楊巧玲

摘要：在有限元模擬技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛的今天，人們逐漸將有限元模擬技術(shù)布局在傳統(tǒng)工程類學(xué)科相關(guān)的領(lǐng)域之上。而在汽車工程學(xué)科相關(guān)的應(yīng)用上，由于施工嘗試的限制以及設(shè)備設(shè)施的不夠完善等原因，很多涉及到儀器使用和設(shè)備應(yīng)用的相關(guān)模擬施工內(nèi)容不能進(jìn)行深刻而有效的開展?；谟邢拊M技術(shù)，可以將更多的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行模擬操作分析，在提升機械設(shè)備應(yīng)用能力的同時，能夠?qū)⒏嘣O(shè)備使用方法和理論知識高效的應(yīng)用在實際的模擬檢測過程中，對于今后測繪類工程分析、模擬和設(shè)計工程的變革具有重大影響。電半鋼輪胎模具上蓋由于廣泛應(yīng)用于大型機械設(shè)備、汽車生產(chǎn)、輪胎加工等領(lǐng)域而在實際的操作、模擬和分析中作為工程模擬的重難點需要工人掌握，本文以設(shè)計開發(fā)半鋼輪胎模具上蓋有限元模擬為藍(lán)本進(jìn)行了較為全面的探討。

關(guān)鍵詞：半鋼輪胎模具;上蓋;有限元;模擬

半鋼輪胎又名半鋼子午胎，是胎體簾線按子午線方向排列，有簾線周向排列或接近周向排列的緩沖層緊緊箍在胎體上的一種新型輪胎。它由胎面、胎體、胎側(cè)、緩沖層（或帶束層）、胎圈、內(nèi)襯層（或氣密層）六個主要部分組成。半鋼輪胎在實際的汽車應(yīng)用過程中容易受到外界溫度、摩擦阻力以及其他相關(guān)壓力影響從而產(chǎn)生變形、消耗和損傷。因此有必要針對目前的半鋼輪胎模具上蓋的設(shè)計工藝進(jìn)行有限元模擬探討，從而提高半鋼輪胎模具上蓋的使用效率。

一、半鋼輪胎模具上蓋設(shè)計有限元模擬框架

有限元模擬在使用的過程中會接觸到大量的設(shè)備儀器，對于設(shè)備儀器的使用原理以及操作流程的掌握十分重要。而在應(yīng)用范圍最為廣泛的電腦3D模擬模型分析過程中由于儀器本身設(shè)計工藝的技巧和原理導(dǎo)致在實際應(yīng)用過程中，只能以觀摩、課本書目上的圖解來進(jìn)行抽象性的了解，對于半鋼輪胎模具上蓋所要求的受力分析、上表面積結(jié)果裝配形式以及金屬的剛性分析要求相去甚遠(yuǎn)。因此，在應(yīng)用半鋼輪胎模具上蓋進(jìn)行設(shè)計開發(fā)的時候主要按照有限元模擬的框架進(jìn)行布局：

第一，根據(jù)半鋼輪胎模具實際測量特點和受力原理，對半鋼輪胎模具的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行分解、設(shè)計、再分解、再設(shè)計;

第二，結(jié)合ABAQUS軟件等專業(yè)性較強、應(yīng)用范圍廣、操作易上手的有限元模擬技術(shù)制作軟件進(jìn)行模型開發(fā)設(shè)計;

第三，對設(shè)計完畢的半鋼輪胎模具上蓋進(jìn)行設(shè)備測驗與調(diào)試，在內(nèi)外細(xì)節(jié)，有限元模擬流程上盡量保持與原設(shè)備的一致;

第四，對通過測試的半鋼輪胎模具上蓋小規(guī)模投入實際的操作使用，在實際操作中對半鋼輪胎模具上蓋進(jìn)行跟蹤式反饋調(diào)研，分析出現(xiàn)的問題，并進(jìn)行綜合改進(jìn);

第五，對改進(jìn)調(diào)試后的半鋼輪胎模具上蓋進(jìn)行大規(guī)模投入使用，并將半鋼輪胎模具上蓋的開發(fā)設(shè)計流程應(yīng)用與其他設(shè)施設(shè)備的有限元模擬開發(fā)設(shè)計之上。

二、半鋼輪胎模具上蓋有限元模擬應(yīng)用

半鋼輪胎模具上蓋作為廣泛應(yīng)用于汽車輪胎、大型運輸設(shè)備承載以及輪胎應(yīng)用等方面的專業(yè)制作設(shè)計儀器，其功能主要在于對半鋼輪胎模具上蓋與水機位置的確定以及輪胎的硫化成型中對方向、距離的矯正。而設(shè)計用于半鋼輪胎模具上蓋的有限元模擬的主要功能有如下幾種：

第一種、設(shè)備設(shè)施的使用原理拆解

在有限元模擬技術(shù)下，可以實現(xiàn)在現(xiàn)實生活中無法做到的操作，比如將半鋼輪胎模具上蓋進(jìn)行拆解，按照工作原理的運作方式，將組裝、整合的流程直觀的呈現(xiàn)在車輛工程設(shè)計師的眼中。這對于幫助工程師更好的理解半鋼輪胎模具的用途、幫助生產(chǎn)加工工人更好的理解半鋼輪胎模具的操作方式會起到良好的促進(jìn)效果。在設(shè)計建模過程中要注意對半鋼輪胎模具各部件的還原，在測量比例上做到精準(zhǔn)無誤，并在不影響有限元模擬的基礎(chǔ)上提高半鋼輪胎模具使用的效率。

第二種、簡單應(yīng)用于汽車工程模擬

在模擬半鋼輪胎模具上蓋建成之后可以將其應(yīng)用在一些簡單的實際場所之中進(jìn)行應(yīng)用，如半鋼輪胎模具上蓋的受力面積分析、半鋼輪胎模具上蓋的等位移差值距離測定等，通過有限元的技術(shù)模擬出一些場景，讓工人用模擬出的半鋼輪胎模具上蓋進(jìn)行簡單的生產(chǎn)加工工作，學(xué)會對誤差的修正和操作上的調(diào)整。對場景化的模擬要做到真實可靠，在投入運營之前要對各項測定數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗，避免出現(xiàn)與實地操作相差很遠(yuǎn)的情況。在模擬結(jié)束后對模擬結(jié)果進(jìn)行及時的反饋和修正，在操作過程中出現(xiàn)的問題也要進(jìn)行記錄。

第三種、理論知識與實踐操作結(jié)合

有限元模擬技術(shù)的應(yīng)用可以在結(jié)合相關(guān)的固定因素分析的基礎(chǔ)上，以控制有效變量的方式進(jìn)行實操，對半鋼輪胎模具上蓋建成效果進(jìn)行檢驗，然后在實踐操作中進(jìn)一步理解到半鋼輪胎模具上蓋建成以外的經(jīng)驗與知識。也只有通過有限元模擬仿真技術(shù)，才能做到較為真實的還原，并在可控的成本之下實現(xiàn)高質(zhì)量的測量。

三、半鋼輪胎模具上蓋有限元模擬實踐

針對半鋼輪胎模具上蓋有限元模擬過程中產(chǎn)生的誤差原因，可以進(jìn)行如下幾個方面的改進(jìn)：

首先，在對超低比轉(zhuǎn)速受力設(shè)備使用之前進(jìn)行檢查，從半鋼輪胎模具上蓋加工泵體本身是否牢固、離心泵中心是否偏離、轉(zhuǎn)子中心是否穩(wěn)靠以及軸承線路是否安裝準(zhǔn)確等方面進(jìn)行全方位的檢查，確認(rèn)無誤后方可投入使用;

其次，在使用過程中要注意，對于半鋼輪胎模具上蓋機械泵內(nèi)空氣的控制，在運轉(zhuǎn)過程中要對泵體的溫度進(jìn)行隨時監(jiān)測，避免出現(xiàn)水蒸氣進(jìn)入泵內(nèi)而導(dǎo)致汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生?？梢栽诎脘撦喬ツ＞呱仙w外部加裝溫度冷卻控制塔，定期對半鋼輪胎模具上蓋的表面進(jìn)行淋灌操作，保證半鋼輪胎模具上蓋受力離心泵在合適的溫度范圍內(nèi)運轉(zhuǎn);

最后，對超低比轉(zhuǎn)速離心泵內(nèi)部的泵葉進(jìn)行改裝，由原有的光滑表面設(shè)計改換為多孔復(fù)合葉面的形式，一方面多個孔位可以對液體進(jìn)行高效引流，同時有利于吸收一定程度的噪音，另一方面，復(fù)合葉面的設(shè)計能夠?qū)⑺鲗θ~面產(chǎn)生的對半鋼輪胎模具上蓋擊打力度降到最低，有效改善了受力不均衡的問題。

四、結(jié)束語

在半鋼輪胎模具上蓋的有限元模擬過程中需要注意，由于上蓋與閉滑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的慣性離心力，在設(shè)備內(nèi)積累的液體勢能會對離心設(shè)備的內(nèi)壁造成影響，因此在使用之前一定要將需要設(shè)備出的液體，如工業(yè)用水、液態(tài)化工原料完全填滿離心設(shè)備，這樣才能在保證穩(wěn)定性的前提之下發(fā)揮離心設(shè)備的最大工作效率。此外，以超低比轉(zhuǎn)速離心設(shè)備為核心液壓設(shè)備出裝置的大型機組中，可以對半鋼輪胎模具上蓋的內(nèi)部葉輪進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，將原有的單層固定設(shè)備葉更換為多層復(fù)合設(shè)備葉，這樣會在離心設(shè)備內(nèi)部上下不同層次產(chǎn)生離心力，避免了單一葉輪對離心力的集中而導(dǎo)致穩(wěn)定性不夠的問題。還可以對半鋼輪胎模具上蓋的轉(zhuǎn)速進(jìn)行一定的調(diào)整，對不同密度和容積的液體采用不同頻率的轉(zhuǎn)速，從而提高穩(wěn)定性，減少無謂的功耗損失。

注釋：趙蘭英，李忠濤.半鋼子午胎高溫硫化熱工系統(tǒng)的設(shè)計及改進(jìn)[C]?? //全國橡膠技術(shù)與裝備賽象杯論文報告會.1999.

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