余儒集

摘 要：通過Creo Simulate有限元分析模塊，對干燥機(jī)三種滾筒進(jìn)行靜態(tài)分析，對比性能參數(shù)選出最優(yōu)設(shè)計方案，縮短開發(fā)周期，降低成本以及提高產(chǎn)品性能。

關(guān)鍵詞：Creo；Simulate；靜態(tài)分析；滾筒；干燥機(jī)；靜力學(xué)分析；有限元

中圖分類號：TP391.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）18-0049-01

現(xiàn)價段，干燥機(jī)已經(jīng)是市場上的成熟產(chǎn)品，各品牌生產(chǎn)商除了在功能多樣性以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面改進(jìn)，還著重于提高核心部件的質(zhì)量可靠性。針對用戶實(shí)際使用中滾筒出現(xiàn)十字架焊縫開裂的質(zhì)量問題，要求提高滾筒連續(xù)工作可靠性，本文對三種不同構(gòu)造的滾筒進(jìn)行靜力學(xué)分析，從中選出最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案。

1 設(shè)計分析

目前，各大干燥機(jī)生產(chǎn)商的滾筒，它的十字架軸普遍采用的是槽鋼型材或C形折彎件做臂架，圍繞焊接了方塊板的軸體拼接焊接而成的結(jié)構(gòu)，方塊板作為十字架與軸體的中間焊接件，而筒體由外周板與前后封板、V形筋拼焊而成，并與十字架各個臂架采用單拉桿螺母連接，如圖1A所示，是此類滾筒結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)型；圖1B所示是將槽鋼更換為矩形管，取消方塊板，相應(yīng)的在矩形管兩側(cè)增加圓板作為十字架與軸體的中間焊接件，筒體及其與十字架的臂架連接形式相同；圖1C所示的十字架軸與B相同，筒體結(jié)構(gòu)也與A、B一致，但筒體與十字架的臂架采用雙拉桿螺母連接。

本文使用Creo Simulate模塊進(jìn)行靜力學(xué)分析，計算焊接件在加載情況下整體應(yīng)力分布及應(yīng)變，判斷部件是否達(dá)到設(shè)計要求，選出最優(yōu)方案。

1.1 預(yù)處理

滾筒的零件是在Creo Parametric創(chuàng)建并簡化，然后進(jìn)入Creo Simulate定義并分配材料。筒體圓周板、前后封板及提升筋是不銹鋼，軸體是合金結(jié)構(gòu)鋼，其他為碳素結(jié)構(gòu)鋼。添加重力加速度，以及按干燥機(jī)對應(yīng)的額定裝載重量定義載荷。對整個裝配體按實(shí)際零件焊接及螺栓緊固添加連接。約束定義，軸體的軸承支撐位做銷約束，軸體端面做平移限制。然后創(chuàng)建網(wǎng)格，網(wǎng)格化選擇AutoGEM即可。

1.2 分析計算

開始運(yùn)行模擬計算前，創(chuàng)建位移測量及應(yīng)力測量，然后點(diǎn)擊“Start Run”運(yùn)行靜態(tài)分析。分析按負(fù)載方向?yàn)槠叫杏诒奂茌S線、與臂架軸線夾角45°兩種。

1.3 后處理

對完成的靜態(tài)分析，點(diǎn)擊“Review Results”，調(diào)出“Result Window Definition”查看分析結(jié)果圖，如圖2。

分析結(jié)果圖顯示危險點(diǎn)是各臂架拼接焊接處、中間連接板的焊縫。以上各方案分析的性能參數(shù)如表1。

從表1可以看到，方案B、C 比方案A負(fù)載大10%條件下，最大位移減少30%，最大等效應(yīng)力降低54%，主應(yīng)力的最大拉、壓應(yīng)力降低65%；方案C比方案B最大壓應(yīng)力降低22%，最大等效應(yīng)力基本一致，但最大位移增加約8%，原因是方案C雙拉桿自重增加的影響。

2 結(jié)語

采用矩形管做臂架并在臂架兩側(cè)用圓板作為十字架與軸體的中間焊接件，能大幅降低位移量、等效應(yīng)力及壓應(yīng)力，而采用雙拉桿連接筒體將進(jìn)一步降低壓應(yīng)力，比目前的基本構(gòu)型承重能力、穩(wěn)定性更高。

參考文獻(xiàn)

[1]成大先主編.機(jī)械設(shè)計手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2007，11.

[2]Creo Simulate 2.0幫助文檔[K].

[3]Creo Simulate 2.0官方培訓(xùn)教材[K].