Solidworks软件模拟在设备管理中的应用

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Solidworks软件 模拟在设备管理中的应用天津港汇盛码头有限公司 孙 新 陈光耀Solidworks是美 国达索公 司推 出的-款三维机械制 图和辅 助设计 软件 ，相对 于常 用 的同类软 件AutoCAD和 CAXA 电子图版 ，Solidworks专业性 更强 ，功能更加强大 ，用途也更加广泛。除了最基本的绘图外 ，Solidworks在动作演示 、动作模 拟、应 力分析 、设计洞察 、疲 劳寿命预测等方 面具有很强 的功能 。这些功能在设备管理 中能发挥重要作用 ，下面结合实例进行说明。

(1)动作演示 。对职工的培训是设备管理工作的-个非常重要的方面。如何更加直观地将机械设备工作的原理和重点传授给职工是-个难题，Solid-works的动作演示功能为此提供了-种简单而有效的方法。如门座起重机上广泛使用的回转减速箱，能够通过观看 Solidworks制作的行星齿轮工作原理演示视频，让-个没接触过行星齿轮系统的职工很快明白它的工作原理和特点。同时，在减速箱 内部的每-个零件，包括螺栓、轴承、齿轮，都可以拿出来单独查看它的参数，这对职工了解设备的结构很有帮助。

在设备维修工作中，对于这种复杂减速箱 的拆解和装配，1名熟练的维修工需要通过 2～3次实际操作才能熟悉其过程。通过观看设备分解 视频演示，进行动作演示指导，能够提高维修工作的质量和效率。

(2)动 作模拟。Solidworks动作模拟能够 提供- 种比工程图纸更为直观的表达方式 。

装载机工作装置的基本动作是起升 -倒斗 -回位这样-个循环。在设备管理工作中发现 ，某国际知名品牌的-型装载机 出现过这样的情况 ：在装载机大臂起升后进行倒斗动作的过程中，在某-特定位置 ，铲斗油缸和力臂处于同-条直线上 ，这时铲斗油缸处于锁死状态。此时如果强行操纵装载机大臂动作，将造成严重的机损事故。对于这样的问题 ，使用 者 与管 理 者 或 设 计 制 造 者 之 间，利 用Solidworks的动作模拟功能进行沟通将非 常方便和有效。

(3)应力分析。利用 Solidworks很容易得到构件的应力分析结果 ，找到受力最大的部位 ，作为安全14检查的重点。

(4)设计洞察 ～ Solidworks软件仿 真分析功能用于构件设计，有利于降低设计成本和提高效率。

在应力分析的基础上，使用 Solidworks的设计洞察功能 ，容易发现构件上的应力集中部位，便于进行改进设计。

在改进设计 时，利用该软件也很方便进行各种方案的比选 ，可以节省时间和成本。

(5)寿命预测。Solidworks能够预测设 备结 构和零件的疲劳寿命 。

笔者设计过-种用装载机改装的清扫车，清扫车下滚轮内的轴承的使用寿命只有 3-4个月，而其设计寿命应在 8年以上。究其原因，是设计时没有考虑到地面不平整的问题，将轴承的负载认为是持续重力。而实际上 ，由于路面不平整，滚轮的载荷应该是交变冲击力。

在受力分析 的基础上 ，使用 Solidworks自带的悬挂系统载荷谱图(见图 1)，进行轴承的疲劳寿命200.O00 O0茧 -200∞童- 400O0.600.O0BOO O0. 000 O00 501 O0 1 002 O0 1 503 O0 2 004 O0 2 505 O0Xfsec1图 1 悬挂 系统载荷谱分析，相当于这个轴承在载荷谱曲线表示的应力下不停地工作。分析的结果显示 ，原先使用的 6012轴承的寿命，最短只有774个生命周期，也就是图 1中的 1个周期 2 505 s的 774倍 。按每天工作 8 h计 ，滚轮的寿命为 774×2 505/60/60/867.3(天)。

每个月按工作20天计算，该滚轮实际使用寿命约为港 口装卸 2013年第 1期(总第 208期)皮 带 机 常 见 电 气 故 障 的 处 理南京港龙潭天辰码头有限公司 曹红军皮带机系统-般 由几条或 十几条组成 1个 流程 ，几个或十几个流程联成 1个 系统。采 用皮带机的厂矿企业-般对效率要求很高 ，要求 系统安全可靠。皮带机作业工况恶劣，电气故障也较高，有时 1个元器件故障也可能引起整个系统瘫痪 。-旦设备停机 ，有可能引起料斗 、转运站堵塞 ，损伤 皮带及驱动传动装置，造成长时间停机，还有可能造成人身伤害。

由于皮带机布置-般较分散，控制系统的各个PLC之间 、PLC与远程站之间距离较长 ，很多故障无法 自行诊断。由于系统复杂 ，短时间内故障查找、判断困难 ，所以预防和查找故障原 因，快速消 除故 障，旧能避免或彻底消除故障隐患显得尤为重要。

l 安全装置故障拉线 紧停故障的原因及解决办法如下 ：(1)进出线 口因密 封不好而进水 ，内部触点 老化 ：解决办法是更换 内部触点或总成件后用玻璃胶将进出线 口密封起来 。选用 优质紧停装置 ，确保 密封 良好 、可靠耐用。

(2)物料洒落在拉线上造成误动作：-般出现在皮带机易散料部位，主要包括皮带机爬坡部位及受料部位 ，如装船机尾车 、斗轮机尾 车、斗轮机 中心料斗下方 、卸船机或带斗门机 料斗下方等处 。根据现场情况处理办法有 ：解决皮带机洒料 问题 ；移动拉线紧停位置，使拉线位于皮带机架角钢下方 ，避免被物料砸 中；局部拆除拉线式 紧停 ，改成按钮式 紧停 ，并安装紧停位置标示牌。

(3)多个紧停串联 电压 降大 ，造成误动作 ：同-条皮带紧停装置 多为串联后接入单条 皮带控制 回路，任何-个紧停动作都会引起整个流程停止。多个紧停串联 ，线路触点多，压 降累加 ，特别是采用 48V以下 电源作为控制 电源的更容易出现此类 故障。

处理办法：查找并更换有问题的限位；提高控制线路电压 ，如 24 V改为直流 1 10 V或 220 V。

跑偏开关故障的原因及处理办法与拉线紧停故障基本相同。为快速判断故障位置，建议所有的拉线紧停和跑偏开关信号进入 PLC，-旦出现故障，上位机可立刻显示故障名称和位置 。

打滑、防撕裂、防堵料、液力耦合器等保护开关动作机会较少 ，但是 因为数量多，也会频繁出故障。

- 般都是由密封不好 、短路或接 地 、物料堵 塞、锈蚀等原因造成 的。处理办法是 ：这些安全保护开关相对紧酮关和跑偏开关没有那么重要 ，可临时在程序里或现场暂时短接 ，通知现场人员加强巡视 ，利用生产间隙处理或更换。

防止此类故障的办法是：购买优质安全保护开关 ；做好密封工作 ；定期检查保养、清洁 ，防止行程受限、短路 、接地 。

2 流程 中部分皮带故障停机，其他皮带运行正 常此故障若不及时发现并采取有效措施 ，就会导致转运站料斗短时间内物料堆积 ，造成料斗堵塞溢料 ，严重时可引起皮带传动装置损坏。下面举例说明3个月 。

按照清扫车的工作条件计算的结果与实际使用情况接近。经过修改设计，选用6018轴承进行类似的模拟计算，其寿命为24 310个周期。L24 310×2 505/60/60/82 114.4(天)。换算后为 8.8年，满足设计寿命要求，实际检验与预测相符。

Solidworks软件功能强大，用途广泛，在设备管理工作 中有很强 的辅助作用 ，可大大减少设备管理的成本和时间。