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滚筒优化设计（下）
时间：2019-02-21来源：潘轩浏览次数：
滚筒优化设计（下）
1、滚筒的优化设计
有限元法用于优化驱动滚筒的结构尺寸。通过有限元应力和刚度分析，在满足驱动滚筒强度的条件下，滚筒的壳体厚度是重要参数。在通过有限元法优化滚筒的过程中，滚筒的其他结构参数不会改变。优化目标是将滚筒的壁厚减小到20mm，并且在托盘和滚筒之间的接合处的焊接不会增加接缝应力集中。
经过计算，已知在滚筒厚度变薄后滚筒变形明显增加，增加了约23％。随着滚筒的刚性降低，滚筒轴上的应力集中减小，并且滚筒焊接处的应力集中增加。滚筒的内壁与径向加强环焊接，肋板沿轴向焊接，以减小滚筒的应力集中，提高滚筒的整体强度。有限元分析计算结果表明，加强筋后减小滚筒变形的效果明显。可减少约30％。滚筒焊缝处的应力集中明显较小，并且在滚筒壁变薄之前没有太大变化，这基本上达到了优化滚筒壁厚的目的。显然，在减小滚筒壁厚之后采取的强化措施是有效的，并且滚筒的厚度可以大大减小，使得滚筒变得更轻并且不会影响滚筒的实际强度。
2、滚筒的工艺特性
确定焊接工艺：
（1）焊接方法。首先，焊接部分通过CO2和Ar混合气体保护焊接进行加热焊接。混合气体保护焊可以克服CO2气体保护焊的缺点，保证焊接质量。焊接时，将滚筒放置在滚轮架上进行旋转，并控制转速，以确保焊缝的根部可以穿透而不会出现焊接等缺陷。现在可以使用专用设备实现焊接自动化。
（2）焊接材料。气体保护焊材料：焊丝H08Mn2SiA，直径12mm，保护气体25％CO2 + 75％Ar。
（3）焊前准备。从焊沟中去除水、锈、油和其他杂质。在使用前，焊料431必须在250℃下干燥2小时。
（4）滚筒组件装配。组装滚筒时，应同时组装轴、滚筒和托盘。首先，将托盘安装在轴上，然后将轴插入气缸中。在托盘与圆筒对齐后，使用接合板进行定位焊接，然后安装另一个托盘。在轴的另一端以相同的方式固定气缸和另一个接头。
（5）焊接工艺参数。焊缝采用气体保护焊焊接，反焊效果极佳。
（6）焊接后回火。由于滚筒轴已经回火，例如滚筒的整体回火会降低轴的性能，仅对焊缝进行局部回火。焊后回火24小时后，按设计标准进行焊缝缺陷检查，焊缝质量符合设计要求。
有限元理论分析能够让设计人员掌握滚筒的受力和变形，无需对驱动滚筒的力进行大量的计算和研究，并可以使用有限元计算结果。找出设计中的薄弱环节，然后达到改善滚筒设计的目的。
有限元法用于优化驱动滚筒的结构尺寸。通过有限元应力和刚度分析，在满足驱动滚筒强度的条件下，滚筒的壳体厚度是重要参数。在通过有限元法优化滚筒的过程中，滚筒的其他结构参数不会改变。优化目标是将滚筒的壁厚减小到20mm，并且在托盘和滚筒之间的接合处的焊接不会增加接缝应力集中。
经过计算，已知在滚筒厚度变薄后滚筒变形明显增加，增加了约23％。随着滚筒的刚性降低，滚筒轴上的应力集中减小，并且滚筒焊接处的应力集中增加。滚筒的内壁与径向加强环焊接，肋板沿轴向焊接，以减小滚筒的应力集中，提高滚筒的整体强度。有限元分析计算结果表明，加强筋后减小滚筒变形的效果明显。可减少约30％。滚筒焊缝处的应力集中明显较小，并且在滚筒壁变薄之前没有太大变化，这基本上达到了优化滚筒壁厚的目的。显然，在减小滚筒壁厚之后采取的强化措施是有效的，并且滚筒的厚度可以大大减小，使得滚筒变得更轻并且不会影响滚筒的实际强度。
2、滚筒的工艺特性
确定焊接工艺：
（1）焊接方法。首先，焊接部分通过CO2和Ar混合气体保护焊接进行加热焊接。混合气体保护焊可以克服CO2气体保护焊的缺点，保证焊接质量。焊接时，将滚筒放置在滚轮架上进行旋转，并控制转速，以确保焊缝的根部可以穿透而不会出现焊接等缺陷。现在可以使用专用设备实现焊接自动化。
（2）焊接材料。气体保护焊材料：焊丝H08Mn2SiA，直径12mm，保护气体25％CO2 + 75％Ar。
（3）焊前准备。从焊沟中去除水、锈、油和其他杂质。在使用前，焊料431必须在250℃下干燥2小时。
（4）滚筒组件装配。组装滚筒时，应同时组装轴、滚筒和托盘。首先，将托盘安装在轴上，然后将轴插入气缸中。在托盘与圆筒对齐后，使用接合板进行定位焊接，然后安装另一个托盘。在轴的另一端以相同的方式固定气缸和另一个接头。
（5）焊接工艺参数。焊缝采用气体保护焊焊接，反焊效果极佳。
（6）焊接后回火。由于滚筒轴已经回火，例如滚筒的整体回火会降低轴的性能，仅对焊缝进行局部回火。焊后回火24小时后，按设计标准进行焊缝缺陷检查，焊缝质量符合设计要求。
有限元理论分析能够让设计人员掌握滚筒的受力和变形，无需对驱动滚筒的力进行大量的计算和研究，并可以使用有限元计算结果。找出设计中的薄弱环节，然后达到改善滚筒设计的目的。
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