮板输送链成为刮板机生产行业关注的焦点。目前，刮板机链轮轴的设计主要建立在经验之上，这是因为进行人工计算的耗时耗力较大，部分公司采用ANSYS分析，但是由于ANSYS软件本身要求使用者有一定的软件使用技能，而且为了寻找到一种最右结构，在之前通常要进行大量重实验性的复计算，耗时费力，设计成本高。本文探索了使用高级语言VB调用权威分析软件ANSYS的方法，结合APDL语言开发出了专用软件来解决这一难题。

1 分析对象

本文分析对象为某型号刮板机圆环链。刮板机输送链的基本组成见图1。

由于这种形式的传动链具有较好的耐受冲击载荷和排污功能，应用越来越受到重视，因此，本文研究对象是圆环链部件。

2.2 VB界面设计

VB界面分为几何参数区域、载荷参数区域和计算设置区域。根据要求，在几何参数区域中需要设置圆环链长度、两端圆弧半径和截面直径参数。在载荷区域中设置负载拉力和必要的材质属性，在计算设置区域设置网格大小。如图2所示。

3 ANSYS中的力学模型确定

由于研究问题是刮板机圆环链接触强度，所以这里只考虑两个连接在一起的圆环链的一个接触部位，其余简化建模，在去除次要矛盾保留主要矛盾的研究原则下做如下简化：（1）不考虑接触区域杂质、油污或煤渣的影响；（2）模拟圆环链对的接触，将其中一环固定；（3）由于圆环链的直边台阶对圆环链接触应力分布影响较小，为方便三维建模及划分网格，将其忽略不计；（4）暂不考虑圆环链材料的塑性变形，假定圆环链的变形在弹性变形范围之内。

为了模拟链环工作，将两链环接触部位建立接触对，在链环的末端施加与工程要求大小相等方向相反的载荷，同时约束界面上的所有节点只具有链环拉伸方向的自由度。圆环链的材料为23MnCrNiMo，相应的材料参数为：弹性模量E=200 GPa，泊松比μ=0.3。圆环链的网格划分采用solid186实体单元。

在完成所有工作之后，运用某型号刮板机φ34×126型圆环链数据进行了软件的联合测试，最终得到分析结果，如图3所示。

从图中可看到，在两个圆环链接触部位的中心区域应力最大，最大值为62.4 Mpa，通过更改VB中横截面直径等参数，可方便的重复进行计算，在满足结构要求范围内可通过调整结构参数和材质参数达到最大限度的降低此区域应力值，从而提高对链轮轴优化设计的效率和设计水平。

5 结语

ANSYS的APDL命令流为参数化建模和计算提供了保证，再结合运用VB的丰富的函数调用指令可以开发出本文的专用领域的专用软件。在该思想指导下开发的专业软件可提高刮板机关键零件—圆环链设计效率，并为设计具有更高可靠性和更好经济效益的刮板输送链提供了新的设计工具。

参考文献

[1] 孙福群.刮板输送机断链故障分析[J].陕西煤炭，2004（4）：24-25.

[2] 吴鹏，曾红，韩迈.基于ANSYS的二次开发技术的实现方法[J].辽宁工学院学报，2004（10）.

[3] 张国瑞.有限元法[M].北京：机械工业出版社，1991.

[4] 张洪信.有限元基础理论与ANSYS应用[M].机械工业出版社，2006（2）.endprint