Page 98 - 《橡塑技术与装备》2021年11期（6月下半月橡胶）

橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

机械式轮胎硫化机结构有限元分析

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张正罗 ，张功达 ，于晓东 2
(1. 华澳轮胎设备科技（苏州）股份有限公司，江苏 苏州 215000 ；
2. 苏州大学 机电工程学院，江苏 苏州 215000)

摘要 ： 机械式轮胎硫化机结构的稳定性是设备设计合理的重要体现，实际工作情况下，硫化机变形和应力分布分析是评估结
构稳定性的一个重要方法。采用 Ansys 软件对机械式轮胎硫化机进行有限元计算分析，研究硫化机实际工作状态下各部件变形和
应力分布。分析结果表明 ：机械式轮胎硫化机模型各部件变形符合安全许用标准，各部件最大应力皆低于材料应力屈服强度，表
明机械式轮胎硫化机设计符合生产安全标准。
关键词 ： Ansys 软件 ；机械式轮胎硫化机 ；应力分布 ；有限元计算分析
中图分类号 ： TQ330.47 文章编号 ： 1009-797X(2021)11-0042-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2021.11.009

汽车工业和轮胎工业的快速发展对轮胎的性能提 分布，检测各部件变形及应力极限是否符合安全标准，
出了越来越高的要求 [1] 。因此对轮胎生产用高性能设 验证硫化机结构设计的合理性。
备的研发已成为目前的热点问题之一。硫化机是轮胎
制造的关键设备之一 , 直接影响成品轮胎的质量和性 1 有限元分析模型导入与分析
能 [2] 。在轮胎硫化机设计过程中需要经过精密复杂的 1.1 模型简化
计算，传统的设计方法存在工作效率低、试错成本高 机械式轮胎硫化机零部件多，为了便于计算，节
等问题。有限元仿真分析的应用 , 很大程度上减少了 省计算时间，根据机械式轮胎硫化机实际工况要求，
产品设计过程中，企业的人力、物力、以及资金的消 对几何模型的局部特征进行简化。在简化过程中，忽
耗 [3] 。 略对结构强度影响小的部件，在不影响强度、刚度的
2008 年，孙凯等人利用 Ansys 软件对电动螺旋轮 前提下，删除细小特征，进行孔洞填补。简化后模型
胎定型硫化机横梁结构进行了有限元分析，根据分析 如图 1 所示。
结果对结构进行改进优化，节省了 23.5% 的材料 [4] 。
2013 年，刘才生利用 I-DEAS 软件对巨型工程轮胎硫
化机的底座强度、刚度进行了有限元分析，根据分析
结果确定最大应力位置，通过改变板厚以及一些关键
尺寸完成结构优化，提高了整机结构的合理性和强度
水平 [5] 。2018 年，马金妮等人利用 Ansys Workbench
软件对侧板式全钢液压硫化机结构进行了有限元分析，
根据分析结果对侧板锁定结构进行优化，提高了硫化
机的整体工作性能 [6] 。
Ansys 是目前市场上使用最为广泛的大型通用有
限元分析软件 , 它能与 CAD、SolidWorks 等机械设计 图 1 硫化机模型简化图
软件实现数据的共享和交换 , 现已成为机械工程领域
中最有影响力的仿真应用软件之一 [7] 。本次新开发的
作者简介 ：张正罗（1964-），男，学士，高级工程师，主
机械式轮胎硫化机产品采用 Ansys 软件进行有限元计 要从事橡胶设备技术工作。
算分析，研究硫化机在实际工况下各部件变形及应力 收稿日期 ：2021-02-22

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