Page 132 - 《橡塑技术与装备》2023年10期
P. 132
橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
基于有限元方法的半钢两次法第一段
成型机主轴支承跨距分析
张波
( 北京敬业机械设备有限公司，北京 100194)
摘要 ： 通过建立主轴部件的有限元模型，分析了 LCY1520 型第一段成型机主轴的静刚度，并通过样条插值的方法计算了主轴
支承跨距的变化对主轴端部挠度的影响。通过本文的计算分析，为后续的设备改进提供了参考思路。
关键词 ： 有限元方法 ；一段成型机 ；主轴支承跨距 ；设备改进
中图分类号 ： TQ330.46 文章编号 ： 1009-797X(2023)10-0078-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.10.018
1 问题的提出 利的手段。
近年来随着轮胎规格的不断变化和发展，用户对
我公司轮胎成型机的要求呈现出以下变化趋势 ：规格 2 问题的分析
参数范围增大、主轴悬伸加长，轴端负载增大并且要 2.1 主轴部件模型的简化
求缩减设备尺寸。为了适应市场及用户的需求，现针 要计算主轴部件的最佳支承跨距，需要先将主轴
对我公司已有的 LCY1520 型第一段成型机主轴部件 部件简化为合理的力学模型，为后续建立有限元计算
进行分析，计算主轴支承跨距的变化对主轴部件的静 模型做好准备。
刚度影响，以便对公司设备的设计及改进提供理论参 图 1 是 LCY1520 型第一段成型机的主轴部件示
考。 意图，主要由阶梯主轴、作为前支承的两个单列圆锥
主轴的静刚度简称为主轴刚度，其反映了主轴部 滚子轴承、作为后支承的一个深沟球轴承以及作为传
件抵抗静态外载荷的能力，与主轴的负荷能力、抗震 动扭矩输入的同步带轮组成，外部载荷作用于主轴的
性能等密切相关 [1] 。主轴刚度是影响轮胎成型机在轮 前端。对本案分析而言，主要考察主轴部件受外部载
胎贴合及成型时精度的主要因素之一，是成型机设计 荷后的弯曲变形量，为了减少计算量，此处忽略同步
时的重要考量指标。主轴刚度的影响因素较多，主要 带轮传动扭矩的影响。依据材料力学的相关原理及公
有 ：主轴的直径、主轴的悬伸量以及合理的支承跨距 式，将本系统简化为图 2 所示的力学计算模型 [3] 。
等。对于本案分析而言，由于成型机规格已经确定，
因此主轴部件的直径和悬伸量均为不易变动的值，所
以主轴部件的最佳支承跨距计算，就成为设备设计、
优化和改进的主要环节。目前通常的分析方法是将主
轴部件简化为两支承的悬伸简支梁，根据材料力学中 图 1 主轴部件示意图
的变形位移线性叠加原理，从而得到计算公式 [2] 。
对于本案分析而言，以图 2 中的参数均为已知数
对于成型机主轴部件而言，大多是阶梯轴并且主
值，下面将各已知参数列在下方，供之后计算时使用：
轴内部分布有不同的长孔，因此用材料力学公式精确
计算主轴部件的最佳支承跨距是非常困难的。而今天
作者简介 ：张波（1986-），男，本科，中级工程师，主要
有限元计算方法的成熟，特别是有限元计算软件的普 从事机械设计方面工作。
及对于计算主轴部件的最佳支承跨距提供了有效而便 收稿日期 ：2023-06-29
·78· 第 49 卷 第 10 期
