Metodologia de simulação por elementos finitos de polias para transportadores de correia de grandes capacidades utilizando o programa ANSYS Workbench

Abstract

O trabalho apresenta uma metodologia de simulação por elementos finitos para dimensionamento e verificação estrutural de polias para transportadores de correia de grandes capacidades utilizando o programa ANSYS Workbench. A metodologia pode ser aplicada a qualquer tipo de polia que possua características funcionais semelhantes as da aplicação estudada nesse trabalho, e utilizando a maioria dos programas disponíveis de elementos finitos para análise estrutural. A metodologia aqui apresentada simula esses tambores com modelos tridimensionais utilizando elementos sólidos, uma vez que os meios computacionais disponíveis atualmente tornam viável a utilização desse tipo de elementos na análise. A maior dificuldade na modelagem tridimensional desse componente é a representação dos mancais que funcionam como rótulas e também a simulação dos anéis de fixação, responsáveis por unir o eixo ao cubo e transmitir os esforços entre eles. O rolamento autocompensador foi simulado através de restrições que representam seus movimentos possíveis, e o anel de fixação através da modelagem de seu funcionamento cinemático, baseado em cunhas e considerando o atrito e a pressão de contato entre as partes. Os resultados apresentados no final do trabalho mostram-se coerentes com o comportamento e resultados esperados do teste do modelo.

This paper presents a methodology for finite element simulation, with solid elements, for design and verification of pulleys for high capacity belt conveyors using the ANSYS Workbench software. The methodology can be applied to any type of pulley that has functional characteristics similar to the application studied in this work, and using most programs available for finite element structural analysis. The methodology presented here simulates these drums with three-dimensional models using solid elements, since the computational resources available today make it feasible to use this type of elements in the analysis. The main difficulty in modeling this component in three-dimensional, is the representation of the bearings that act as a rotating support and also the simulation of locking devise , responsible for joining the shaft to the hub and to transmit stresses between them. The self-aligning cylindrical roller bearing was simulated by constraints that represent their possible movements, and the locking devise through the modeling of its operation kinematics, based on clout and considering the friction and pressure of contact between the parties. The results presented at the end of work prove to be consistent with the behavior and expected results of the test model.