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绞车是钻机、修井机的核心部件。车装钻机绞车为典型的密闭框架式结构，主要由主(捞砂)滚筒总成、刹车系统、绞车机架和护罩总成、天车防碰装置、刹车冷却装置等组成。
绞车的核心部件是滚筒，能否安全稳定地运行，在整个传动系统中处于举足轻重的地位。如何改进结构、提高工效、延长寿命，一直是研究人员所关注的课题。国内滚筒的设计一般是采用近似公式计算，这样设计出来的产品和工程实际差距很大，安全性、可靠性难以保证，一旦发现问题，通常是采用增大尺寸的方法来解决。这样做并没有解决实质性的问题，因为滚筒是一个复杂系统，各个部件的强度和刚度都互相影响，单方面地增加尺寸可能会给其他部件带来不利的影响，并浪费材料，成本增加等。本文以650型修井机绞车滚筒为例，运用有限元分析软件ANSYS建立滚筒的整体模型，在其正常下钻工况下进行加载、求解，然后探讨每个零部件(滚筒壳、滚筒轴、刹车毅、轮毅、加强筋等)的应力、应变。在此分析基础上，对滚筒受力较弱的部件进行优化设计，得到符合实际要求的滚筒设计方案。
建模过程中，对滚筒轴采用SOLID45单元，滚筒壳、挡板、刹车毅、轮毅、加强筋等采用SHELL63单元。由于实际结构的受力分析很复杂，为了便于计算，必须进行简化，但是简化不可避免地会引起一些计算误差。因此，采用假设时必须明确所采用的假设对于计算结果可能会有什么影响，应尽量避免假设结果影响结构的承载力。在该过程中，可对计算结果影响较小的部件(如不动件)加以简化。
650型修井机绞车滚筒由于结构比较复杂，因此采用实体建模方式进行建模。
有限元分析的目的是检查结构或构件在一定载荷条件下的响应，因此，在分析中指定合适的载荷条件是关键。在有限元分析中，广义的载荷包括边界条件和外部或内部作用力函数。在本文绞车滚筒的算例中，载荷包括滚筒表面载荷、重力和轴承约束，滚筒表面载荷又包括刹车毅摩擦力和压力及筒壳压力。
钢丝绳在滚筒壳左右端之间来回缠绕，危险位置可能有左端、中间、右端3个。因此，分3种情况按照在节点上施加集中力的方式进行施加。本文以钢丝绳在滚筒壳左端为例进行分析。
刹车带与刹车毅之间的摩擦力使得滚筒匀速转动，从而使得钻杆匀速下降，刹车带与刹车毅之间的摩擦力和压力并不是均布的，而是沿圆周方向呈指数递增，而在ANSYS中，所施加的载荷是均布的或者是线性变化的，因此需对所要施加的载荷进行简化；另外，刹车带与刹车毅之间的摩擦力属于表面切向载荷，ANSYS程序中无法直接加载，只能处理为切向的作用于节点上的集中力，所以载荷简化为周向10}以内间隔的压力和摩擦力是没有变化的，每隔10压力值就会变化一次，以离散变化的节点集中力代替连续变化的分布力。具体方法是选择刹车毅表面所有节点，将其转换到以轴的中心线为轴的圆柱坐标系中，然后施加周向力以构成摩擦力，施加径向力以构成压力。
滚筒的重力对滚筒轴等零部件应力的影响比较大，在滚筒的有限元计算中，需要施加重力载荷，ANSYS中重力载荷施加的具体方法就是在滚筒重二力方向上施加一个反向加速度。
轴承约束是绞车滚筒模型的唯一边界条件，因此，只要限制轴与轴承接触表面节点的自由度，就能施加整个滚筒模型的边界条件。滚筒轴承采用调心轴承，滚筒轴可以转动，所以轴承约束采用球坐标系来实现。
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