基于有限元法对单螺杆挤出机减速箱箱体强度分析

李一鸣，丛丹(大连橡胶塑料机械有限公司，辽宁 116300)

基于有限元法对单螺杆挤出机减速箱箱体强度分析

Strength analysis of the reduction box of single screw extruder based on fi nite element method

李一鸣，丛丹(大连橡胶塑料机械有限公司，辽宁 116300)

主要利用有限元法对单螺杆挤出机减速箱箱体进行强度分析，并根据计算结果对箱体结构进行优化，为挤出机减速箱箱体的优化设计提供一种有效方法。

最大拉应力；总变形；bearing load；ANSYS workbench

单螺杆挤出机组是橡塑制品厂的重要设备，主要用于原料的混炼、塑化及挤出。单螺杆挤出机工作时，机头压力很大，一般动载荷在20 MPa左右，有的甚至高达40 MPa，这对传动装置—减速箱的推力轴承的设计与布局提出很高要求，尤其是减速箱箱体上安装推力轴承部位的强度设计与计算。在传统的机械设计手册中只给出理论的箱体壁厚和结构，无法进行精确的强度与刚度计算，本文应用有限元法，对减速箱箱体进行强度分析，并根据计算结果对箱体的结构进行优化。

本文以φ180机组的单螺杆挤出机减速箱为例，利用有限元法对其箱体进行强度分析。主要技术参数是螺杆输出扭矩63 000 N.m，螺杆转速50 r/min，机头负载压力40 MPa。

1 分析条件

箱体材料 QT450-10

弹性模量 E=147 GPa

泊松比 Pi=0.25

2 模型简化

在I-DEAS V5下完成减速箱造型，输出为parasolid格式，如图1所示。

图1 减速箱三维造型图

3 网格划分与边界条件

在ANSYS workbench中调入parasolid格式的减速箱模型，划分的网格如图2所示。

根据齿轮参数计算报告和有关图纸，得到各级齿轮径向力(x)、切向力(y)、轴向力(z)，得到各级受力数据及齿轮受力数据如表1及表2所示，对4根轴分别进行有限元静力分析，得到各轴的轴承支反力如表3(第4轴计算时加入了机头压力引起的轴向力)，其反力即是轴承座受力，见表4，各轴轴向力是每级两个z向力的和。……