龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
瓦楞辊静力学性能分析及表面处理方法探究
作者：文周等
来源：《科技视界》2015年第32期
【摘 要】针对瓦楞辊容易磨损变形等问题，采用ANSYS有限元仿真软件的Workbench模块对瓦楞辊进行力学性能仿真，分析其受力情况。并通过对比不同表面热处理方法比较，选择一种对其表面进行热处理，提高其力学性能与稳定性。 【关键词】瓦楞辊；ANSYS；热处理；力学分析 0 引言
我国瓦楞纸箱工业起步相对较晚，但是近年来，发展速度十分迅猛、工业规模也迅速扩大[1]。我国瓦楞纸板生产线与单面机数量、增长速度、规格结构、技术水平等指标均已在世界上排列前茅。瓦楞辊是瓦楞纸板生产线及单面机的关键性设备，其质量的高低，影响着瓦楞纸板生产线的效率与稳定性[2]。但是由于瓦楞辊受力较大，且运行速度较快等因素，导致瓦楞辊成为非常易损的部件之一[3]。在这样的背景下，对其进行力学性能分析以及表面处理，是非常迫切且意义重大。
本文通过运用三维建模软件，对瓦楞辊进行模型的建立，然后通过将模型导入到ANSYS软件中，对其进行力学性能分析，为后期表面处理提供理论依据。 1 瓦楞辊工作原理
瓦楞辊都是成对出现，分为上瓦楞辊和下瓦楞辊，它们在单面机上与涂胶辊、压力辊相组合运转。两层瓦楞纸板的生产工艺过程为：熨烫成型→施胶→糊化→复合干燥[4]。导纸辊可以调节瓦楞原纸的张力，预热辊则用来控制湿度，滑过上瓦楞辊进入加热辊之间的瓦楞状通道，然后受压并熨烫成型。成型后的瓦楞芯纸经过涂胶辊后，其楞峰被涂上一层胶水。施胶后的瓦楞纸随下瓦楞辊继续运转，糊胶受热后逐渐糊化。这样就生产出了具有不同楞形的两层瓦楞纸板。
2 瓦楞辊受力分析以及三维建模
对上下瓦楞辊进行受力分析，下瓦楞辊为主动辊，受到的力较大。因此本文主要考虑下瓦楞辊受力情况。下瓦楞辊受到了重力、轴承对其支撑力、阻力矩、驱动力矩、上瓦楞辊对其反作用力。
运用三维建模软件Pro/E对其进行三维建模，使用游标卡尺、直尺等测量工具对其尺寸进行测量。通过草绘来进行瓦楞辊截面的绘制，绘制完成后，进行拉伸，在经过阵列得到所有的齿，完成三维建模。
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
3 ANSYS有限元力学分析 3.1 启动workbench并建立项目
在Windows系统下点击workbench命令，启动ANSYS workbench12.0.在工具箱中选中几何体选项，双击，即可完成新建项目的创建。在Toolbox中选中Analysis system中的Static Structure，创建项目B，关联相关数据。 3.2 导入几何体
将前面建立好的三维模型另存为IGES文件，在A2栏中的几何体上点击右键，在弹出的快捷菜单中选中导入模型命令，点击浏览，然后打开刚刚保存的IGES文件，再单击生成按钮，即完成了ANSYS的文件导入。 3.3 添加材料库
因为瓦楞辊材质为35CrMo，此种材料在材料库中没有，故需在材料库中进行添加。在界面的空白处单价鼠标右键，选中工程数据源。在工程数据源中选中一般物质，然后单击outline of Favorites栏的添加按钮，材料属性为EX=2.2×1011，PRXY=0.28，DENS=7800Kg/m3。将以上参数添加到新材料中。双击项目B中的Engineering Date项，在该项中进行材料参数的设置。
3.4 施加载荷与约束
将前面的受力分析结果，进行计算，计算的到的结果进行载荷加载。并进行约束，左边为固定铰链，右边为滑动铰链。 3.5 结果与后处理
选择 Mechanical 界面左侧 Outline（分析树）中的 Solution选项，此时会出现Solution 工具栏。选择 Solution 工具栏中的 Stress→Equivalent（von-Mises）命令。然后，选择 Solution工具栏中的Strain→Equivalent（von-Mises）命令。选择 Solution 工具栏中的 Deformation（变形）→Total 命令，点击 Total Deformation选项。在快捷菜单中选择Equivalent All Results命令，即可得到应力与应变云图。 4 结语
通过对瓦楞辊进行力学分析，可以得到其脆弱部，对其进行表面热处理，采用表面镀铬技术。其表面淬硬并进行精磨，然后在瓦楞辊表面镀上一层0.08毫米的硬铬镀层，可以降低楞此表面的摩擦系数，增强楞齿的耐磨性能，延长瓦楞辊的使用寿命。对包装瓦楞纸板生产线高效稳定的运行有着积极的意义。
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
【参考文献】
[1]樊燕.浅析我国包装纸板市场与发展动态[J].造纸信息，2015，3：28-30. [2]勒伟.瓦楞纸包装展望[J].中国包装，2015（7）：31-32.
[3]杨瑞丰.瓦楞纸箱生产实用技术[M].北京：化学工业出版社，2010.
[4]崔小龙.基于ANSYS的机电产品包装箱底架模态分析与研究[J].包装与食品机械，2014，6：15-19.
[5]张建中.基于ANSYS Workbench的薄壁筒形件有限元分析[J].包装与食品机械，2014，3：32-35.
[6]吴水平，袁博.基于有限元的瓦楞辊中凸曲线优化设计[J].包装工程，2014（9）：48-51. [责任编辑：曹明明]