基于UG卷扬机卷筒结构的设计与优化.pdf

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1、·信息技术·范晶晶，等·基于UG卷扬机卷筒结构的设计与优化基于UG卷扬机卷筒结构的设计与优化范晶晶，庞茂盛，杨涛，李华强(1．内蒙古工业大学机械学院，内蒙古呼和浩特010051；2．抚顺特殊钢股份有限公司，辽宁抚顺113001)摘要：利用实体建模软件UG建立了卷扬机卷筒的虚拟样机，应用UGNX其“高级仿真”模块，建立卷筒的有限元模型，通过解算器NXNASTRAN对有限元模型进行分析求解，得到卷筒在受力作用下应变和应力分布情况，再根据设计要求对零件参数进行优化，使卷筒的结构既满足设计要求，达到体积小和成本低的要求。关键词：卷扬机；卷筒；优化中图分类号：THI2；TP39文献

2、标志码：B文章编号：1671—5276(2012)04-0150-03Designand0ptimizationoftheHoistDrumStructureBased0UUGFANJing-jing，PANGMao—sheng，YANGTao，LIHua—qiang(1．InnerMongoliaUniversityofTechnology，Hohhot010051，China；2．FushunSpecialSteelSharesGroupC0．，Ltd．，Fushun113001．China)Abstract：ThevirtualprototypeoftheHoist

3、drumisbuiltwith3DsolidmodelingsoftwareUG．UGNXadvancedsimulationmoduleisusedtoestablishthefiniteelementmodelofthehoistdrumandbyNXNASTRANsolverthefiniteelementanalysismodelofhoistdrumissolvedforitsratedloadandthedisplacementandstressdistributionofdeformationareobtained．Thenthepartdesignpa·r

4、ametersareoptimized，SOthatthepartsizeisreducedanditscostislowered．Keywords：hoist；drum：optimization0引言卷扬机卷筒系钢丝绳多层缠绕，所受应力非常复杂。它作为建筑卷扬机的重要零件，对建筑卷扬机安全、可靠的工作至关重要，其设计水平直接影响其品质和使用性图1实体模型能。传统的设计方法往往根据经验公式计算得出卷筒壁厚，然后按比值加厚卷筒壁厚的方法来设计，这种设计造b)受力分析成卷筒自身笨重，甚至存在设计不安全隐患。根据调查，卷筒左端侧板通过螺栓与端盖连接，端盖通过键与轴国内使用期限达

5、10年以上的卷扬机，其中80％发现有卷连接，右端由滚动轴承与轴连接。筒开裂、塌陷、开焊或连接螺钉剪断等现象。因此应用现本文只研究筒壁的受力，分析筒壁的力学性能，因此代设计理论，对卷简结构进行受力分析，对指导、完善卷扬将其左端视为固定端，右端由滚动轴承约束，只能转动。机的设计过程具有重要实际意义。危险工况是起吊额定起重量达最高极限位置后下降本文在卷筒设计时，利用UC软件建立完整的卷扬机制动冲击工况。要研究卷筒的受力情况，就要考虑应力沿卷筒的三维模型，并进行其有限元分析及优化设计，壁厚的变化。卷筒在工作过程中主要承受3种载荷：1)钢丝绳拉力引起卷筒扭转所引起的扭转应力；2)钢

6、丝绳1有限元模型的建立拉力引起的弯曲应力；3)钢丝绳在卷筒上卷绕时对卷筒壁的压应力，其均布载荷径向压力。a)建立三维实体模型2Fq，本文设计的卷扬机结构主要要求有：额定提升质量15t；提升高度14ITI；提升速度12m／min，三维模型如图1其中：F为钢丝绳拉力；do为卷筒直径；t为钢丝绳缠绕所示。节距。采用单联滑轮组单层缠绕方式工作，卷筒材料为c)边界约束及载荷添加Q235，屈服强度6=235MPa，卷筒总长L=1030mm，卷筒对于本结构只有一层钢丝绳缠绕，根据卷筒的受力，外径d=400mm，卷筒壁厚P=25mm，钢丝绳直进行静力学分析。径d=36mI!q对建立起的三

7、维模型进行有限元网络划分，选择10作者简介：范晶晶(1986一)，女，山西庄县人，在读硕士，主要研究方向为机械设计、液压传动及虚拟系统仿真。·150·http：／／ZZHD．chinajourna1．net．cnE-mail：ZZHD@chainajourna1．net．cn《机械制造与自动化》·信息技术·范晶晶，等·基于UG卷扬机卷筒结构的设计与优化大单元节点应力为152．4MPa，同样发生在左端内加强筋右侧，但小于了卷筒材料的许用应力。筒壁厚度尺寸由原参考文献：来的25mm修改为52．93mm，强度满足设计要求。[1]成大