基于Solidworks的垂直式斗式提升機鏈條有限元分析

摘 要：鏈條是斗式提升機的重要牽引件，鏈條型號的選取是垂直式斗式提升機設計工作的重要步驟，文章利用SolidWorks軟件創建了牽引鏈條的三維模型，并且利用Solidworks/simulation對其應力進行了分析。

關鍵詞：鏈條；斗式提升機；牽引力；有限元分析

斗式提升機是應用廣泛的連續輸送機械，以其結構緊湊、提升高度較大、密封性好等諸多優點，被廣泛的應用于機械、建材、輕工、有色金屬等各工業領域，主要用于提升顆粒狀物料與粉狀物料。斗式提升機主要由牽引構件、料斗、驅動裝置、機架等部件組成。其中牽引構件起到帶動裝載物料的料斗運動的重要作用，其工作能力的優劣直接決定了斗式提升機的使用壽命。

本文以垂直式斗式提升機為例，計算了輸送過程中牽引鏈條的受力，利用Solidworks軟件創建了牽引鏈條的三維模型，利用Solidworks/simulation軟件對牽引鏈條進行了有限元分析，觀察其應力情況及變形情況，為斗式提升機的牽引鏈條的應用提供更加準確的依據。

1 鏈條張力計算

垂直式斗式提升機牽引鏈條張力采用逐點計算法進行計算，如圖1所示，為鏈條應力分布圖，其中點3處張力最小，為保證斗式提升機正常運行，該點張力至少取值1000N-2000N，本文取值F3=2000 N；點1處張力F1最大。

F2=1.07F3+

F1=F2+（q0+q）H

式中：F1-點1處鏈條張力，N

F2-點2處鏈條張力，N

F3-點3處鏈條張力，N

Q-輸送量，t/h

V-輸送速度m/s

q0-鏈條單位長度質量，N/m

q-物料單位長度質量，N/m

將參數數值代入上述公式，得到F1=12200N

2牽引鏈條三維模型創建

根據設計條件選擇牽引鏈條為圓環鏈，圓鋼直徑為18 mm，節距為64 mm，參考產品樣本，利用Solidworks軟件，繪制出圓環鏈與鏈斗連接的三維模型，如圖2所示。鏈環連接方式模型圖如圖3所示。

3 仿真模型創建

為了研究方便，牽引圓環鏈的1/8模型替代整體圓環鏈得到了適用于有限元分析的簡化模型，如圖4所示。將模型導入Solidworks/simulation模塊，給模型添加適當的約束與載荷，并進行網格劃分后，得到如圖5所示的仿真模型。

4 結果分析

運行仿真程序，提取結果得到如圖6所示的牽引鏈應力云圖，圓環鏈最大應力位置為圓環連接處，最大值為161.773Mpa，小于其屈服力235 Mpa，滿足使用要求。

5 結束語

文章介紹了垂直式斗式提升機牽引鏈條的受力計算方法，利用Solidworks軟件創建了牽引鏈條的三維模型，并利用Solidworks/simulation對其應力分布進行了有限元分析。該方法得到的分析結果與經驗公式計算得到的結果進行比較，對牽引鏈條的選取有極大的幫助。

參考文獻

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[2]鄭志峰.鏈傳動設計與應用手冊[M].北京：機械工業出版社，1992.

[3]稽煥章.斗式提升機的設計與計算[J].礦山機械，2010，11：54-57.

作者簡介：王文成（1985-），男，河北滄州人，承德石油高等專科學校機械工程系講師，博士，主要研究方向：高速鏈傳動技術理論及應用等。