印度SASAN 14.2km越野皮带机水平转弯段承载托辊支架ANSYS分析

2014-06-01郑科伟1张晓侠王玉芳

中国新技术新产品 2014年2期

关键词：托辊皮带机输送带

郑科伟1张晓侠王玉芳

（1.沈阳施道克电力设备有限公司，辽宁沈阳 110027；2.沈阳皆爱喜输送设备有限责任公司，辽宁沈阳 110141）

印度SASAN 14.2km越野皮带机水平转弯段承载托辊支架ANSYS分析

郑科伟1张晓侠2王玉芳2

（1.沈阳施道克电力设备有限公司，辽宁沈阳 110027；2.沈阳皆爱喜输送设备有限责任公司，辽宁沈阳 110141）

本文详细介绍了14.2KM越野皮带机水平转弯段承载托辊支架的结构，对支架材料特性及设计指标进行探讨，对托辊支架有限元分析的力学模型进行了研究。

SASAN；越野皮带机；水平转弯段承载托辊支架；ANSYS

1 前言

托辊是带式输送机的主要部件，作用是支撑输送带，减少阻力，保证输送带正常运行。托辊总重量占皮带机总重30%-40%，因此托辊好坏直接影响皮带输送机运行和运营费用。托辊按用途不同分为普通承载托辊和专用托辊。普通承载托辊是在正常段的上分支和下分支托辊，作用是支撑输送带和物料；专用托辊作用是输送带的过渡导向、输送带运行的防偏及缓冲。托辊都是成组地安装在输送机上。上托辊组可由单个托辊和两个、三个托辊槽型托辊组。槽型托辊组中间托辊水平布置，侧托辊的槽角一般为35°和45°。最常用的托辊组是三个托辊的长度相等并布置在同一平面内。SASAN 14.2km越野皮带机项目是印度Reliance公司用在SASAN超巨型电站项目中，由煤矿区向电厂区输送原料的唯一一条输煤长距离皮带输送机。项目简介如下：（1）输送距离14.08km、输送量4500t/h、带度1.8m、驱动功率4×1700kW。皮带机沿线全部是钢结构通廊。（2）皮带机要跨跃两座桥梁，一处675m，一处736m，共1411m。每座桥墩跨距45m。（3）皮带机要跨过16处静空6m以上的路还有几十条小路。（4）沿途有16处高低压输电线网。（5）上托辊间距是2m，下托辊间距是4m。（6）机头在业主的一个料仓上，机尾与Reliance公司另一个项目联接。作为连接矿山和电厂唯一输煤线路，此条皮带机很重要。而要确保此皮带机正常运转，托辊设计是重中之重，托辊好坏直接决定项目成功与否，支撑托辊的支架合理设计是难点也是重点，由于托辊间距大、运量高、皮带重量大对托辊支架刚度和强度要求更高，所以托辊支架的强度和刚度校核是托辊支架的设计重点。在设计中采用ANSYS对此项目中的托辊支架进行刚度和强度分析。ANSYS软件是世界增长最快的CAE软件，在航天、汽车、机械等领域内有广泛应用。可以对包括、热、电、流体和结构等诸多模型进行分析求解，为解决复杂、庞大工程项目和致力于高水平科研攻关提供优良工作环境。

2 14.2KM用水平段托辊支架的结构

14.2 km用水平转弯段托辊支架与正常皮带机用托辊支架不同，结构如图1，托辊支架主体采用方钢设计，为防止转弯段撒料侧辊槽角为45°。为方便调整托辊倾斜角度，将中间架设计为圆管，托辊支架与中间架连接处设计为两个半圆管与中间架圆管夹紧，这样可根据现场情况而调整托辊支架角度。横辊和侧辊并不在同一平面上，横辊安装在托辊支架的前面，而侧辊安装在托辊支架后面，这样布置能减小托辊间距，防止因托辊辊子意外脱落而对输送带造成损坏。沿输送机弧度方向设有挡辊，防止胶带在水平转弯处跑偏。

3 材料特性及设计指标

托辊支架采用Q235B，弹性模量E为210Gpa，泊松系数为0.3，密度均为7.85×103kg/m3。这两种钢材的屈服应力σs及破坏应力σb如表1所示。

表1 钢材的力学特性

设计指标：Q235钢材强度设计值：f=206 N/mm2；构件变形许用值：1/500。

4 托辊支架有限元分析的力学模型

托辊支架由型钢和钢板焊接成的结构，根据结构特点和受力情况，有限元分析时各杆件均等效为弹性板单元（SHELL63）。弹性板单元每个节点有6个自由度，即沿X、Y、Z轴移动和绕X、Y、Z 轴转动。模型中节点的确定遵循如下原则：（1）托辊支架型材的连接点为模型的节点；（2）托辊支架型材与板的连接点或施力点为模型的节点。