基于ANSYS的移动梁优化设计

2016-12-12 10:21吴铁奎
中国新技术新产品 2016年19期
关键词:轮轴圆孔装机

吴铁奎

(中国有色(沈阳)泵业有限公司,辽宁 沈阳 110144)

基于ANSYS的移动梁优化设计

吴铁奎

(中国有色(沈阳)泵业有限公司,辽宁 沈阳 110144)

轮轴压装机是一种广泛应用于大尺寸轮、轴过渡或过盈装配的重要设备。其变形情况对整机的使用寿命及工作状态有直接影响,本文基于ANSYS软件平台,完成了对移动梁的有限元分析,并根据计算结果,结合实践经验,对移动梁进行了优化设计。

轮轴压装机;ANSYS软件;优化设计

轮轴压装机是大型轮、轴装配过程中的一种常见装配设备,其通过电控与液压相结合的方式,实现了轮、轴的过盈装配,为轮轴的装配提供了极大的方便。轮轴压装机主要包括:移动梁和固定梁。移动梁在使用中,起着主要的承载作用,且传统的移动梁大多采用铸件材料。而在新型的焊接式移动梁强度计算过程中,一般是将移动梁简化为简支梁进行分析,两圆孔相当于于两个支点,中间端面处相当于简支梁的集中力作用点。该方法分析的精确度不高,设计者为保证安全,通常加大板材厚度,极大增加了制造成本。本文利用有限元分析技术,对移动梁进行尺寸优化,保证移动梁的可靠性。

1.移动梁有限元分析

1.1分析过程

移动梁结构如图1所示。根据设计需求,分别计算了初始结构(A结构)在300t力作用下、400t力作用下以及新结构(B结构)在400t力作用下、700t力作用下的变形情况,具体分析过程如下:

(1)对A结构进行300t力的有限元分析;

(2)按A结构进行400t力的有限元分析;

(3)为了降低变形量,采用B结构进行400t力的分析。

1.2有限元模型的建立

移动梁材料为Q295,材料机械性能为σb=500MPa,σs=270MPa,σ-1=269.7MPa。

根据移动梁的受力工况,在两圆孔处及后侧筋板处进行简化,采用solid45单元进行网格划分,整体网格尺寸为30mm,在上、下两圆孔处及底座处施加全约束,在中间大圆环端面处施加法向压力。

1.3分析结果

移动梁分析结果见表1。有限元模型、受力后应力分布如图2所示。

结论

本项目运用SolidWorks建立移动梁整体模型,对细小部分进行了必要地简化,并于ANSYS中分析了该模型,得出其应力及变形结果,提高了分析的精确度,为结构设计提供了尺寸参考。通过分析对比移动梁的计算结果,可以看出:在400吨力作用下,B结构的变形小于A结构,安全系数大于A结构,即B结构较优。

[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2007.

[2]李大磊,赵玉奇,张志林. SolidWorks高级功能与工程应用[M].北京:北京邮电大学出版社,2008.

[3]马野,袁志丹,曹金凤. ADINA有限元经典实例分析[D].北京:机械工业出版社,2012.

TU223

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