基于SolidWorks Sustainability的提升机传动滚筒绿色设计研究

1 Sustainability简介

    生命周期评定(LCA)是一种以量评估一个产品在其整个生命周期期间（包括从采购原料、生产过程、分配过程、使用、处置，一直到回收该产品）对环境影响的方法。

    Sustainability用于在产品整个生命周期过程中评定设计对环境的影响。主要通过碳足迹、空气酸化、水体富营养化、总能源消费量等指标来衡量对区域环境影响。其中碳足迹是二氧化碳和其他同类物质（例如，一氧化碳和甲烷）的衡量标准，这些物质主要通过燃烧矿物燃料排放到大气中，这种影响通常以公斤二氧化碳当量来测量；空气酸化是指最终将导致酸雨的酸性排放（例如，二氧化硫和氮氧化物），这种影响通常以公斤二氧化硫当量来测量；水体富营养化是指由废水和化肥引起的水生态系统污染，这种影响通常使用公斤磷酸盐当量来测量；总能源消费量是在产品的整个生命周期中所消耗的各种形式的不可再生能源的衡量标准，以万兆焦耳与零件的生命周期关联。

    Sustainability软件通过设定使用的材料，制造过程和区域，运输和使用区域这些参数衡量环境影响，并可以生成报表，提供有关设计对环境的影响的细节。

2 提升机传动滚筒的设计

    现有提升机传动滚筒整体形状为鼓形，其结构比较复杂，采用常规的砂型铸造方法整体铸造成型，加工工序多，可制造性差，材料浪费严重，效率低下，如图1所示。针对现有传动滚筒的问题，尽量降低传动滚筒在其全生命周期中对环境的影响，实现绿色设计要求，对现有传动滚筒进行创新设计。将传动滚筒整体式结构分割成轮缘、辐板和轮毂的组合式结构，可以分别用Q235A钢管或钢板卷制轮缘，滚筒焊接好后，再作机械加工，用Q235A钢板加工辐板，用Q235A钢棒加工轮毂，粗加工内孔，焊接后再精加工，结构如图2所示。

    图1 传动滚筒结构

    图2 改进后传动滚筒结构

3 基于 Sustainability传动滚筒的绿色设计

    3.1 传动滚筒基体模型的设计

    基体模型是利用 Sustainability绿色设计的基础。设计人员只需进行一次设计工作， Susitainability便可根据基体模型实体特征来收集体积、表面积和重量等所需数据，从而作为产品生命周期评定的基础。

    依据改进前后提升机传动滚筒的结构图，利用旋转、拉伸、扫描、切除、阵列等命令完成现有传动滚筒和改进传动滚筒的基体模型，分别定义为提升机传动滚筒和改进提升机传动滚筒，如图3、图4所示。