基于Solidworks的垂直式斗式提升机链条有限元分析

摘 要：链条是斗式提升机的重要牵引件，链条型号的选取是垂直式斗式提升机设计工作的重要步骤，文章利用SolidWorks软件创建了牵引链条的三维模型，并且利用Solidworks/simulation对其应力进行了分析。

关键词：链条；斗式提升机；牵引力；有限元分析

斗式提升机是应用广泛的连续输送机械，以其结构紧凑、提升高度较大、密封性好等诸多优点，被广泛的应用于机械、建材、轻工、有色金属等各工业领域，主要用于提升颗粒状物料与粉状物料。斗式提升机主要由牵引构件、料斗、驱动装置、机架等部件组成。其中牵引构件起到带动装载物料的料斗运动的重要作用，其工作能力的优劣直接决定了斗式提升机的使用寿命。

本文以垂直式斗式提升机为例，计算了输送过程中牵引链条的受力，利用Solidworks软件创建了牵引链条的三维模型，利用Solidworks/simulation软件对牵引链条进行了有限元分析，观察其应力情况及变形情况，为斗式提升机的牵引链条的应用提供更加准确的依据。

1 链条张力计算

垂直式斗式提升机牵引链条张力采用逐点计算法进行计算，如图1所示，为链条应力分布图，其中点3处张力最小，为保证斗式提升机正常运行，该点张力至少取值1000N-2000N，本文取值F3=2000 N；点1处张力F1最大。

F2=1.07F3+

F1=F2+（q0+q）H

式中：F1-点1处链条张力，N

F2-点2处链条张力，N

F3-点3处链条张力，N

Q-输送量，t/h

V-输送速度m/s

q0-链条单位长度质量，N/m

q-物料单位长度质量，N/m

将参数数值代入上述公式，得到F1=12200N

2牵引链条三维模型创建

根据设计条件选择牵引链条为圆环链，圆钢直径为18 mm，节距为64 mm，参考产品样本，利用Solidworks软件，绘制出圆环链与链斗连接的三维模型，如图2所示。链环连接方式模型图如图3所示。

3 仿真模型创建

为了研究方便，牵引圆环链的1/8模型替代整体圆环链得到了适用于有限元分析的简化模型，如图4所示。将模型导入Solidworks/simulation模块，给模型添加适当的约束与载荷，并进行网格划分后，得到如图5所示的仿真模型。

4 结果分析

运行仿真程序，提取结果得到如图6所示的牵引链应力云图，圆环链最大应力位置为圆环连接处，最大值为161.773Mpa，小于其屈服力235 Mpa，满足使用要求。

5 结束語

文章介绍了垂直式斗式提升机牵引链条的受力计算方法，利用Solidworks软件创建了牵引链条的三维模型，并利用Solidworks/simulation对其应力分布进行了有限元分析。该方法得到的分析结果与经验公式计算得到的结果进行比较，对牵引链条的选取有极大的帮助。

参考文献

[1]王鹰.连续输送机械设计手册[M].北京：中国铁道出版社，2001.

[2]郑志峰.链传动设计与应用手册[M].北京：机械工业出版社，1992.

[3]稽焕章.斗式提升机的设计与计算[J].矿山机械，2010，11：54-57.

作者简介：王文成（1985-），男，河北沧州人，承德石油高等专科学校机械工程系讲师，博士，主要研究方向：高速链传动技术理论及应用等。