刮板輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于煤礦冶金等行業(yè)，是現(xiàn)代化礦山冶金企業(yè)中礦石物料的主要輸送方式，對(duì)提高生產(chǎn)率、改善作業(yè)人員工作環(huán)境，提高生產(chǎn)環(huán)境安全性有重要意義。由于工作環(huán)境惡劣，粉塵、沖擊過(guò)載和疲勞及設(shè)計(jì)上自身應(yīng)力分布不合理等原因．刮板輸送機(jī)的故障率較高．尤其是其變速箱軸承部分是產(chǎn)生故障較多的部件，一旦出現(xiàn)故障會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)，并且其維修較困難。本文利用虛擬仿真技術(shù)，結(jié)合生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障，就軸承座部分的受力狀態(tài)進(jìn)行了分析。
1、建立軸承座模型
ANSYS中建模有2種方式，分別是從上至下建模和從下至上建模。
從上至下建模首先建立一個(gè)跟模型相似的三維模塊．而后利用各種特征命令如：體的加減、面的加減等布爾運(yùn)算命令，或拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃略等命令生成各種零件特征。
從下至上建模是從較低級(jí)的幾何元素開(kāi)始．運(yùn)用各種特征命令建立模型。例如本文中軸承座模型，可以先創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)，而后由點(diǎn)連接起來(lái)生成線．再由線連接成環(huán)而生成面．最后由面生成目標(biāo)實(shí)體。在建模過(guò)程中可以簡(jiǎn)化和忽略一些對(duì)應(yīng)力分布影響很小的特征，如倒角。
2、對(duì)模型離散化
有限元分析過(guò)程中，很重要的一步就是對(duì)有限元模型的離散化。模型的離散化是進(jìn)行分析計(jì)算的基礎(chǔ)，同所選單元類型有關(guān)，影響著分析結(jié)果精度和可靠性。
ANSYS提供了很多種模型離散化方法，有自由網(wǎng)格劃分、智能網(wǎng)格劃分和映射劃分等方法。其中智能網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分適合于形狀規(guī)則的模型，自由網(wǎng)格劃分適合于形狀復(fù)雜的模型，但沒(méi)有絕對(duì)的界限，通常是3種網(wǎng)格劃分方法綜合使用，通常利用自由網(wǎng)格劃分對(duì)模型主體進(jìn)行離散，而對(duì)于局部特征利用映射網(wǎng)格劃分．這樣可以得到高質(zhì)量的網(wǎng)格。
根據(jù)軸承座工作狀態(tài)特點(diǎn)．本文所選分析單元類型為Solid95．利用上述3種網(wǎng)格捌分方法對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分如圖2所示。
3、根據(jù)工況故障對(duì)模型施加負(fù)載分析
刮板輸送機(jī)工作環(huán)境惡劣，粉塵、沖擊使其變速箱軸承產(chǎn)生磨損、變形等失效形式。其最惡劣的工況是有物料沖擊落在輸送帶上．并且輸送機(jī)上已滿載物料，輸送機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)的工況。在這種狀態(tài)下，輸送機(jī)不僅有輸送帶上物料產(chǎn)生的靜載荷．而且受到物料落下而產(chǎn)生的沖擊載荷．同時(shí)還要考慮過(guò)載對(duì)零部件產(chǎn)生的影響．、因此對(duì)變速箱軸承座的分析就不僅要施加靜約束和靜載荷，而且還要考慮其沖擊動(dòng)載荷。。
假設(shè)軸承外圈為剛性件，軸承座內(nèi)孔的應(yīng)力和應(yīng)變是線性關(guān)系．則軸承座內(nèi)孔表面所受壓力
將利用上述公式計(jì)算得到的軸承座內(nèi)孔表面所受壓力施加在模型上．并在螺孔施加約束，設(shè)定材料屬性，軸承座材料為2Cr18NiIITi不銹鋼，彈性模量為202 GPa．泊松比為0.3，如圖3所示。
4、靜力有限元分析結(jié)果
從圖4應(yīng)力云圖可知，軸承座內(nèi)孔表面水平兩側(cè)應(yīng)力分布較集中，最大值處為55MPa．軸承座最大應(yīng)力出現(xiàn)在2個(gè)螺孔處，值為I24MPa，都沒(méi)有超過(guò)材料的許用應(yīng)力值。
5、結(jié)語(yǔ)
(1)由于軸承座內(nèi)孔表面水平方向上兩側(cè)是應(yīng)力集中區(qū)．所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意兩側(cè)的應(yīng)力集中現(xiàn)象：
(2)在制造裝配過(guò)程中，應(yīng)提高裝配精度和密封性。在設(shè)計(jì)和使用中應(yīng)注意其應(yīng)力疲勞和潤(rùn)滑。
