基于ANSYS卷筒单层卷绕与多层卷绕的优化设计.pdf

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1、机械设计与制造第8期4MachineryDesign&Manufacture2012年8月文章编号：1001—3997(2012)08-0004—02基于ANSYS卷筒单层卷绕与多层卷绕的优化设计：l：王悦张仲鹏申士林顾斌(西南交通大学机械工程研究所，成都610031)OptimizationDesignofSingleWindingandMulti-layerWindingRollBasedonANSYSWANGYue，ZHANGZhong-peng，SHENShi-lin，GUBin(InstituteofMech

2、anicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)●十¨p．、-．、H、．．、-¨、．^-H¨^、．¨IN¨^H，．^H、．¨·H、．N¨H’、H^”N¨·”qI，”、．．，、．’；【摘要】焊接卷筒是大型起重机中应用最为广泛的一种结构形式。它是直接影响起重机卷绕装置{}如起升机构、变幅机构、牵引机构等工作特性及其制造成本的关键零部件，其设计和制造一直倍受起重{；机行业的技术人员关注在分析传统卷筒壁厚设计的基础上，对起重机卷筒进行了有限元分

3、析。以起重机{；实际应用的卷筒为例进行计算，基于ANSYS分别对单层和多层卷绕的卷筒进行了有限元优化设计，发{}现常规的理论设计比较保守，在安全的基础上，对卷筒壁厚，直径，长度，挡边，卷筒毂位置等各方面的i结构参数进行了优化，有效地减轻了卷筒的重量。在结构方面特别对于大吨位起重机多层卷绕比单层；卷绕更能实现卷筒的轻量化。《；关键词：起重机；卷筒；有限元优化；多层卷绕；【Abstract】Weldingrollisastructureusedwidelyinlargecronethatdirectlyinfluencet

4、hecran．eliwindingdevices，such∞liftingmechanism，luffingmechanismandtractionmechanismwhichare,keyparts{linworkingcharacteristicsandmanufacturingcosts．Sothatitsdesignandmanufacturinghadbeenthecon一’；cernofcroneindustrytechnicalstaffs，whoareanalyzingcran~rollwithfini

5、teelementanalysisbasedonin一}聊rthickdesignoftherolltraditionally．1npracticalapplicationof口crollereelforanexample，calculationisi；dmeonnetbopasteimdizoatnioAnNSY￡Sh，。adndsingleandmulti-layerwindingrollsaredesignedrespectivelywithfiniteele-，isfound￡hat￡hec。，entionth

6、e。rydesignisin~rec。e巴0nf，6}ofsafety，structureparameterssuchastheinnerrollthick，diameter，length，raisededgeanddrumhubposi-ltionareoptimized，whichefectivetyreducetheweightoftherolLTherolllightweightisrealizedformulti-》layerwindingrolloflargetonnagecroItethansinglew

7、indinginthestructure．1KeyWords：Crane；Drum；FiniteElementOptimization；MultilayerWinding中图分类号：TH16；TH12文献标识码：A1引言同性；把绕在卷筒上的螺旋绳圈处理为绳环；同一绳圈中的张力为常数，压力均匀分布在卷简容绳宽度上；忽略卷筒的扭转应力起重机的卷筒是重要的承载部件，它的合理设计对起重机和弯曲应力，只在卷筒外壁施加径向外压。这样，由于卷筒结构的安全可靠工作至关重要。多年来卷筒壁厚一直是由经验公式计和外载荷的轴对称性，把卷筒作为

8、受轴对称均布载荷的实体进行算得出，这种方法安全可靠，但过于保守。卷筒的直径也是根据现行规范，Do=hid闭，长度主要决定于起升高度和滑轮组倍率，保证简化。简化模型取整个卷筒的1／4。钢丝绳能全部缠绕上。多层卷绕卷筒的挡边受到钢丝绳的压力，2_2边界条件的处理挡边的厚度，也都是靠经验得出，把这些参数及卷筒毂的厚度和根据卷筒工作情况不