斗式提升機是一種用來垂直提升物料的設備，最近我們公司的工程師在進行其滾輪軸應力的有限元計算為三維應力問題。ANSYS軟件模擬分析的疲勞應力為最大應力對滾輪軸變形的影響。使用ANSYS軟件對滾輪軸進行實體建模，滾輪軸的有限元單元采用單元SOLID92，網格劃分采用ANSYS中自帶的自適應網格劃分，得到軸的自由網格有限元模型，并按實際受力情況進行加載，得出滾輪軸危險截面的應力等值線云圖。從應力云圖可知，應力最大的位置在滾輪軸軸端受約束部位。

    由ANSYS模擬滾輪軸變形時的動畫演示可知，由于受到交變應力的反復作用，在斗式提升機的滾輪軸軸端臺階處產生周而復始的彎曲變形，通過ANSYS應力云圖可知軸端過渡處存在應力集中，疲勞裂紋源在此位置產生并擴展，最終導致軸端斷裂。另外，在軸端處加5 mm圓角后，雖然也有應力集中，但明顯要比無圓角應力值低。因此，控制疲勞裂紋源的產生是延長滾輪軸疲勞壽命的主要措施。通過提高零件表面質量系數β，降低零件切應力有效應力集中系數k，可以延緩疲勞裂紋源的起源時間，從而提高滾輪軸的疲勞壽命。

    斗式提升機軸承斷裂主要原因是由彎曲引起的疲勞斷裂。最高應力集中區域正是滾輪軸產生裂紋和斷軸截面的區域，驗證了分析的正確性；通過ANSYS軟件的模擬計算，滾輪軸臺階處為5 mm圓角時為最佳，疲勞壽命提高了180 d；滾輪軸疲勞裂紋的根源是由應力集中造成，滾輪軸的質量和材料的內部缺陷沒有達到標準要求是滾輪軸斷裂的內在原因；通過熱處理消除或改善應力集中以及提高材料和滾輪軸的質量是提高其疲勞強度的關鍵。使用的材料一定要達到斗式提升機的設計要求的力學性能指標、金相組織、夾雜物級別標準。