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利用ANSVS的断带抓捕装置机架的仿真分析论文
引言
带式输送机主要用于煤矿井下物料的连续运输，而其在高负载、高转速、大倾角等特殊工况下，存在发生断带事故的可能性，进而造成不必要的人员和财产损失。断带抓捕装置是保障带式输送机安全运行的重要设备之一，山于输送带断带时的回弹力巨大，对断带抓捕装置形成较大载荷，而机架是承担该回弹力的主体，因此有必要对其进行仿真分析，以确保抓捕器装置的可靠性。
1 断带抓捕装置的工作原理
本文所设计的带式输送机断带抓捕装置的结构如图1所不，其主要山楔形自锁抓捕机构、延迟触发结构、液压动力机构和机架等构成。
楔形自锁抓捕机构山滑轨、上下动夹板、上下定夹板、液压系统组成。延迟触发机构山摩擦轮、泵、复位缸组成。构，结构简单且动作灵活。断带抓捕装置是通过液压缸驱动上、下动夹板，将上输送带挑起、下输送带下压，与固定在机架上的楔形自锁块相互作用，对断裂的输送带进行面接触摩擦制动。
2 仿真模型的建立
断带抓捕装置的机架主要山普通碳钢组成，横梁部分需要与抓捕机构配合，故采用铸钢。这样既能够保证结构强度和抓捕效果，又能够保证整个液压抓捕系统的经济性。板材之间主要采用螺栓连接及焊接。根据上述条件，本文采用以下步骤建立机架的仿真模型:
1)导入模型。通过Pro/E软件与ANSYS软件间的接口，将所建立的机架模型导入ANSYS中。
2)指定模型各部分的材料。在本文的设计中，断带抓捕装置的机架主要山型钢组成。
3)对模型的各个部分进行接触关系的定义。山于液压抓捕系统的机架主要山型钢组成，故所有的零件之间接触关系都定义为接合接触，且机架各部分按照壳单元处理。
4)对模型进行约束定义。应在模型底端的螺栓孔定义固定的儿何约束，以模拟真实工况中螺栓将液压抓捕系统的机架直接固定在地基上的安装方式。
5)对模型进行约束定义。在机架模型上部中间处的横梁上添加作用力，这个作用力为方向向左的500 kN载荷，并与竖直参考面成200夹角，且均布在中间横梁的下表面，用来模拟带式输送机断带后，液压抓捕系统的抓捕机构提供的抓捕力;同时，为机架的右边两根竖直杆添加作用于两根竖直杆中心且分别垂直两根竖直杆的250 kN的载荷，用来模拟带式输送机断带后，液压抓捕系统的液压缸施加给机架的支座反力。采用自动网格划分方式后，得到机架的有限元模型。
3 仿真结果分析
经ANSYS软件计算求解后，得到断带抓捕装置机架的等效应力分布云图及总变形位移云图。
机架的最大应力值发生在右竖直杆上。此处存在螺栓连接，且液压缸施加了一定的支座反力，但是此处的最大应力值为87MPa，而带式输送机断带抓捕装置机架所选材料屈服极限为235 MPa，因此依然在强度允许范围之内;带式输送机断带抓捕装置机架的位移最大值出现在施加载荷的中间横梁上，为21.4 mm，此处是楔形自锁机构通过螺栓安装在横梁上的位置，位移是沿着载荷施加的方向，故对螺栓连接的配合没有影响，结构可以安全工作。通过静力学分析可知，本论文中的带式输送机断带抓捕装置机架设计合理。
4 结语
针对矿用带式输送机设计研发了一种新型断带抓捕装置;2)指出断带抓捕装置中机架为受力主体，并对其进行有限元仿真分析，通过仿真结果可以看出，其最大应力和变形值均在其材料允许范围内，验证了所设计的断带抓捕装置的合理可行性。
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