基于Creo靜態分析的干燥機滾筒設計選優

余儒集

摘 要：通過Creo Simulate有限元分析模塊，對干燥機三種滾筒進行靜態分析，對比性能參數選出最優設計方案，縮短開發周期，降低成本以及提高產品性能。

關鍵詞：Creo；Simulate；靜態分析；滾筒；干燥機；靜力學分析；有限元

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

現價段，干燥機已經是市場上的成熟產品，各品牌生產商除了在功能多樣性以及結構優化方面改進，還著重于提高核心部件的質量可靠性。針對用戶實際使用中滾筒出現十字架焊縫開裂的質量問題，要求提高滾筒連續工作可靠性，本文對三種不同構造的滾筒進行靜力學分析，從中選出最優結構方案。

1 設計分析

目前，各大干燥機生產商的滾筒，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構，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，是此類滾筒結構的基本構型；圖1B所示是將槽鋼更換為矩形管，取消方塊板，相應的在矩形管兩側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，筒體結構也與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模塊進行靜力學分析，計算焊接件在加載情況下整體應力分布及應變，判斷部件是否達到設計要求，選出最優方案。

1.1 預處理

滾筒的零件是在Creo Parametric創建并簡化，然后進入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，軸體是合金結構鋼，其他為碳素結構鋼。添加重力加速度，以及按干燥機對應的額定裝載重量定義載荷。對整個裝配體按實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。然后創建網格，網格化選擇AutoGEM即可。

1.2 分析計算

開始運行模擬計算前，創建位移測量及應力測量，然后點擊“Start Run”運行靜態分析。分析按負載方向為平行于臂架軸線、與臂架軸線夾角45°兩種。

1.3 后處理

對完成的靜態分析，點擊“Review Results”，調出“Result Window Definition”查看分析結果圖，如圖2。

分析結果圖顯示危險點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如表1。

從表1可以看到，方案B、C 比方案A負載大10%條件下，最大位移減少30%，最大等效應力降低54%，主應力的最大拉、壓應力降低65%；方案C比方案B最大壓應力降低22%，最大等效應力基本一致，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 結語

采用矩形管做臂架并在臂架兩側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、等效應力及壓應力，而采用雙拉桿連接筒體將進一步降低壓應力，比目前的基本構型承重能力、穩定性更高。

參考文獻

[1]成大先主編.機械設計手冊[M].化學工業出版社，2007，11.

[2]Creo Simulate 2.0幫助文檔[K].

[3]Creo Simulate 2.0官方培訓教材[K].