连续挤压机主轴系统液压螺母结构设计和优化
发布时间：2021-07-04 20:16
连续挤压技术主要应用于线、带、棒、板及各种型材的加工生产,是一种广泛被有色金属行业所采用的塑性加工方法。进行连续挤压生产的专用设备为连续挤压机,其中液压螺母是连续挤压机主轴系统中的核心部件,其主要作用是在主轴系统装配时使芯轴产生轴向预紧力,使轴套、挤压轮等零部件间紧密接触,通过相互之间的压力产生足够大的摩擦力以实现扭矩传输。目前所使用的液压螺母存在以下不足:由于液压螺母充压为超高油压（一般在200MPa以上）,装拆主轴系统过程中如若发生液压螺母密封圈突然失效,超高压液压油瞬时外泄极易对周围操作人员造成伤害;如若液压螺母在锁紧状态时密封圈完全失效,充压压力无法建立,将导致整个主轴系统锁死无法拆卸;另外因液压螺母的工作压力非常高,对制造液压螺母所用的材料要求十分高、且每个主轴系统上都需要安装一个液压螺母,但液压螺母除装拆主轴系统外,在连续挤压机的正常生产过程中仅起到同普通机械螺母一样的紧固作用,但液压螺母的造价远比普通机械螺母高,这就提高了连续挤压机的生产以及使用成本。针对液压螺母现存的以上不足,本文对连续挤压机主轴系统中液压螺母进行了如下主要研究工作:1.有限元模拟。首次建立包括液压螺母...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１连续挤压原理图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ??１．２连续挤压机中的液压螺母??１．２．１液压螺母简介??
?大连交通大学工学硕士学位论文???值大于实际所受应力值，所以此位置不易产生断裂危险；在内体与芯轴和锁圈分别旋合??的两处螺纹部分螺纹牙受力不均匀，特别是第一扣螺纹牙底所受应力超过了许用应力，??且部分位置应力值超过了材料的屈服强度，内体在这两个位置极易产生裂纹并各自沿应??力集中区域向内体内部延伸从而使内体断裂，所以内体这两处位置较危险。??？效应力／ＭＰａ?赢?等效瘃力／ＭＰａ??Ｉ：?▲虞?？：：?＾?＼??１?７０６?ｍｄ?７０６??７８９?鱺?７９１??（ａ）充压阶段?（ｂ）卸压阶段??等效应力／ＭＰａ?／ＭＰａ??Ｉ：??■?７６．１?■?７６．１??（Ｃ）未挤压杆料阶段?（ｄ）挤压杆料阶段??图２．１１内体等效应力分布图??Ｆｉｇ．?２．１１?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｓｔｒｅｓｓ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｎｎｅｒ?ｂｏｄｙ??？芯轴：??图２．１２为液压螺母工作阶段中芯轴应力分布图。芯轴材料为４０ＣｒＮｉＭｏＡ，其屈服??强度〇■，为８３５ＭＰａ、抗拉强度％为９８０ＭＰａ，当安全系数ｎ取１．５时其许用应力［ｅｘ］为??５５７ＭＰａ。在液压螺母工作过程中芯轴在第一扣螺纹到第一台阶部分所受应力较均匀且??低于许用应力，应力集中较严重位置在芯轴内侧轴肩、各个台阶位置、第一扣螺纹牙底??位置。芯轴内侧轴肩位置应力值超过了材料许用应力，但在该位置实际加工有圆角结构??使该位置实际应力值在许用应力以内；各台阶处存在应力集中是因为芯轴是阶梯轴台阶??２２??
且会损坏设备、伤害周围操??作人员。由于引起密封圈发生密封失效的原因众多，所以本章从优化液压螺母结构方面??着手设计了安全槽结构以提高液压螺母使用时的安全性。??４．１安全槽结构设计??在使用液压螺母时的危险时刻是在充压过程以及充压完成后未进行卸压阶段，此时??液压螺母油腔中充满高压液压油，但操作人员需要靠近液压螺母手动拧紧或松退锁圈，??如果密封圈密封失效高压液压油将沿着零件间隙向四周喷射，极易伤害到周围操作人??员。考虑到液压油压力因体积压缩而增大，所以在液压螺母外体上设计了如图４．１所示??的安全槽结构容纳发生密封失效时迅速恢复原体积的液压油，使液压油油压在安全槽中??恢复到常压。??安全槽??图４．１安全槽位置示意图??Ｆｉｇ．?４．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓａｆｅ?ｇｒｏｏｖｅ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ??４１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶轴系液压拉伸螺栓的原理及工艺[J]. 任世贵,刘雨梦,黄运佳,伍刚. 船舶设计通讯. 2018(01)
[2]螺旋桨液压螺母应力分析[J]. 屠星星,徐勇杰,朱昆. 船舶与海洋工程. 2018(02)
[3]液压拉伸器在压力容器法兰紧固中的应用[J]. 刘继国. 化工管理. 2017(18)
[4]橡胶密封圈失效分析方法探讨[J]. 王占彬,范金娟,肖淑华,刘小辰. 失效分析与预防. 2015(05)
[5]采用液压的水下法兰螺栓张紧技术研究[J]. 叶永彪,刘军,张杰,徐永昌,田丛,王立权. 石化技术. 2015(08)
[6]起重机液压系统压力阀的密封设计[J]. 肖泽民. 起重运输机械. 2015(06)
[7]大朝山水轮发电机组大轴联轴螺栓拉伸工艺改进[J]. 赵光宇. 云南水力发电. 2015(01)
[8]导弹关键舱段螺栓联接的有限元分析及预紧力研究[J]. 邱凯,曹鲁光,郇光周,马洪波. 机械设计与制造. 2015(02)
[9]船用液压拉伸器的使用与管理[J]. 王文育,张云龙. 航海技术. 2015(01)
[10]连续挤压机主轴系统有限元分析[J]. 孙倩. 门窗. 2015(01)
硕士论文
[1]TLJ400型连续挤压机芯轴强度分析与改进[D]. 冷冰.大连理工大学 2015
[2]基于热—机耦合的TLJ400连续挤压机主轴系统强度分析[D]. 孙炳晓.大连交通大学 2014
[3]连续挤压工作载荷的测试与分析[D]. 殷冲.大连交通大学 2009
[4]TLJ400型连续挤压机主轴系统研究[D]. 王颖.大连交通大学 2007
本文编号：3265466
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１连续挤压原理图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ??１．２连续挤压机中的液压螺母??１．２．１液压螺母简介??
?大连交通大学工学硕士学位论文???值大于实际所受应力值，所以此位置不易产生断裂危险；在内体与芯轴和锁圈分别旋合??的两处螺纹部分螺纹牙受力不均匀，特别是第一扣螺纹牙底所受应力超过了许用应力，??且部分位置应力值超过了材料的屈服强度，内体在这两个位置极易产生裂纹并各自沿应??力集中区域向内体内部延伸从而使内体断裂，所以内体这两处位置较危险。??？效应力／ＭＰａ?赢?等效瘃力／ＭＰａ??Ｉ：?▲虞?？：：?＾?＼??１?７０６?ｍｄ?７０６??７８９?鱺?７９１??（ａ）充压阶段?（ｂ）卸压阶段??等效应力／ＭＰａ?／ＭＰａ??Ｉ：??■?７６．１?■?７６．１??（Ｃ）未挤压杆料阶段?（ｄ）挤压杆料阶段??图２．１１内体等效应力分布图??Ｆｉｇ．?２．１１?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｓｔｒｅｓｓ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｎｎｅｒ?ｂｏｄｙ??？芯轴：??图２．１２为液压螺母工作阶段中芯轴应力分布图。芯轴材料为４０ＣｒＮｉＭｏＡ，其屈服??强度〇■，为８３５ＭＰａ、抗拉强度％为９８０ＭＰａ，当安全系数ｎ取１．５时其许用应力［ｅｘ］为??５５７ＭＰａ。在液压螺母工作过程中芯轴在第一扣螺纹到第一台阶部分所受应力较均匀且??低于许用应力，应力集中较严重位置在芯轴内侧轴肩、各个台阶位置、第一扣螺纹牙底??位置。芯轴内侧轴肩位置应力值超过了材料许用应力，但在该位置实际加工有圆角结构??使该位置实际应力值在许用应力以内；各台阶处存在应力集中是因为芯轴是阶梯轴台阶??２２??
且会损坏设备、伤害周围操??作人员。由于引起密封圈发生密封失效的原因众多，所以本章从优化液压螺母结构方面??着手设计了安全槽结构以提高液压螺母使用时的安全性。??４．１安全槽结构设计??在使用液压螺母时的危险时刻是在充压过程以及充压完成后未进行卸压阶段，此时??液压螺母油腔中充满高压液压油，但操作人员需要靠近液压螺母手动拧紧或松退锁圈，??如果密封圈密封失效高压液压油将沿着零件间隙向四周喷射，极易伤害到周围操作人??员。考虑到液压油压力因体积压缩而增大，所以在液压螺母外体上设计了如图４．１所示??的安全槽结构容纳发生密封失效时迅速恢复原体积的液压油，使液压油油压在安全槽中??恢复到常压。??安全槽??图４．１安全槽位置示意图??Ｆｉｇ．?４．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓａｆｅ?ｇｒｏｏｖｅ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ??４１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶轴系液压拉伸螺栓的原理及工艺[J]. 任世贵,刘雨梦,黄运佳,伍刚. 船舶设计通讯. 2018(01)
[2]螺旋桨液压螺母应力分析[J]. 屠星星,徐勇杰,朱昆. 船舶与海洋工程. 2018(02)
[3]液压拉伸器在压力容器法兰紧固中的应用[J]. 刘继国. 化工管理. 2017(18)
[4]橡胶密封圈失效分析方法探讨[J]. 王占彬,范金娟,肖淑华,刘小辰. 失效分析与预防. 2015(05)
[5]采用液压的水下法兰螺栓张紧技术研究[J]. 叶永彪,刘军,张杰,徐永昌,田丛,王立权. 石化技术. 2015(08)
[6]起重机液压系统压力阀的密封设计[J]. 肖泽民. 起重运输机械. 2015(06)
[7]大朝山水轮发电机组大轴联轴螺栓拉伸工艺改进[J]. 赵光宇. 云南水力发电. 2015(01)
[8]导弹关键舱段螺栓联接的有限元分析及预紧力研究[J]. 邱凯,曹鲁光,郇光周,马洪波. 机械设计与制造. 2015(02)
[9]船用液压拉伸器的使用与管理[J]. 王文育,张云龙. 航海技术. 2015(01)
[10]连续挤压机主轴系统有限元分析[J]. 孙倩. 门窗. 2015(01)
硕士论文
[1]TLJ400型连续挤压机芯轴强度分析与改进[D]. 冷冰.大连理工大学 2015
[2]基于热—机耦合的TLJ400连续挤压机主轴系统强度分析[D]. 孙炳晓.大连交通大学 2014
[3]连续挤压工作载荷的测试与分析[D]. 殷冲.大连交通大学 2009
[4]TLJ400型连续挤压机主轴系统研究[D]. 王颖.大连交通大学 2007
本文编号：3265466
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3265466.html
