[发明专利]锚绞机卷筒装置的轻量化设计方法

摘要

本发明是一种锚绞机卷筒装置的轻量化设计方法，卷筒装置是由卷筒筒体、卷筒轴、右侧法兰、啮合牙块、中间法兰、左侧法兰、轮毂等组成，该设计方法按照如下步骤进行：提取卷筒装置的关键参数，建立三维参数化模型；搭建整机的虚拟样机利用动力学仿真模拟分析锚绞机卷筒装置收放缆绳的过程，并提取所需载荷；对卷筒装置的零部件进行有限元分析；理论分析优化措施和计算公式的可行性并优化模型，确定结构尺寸最佳的锚绞机卷筒装置。该方法改变了以前粗放型的经验设计，采用理论分析和虚拟样机仿真以及有限元分析相结合的方法进行科学的零部件强度计算及优化设计，使锚绞机卷筒装置的性能、重量等技术指标达到国际先进水平。

主权项

1.一种锚绞机卷筒装置的轻量化设计方法，其特征在于，所述卷筒装置是由卷筒筒体、 卷筒轴、右侧法兰、啮合牙块、中间法兰、左侧法兰、轮毂等组成，所述卷筒轴上安装一对轮 毂，所述左侧法兰和右侧法兰分别焊接在这一对轮毂上，在左、右侧法兰间的卷筒轴外侧焊 接有卷筒筒体，所述卷筒筒体的两端开口分别与左侧法兰、右侧法兰固定连接，在所述卷筒 筒体上套接有中间法兰，所述轮毂在其延伸出左侧法兰或右侧法兰部设有啮合压块，该设 计方法按照如下步骤进行： 步骤1参数建模，提取卷筒装置的关键参数，建立三维参数化模型；步骤2动力学仿真， 搭建整机的虚拟样机利用动力学仿真模拟分析锚绞机卷筒装置收放缆绳的过程，并提取所 需载荷；步骤3有限元分析，对卷筒装置的零部件进行有限元分析，具体为进行两种工况下的有限元分析：一种是卷筒额定工况，通过对卷筒轮毂内表面施加圆柱约束，并释放其切向自由度，对牙块啮合面施加固定约束，施加的载荷通过取三个关键点的方法，在卷筒筒体工作区的左 右两端以及中间出绳位置施加远端力，方向沿筒体切向来完成的；一种是卷筒支持负载工况下各零部件的有限元分析；卷筒支持负载工况下，锚绞机卷 筒装置需与刹车一起分析，卷筒轮毂加圆柱约束，轮毂一端以及刹车上运动零件加轴向位 移约束，紧边拉杆加固定约束，施加的载荷也通过取三个关键点的方法，在卷筒筒体工作区 的左右两端以及中间出绳位置施加远端力，方向沿筒体切向来完成的，螺杆加预紧力，刹车 轮毂设置摩擦系数；步骤4理论分析，理论分析优化措施和计算公式的可行性并优化模型，确定结构尺寸最 佳的锚绞机卷筒装置。