Page 112 - 《橡塑技术与装备》2023年10期

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

基于 Ansys Workbench 的辊筒轴头

焊接形式的受力仿真

杨煜新，许丰
( 广东金明精机股份有限公司，广东 汕头 515098)

摘要 ： 应用 Ansys Workbench 对牵引辊筒两种不同的轴头焊接形式进行受力仿真模拟，分析出哪种受力情况更佳，从而找出
其变形量、应力情况与结构设计的关联性。
关键词 ： 辊筒 ；轴头 ；受力仿真 ； Ansys Workbench
中图分类号 ： TQ320.674 文章编号 ： 1009-797X(2023)10-0058-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.10.014

两辊式牵引装置由主动辊和被动辊组成，主动辊 常见的设计方式，一种为筋板式焊接轴头，一种为法
由电机和减速器直接驱动，通常为钢辊或胶辊，被动 兰式焊接轴头。在进行两种轴头的对比分析之前，首
辊为胶辊，通过气缸压靠在主动辊上被驱动。辊筒的 先要确保结构上除轴头外其余尺寸均一致。
制作一般采用无缝钢管加工，两端插入轴头。轴头与 通过 Solidworks 创建出这两种几何模型，如图 1
支撑盘、辊筒与支撑盘采用过盈配合，并通过温差法 和图 2 所示。
进行热套，然后焊接，以避免间隙产生辊筒的断裂，
在经过平衡配重后，端部焊接盖板座，盖板用螺钉连
接。因此辊筒轴头的刚性对辊筒转动的平稳性、安全
性有较大的联系。
在设计研发过程中，能够引进有限元分析，通过
有限元分析，对比结构的优劣性，再根据结果对结构
图 1 筋板式焊接轴头辊筒
进行优化设计。在缩短设计周期的同时，能够提高设
计效率，提高工作效率，也能保证设计的质量。
Ansys Workbench 是一种基于图形用户界面的工
程仿真环境，它可以帮助工程师进行多学科仿真分析。
它包含了各种各样的模块，例如结构分析（包括静态、
动态、疲劳分析等）。线性材料结构静力学分析时有限
元分析中最常见的分析类型。在工业品、制造业、土
图 2 法兰式焊接轴头辊筒
木工程、医学研究、电力传输和电子设计等领域中经
常用到此类分析。本文应用了 Ansys Workbench 的静 其中图 1 所示为筋板式焊接轴头，轴头处焊接筋
力学模块来进行分析。 板与辊筒紧固，筋板厚度 30 mm，一端六块筋板。图
2 所示为法兰式焊接轴头，轴头处焊接法兰与辊筒紧

1 建立几何模型 固，法兰厚度 30 mm，一端两块法兰。辊筒长度为 9
辊筒的轴头对辊筒转动的安全性有很重要的关联
作者简介 ：杨煜新（1995-），男，机械助理工程师，主要
性，辊筒转动的可靠、平稳很大一部分取决于轴头的
从事机械设计开发和管理工作。
设计。根据生产加工工艺，目前辊筒轴头有两种较为 收稿日期 ：2023-08-09

·58· 第 49 卷 第 10 期