烟草行业中,ZJ系列卷接机组性能优良在国内应用普遍。ZJ116型卷接机组是由常德烟草机械有限责任公司试制完成的,其核心部件预供丝体是在PRO TO S2-2预供丝体结构的基础上,吸收M5和M8机组的新技术改进而成。改进后由于预供丝体刚架刚度不足,导致导轨组件拉出后易出现卡死的问题。本文采用有限元法对ZJ116高速卷接机组预供丝体刚架进行优化,提高其结构刚度以确保预供丝体正常工作。研究过程中,分别建立了导轨组件的有限元模型解析模型,并获得计算结果,同时通过分析预供丝体刚架的有限元模型,找到刚架刚度不足的部位,并刚架进行结构优化,以增加预供丝体刚架的整体刚度,解决原预供丝体导轨卡死的问题。主要研究内容包括:(1)预供丝体几何模型与解析模型的建立。通过现场调研,掌握预供丝体的工作原理以及各部件之间的配合关系,分析导致导轨卡死的可能原因,并建立其几何模型。根据预供丝体的实际工况,对各部件进行受力分析,利用能量法建立了预供丝体刚架核心部件导轨组件的解析模型,并获得解析计算结果。(2)预供丝体刚架有限元模型的建立与分析。首先对导轨组件的几何模型进行适当简化,去除对整体刚度影响很小的零部件和结构细节,建立导轨组件的有限元模型。通过对比导轨组件有限元模型与解析模型的计算结果,验证有限元模型的正确性。在此基础上,建立预供丝体刚架的有限元模型并进行计算分析,找到刚架刚度不足的部位,作为解决导轨经常卡死问题的突破口。(3)预供丝体刚架结构优化。对预供丝体刚架刚度不足部位采用增加支撑板的方式提高其刚度,并通过对支撑板形状、数量和厚度的优化分析,寻求最优解。优化后刚架X方向的最大变形量减少了50.0%,Y方向的最大变形量减少了91.1%,初步解决了原预供丝体导轨容易卡死的问题,确保预供丝体正常工作。