大重型数控轧辊磨床头尾架及床身的分析与研究

发布时间：2017-09-04 12:35

  本文关键词：大重型数控轧辊磨床头尾架及床身的分析与研究

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【摘要】：大重型数控轧辊磨床主要用于百吨级宽厚板材支承辊、大规格汽轮机低压转子及大型钢轧辊的磨削,其特点是超大、超宽、超重。磨床头尾架及工件床身是轧辊工件的重要支撑结构,其综合刚度的大小在顶磨加工过程中决定了工件的定位精度。在自身重力、切削力、夹持力的作用下,其主要结构不仅会产生自变形,还会由于零部件之间的接触作用而产生相应的接触变形从而对加工精度产生一定影响。本课题以MK84160数控轧辊磨床结构为基础,针对其顶磨加工的情况,将有限元分析方法引用至结构的分析、改造、优化之中,在保证加工工件定位精度及稳定性的前提下,将最大顶磨工件质量由40t提升至100t。研究内容及方法为:(1)通过实际参与企业设计以及利用理论分析,确定其工作原理、结构形式、技术特点以及受力情况,明确改造和优化的目标。(2)利用Solidedge对磨床结构进行三维建模并导入至ABAQUS/CAE环境中。通过现有MK84160结构顶磨40t轧辊工况下的有限元分析结果与实际情况的对比,确定针对该类型磨床分析中有限元建模关键参数的选择原则、网格划分的方法、相互作用关系及边界条件的定义等。同时探究提高分析精度,降低分析成本的手段。最终建立完整成套的分析方法框架。(3)加载100t轧辊,通过分析计算结果并结合实际工况需求,确定头尾架结构的薄弱环节,完成结构的改造和优化。(4)进一步讨论顶紧力在轧辊顶磨加工过程中的作用,探究顶紧力在有限元分析中的施加方式。根据分析结果绘制顶紧力对顶尖接触面积、轧辊定位以及箱体应力的影响曲线,最终确定最佳顶紧力范围。(5)分析头尾架及床身结构的动态特性,验证结构改造优化的合理性并提出提高磨床稳定性的建议。确定磨床最终改进结构。
【关键词】：轧辊磨床 顶磨 有限元 顶紧力 优化设计
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG596
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第1章 绪论7-15
• 1.1 引言7-8
• 1.2 大重型数控轧辊机床国内外研究现状及发展趋势8-12
• 1.2.1 国外大重型数控轧辊磨床研究现状8-9
• 1.2.2 国内大重型数控轧辊磨床研究现状9-11
• 1.2.3 大重型数控轧辊磨床发展趋势11-12
• 1.3 课题来源12-13
• 1.4 研究目的及意义13
• 1.5 研究内容及方法13-14
• 1.6 本章小结14-15
• 第2章 大重型数控轧辊顶磨磨床15-21
• 2.1 现有MK84160轧辊磨床整体结构15
• 2.2 工件支顶结构15-18
• 2.3 现有机床主要技术参数18
• 2.4 现有承载及受力情况18-19
• 2.5 结构改进的方向以及预达到的效果19-20
• 2.6 本章小结20-21
• 第3章 结构分析方法的确定及比较21-46
• 3.1 有限元分析介绍21-22
• 3.2 ABAQUS软件介绍22-23
• 3.3 磨床分析技术路线23-24
• 3.4 有限元模型建立准则24-33
• 3.4.1 三维模型的建立及模型简化24-28
• 3.4.2 定义材料28-29
• 3.4.3 定义分析步29
• 3.4.4 定义相互作用29-31
• 3.4.5 定义边界条件及载荷31-32
• 3.4.6 网格划分32-33
• 3.5 磨床附件分析及排除33-36
• 3.5.1 头架附件分析34-35
• 3.5.2 尾架附件分析35-36
• 3.6 工件加载方式的比较及确定36-45
• 3.6.1 静、动态分析步的选择36-38
• 3.6.2 初期顶紧方案的选择38
• 3.6.3 轧辊加载的方法38-39
• 3.6.4 ABAQUS中顶尖与顶尖孔接触的建立39-41
• 3.6.5 单独进行头尾架加载分析的简化及验证41-45
• 3.7 本章小结45-46
• 第4章 轧辊磨床头尾架结构的分析及改造46-68
• 4.1 磨床结构改造及优化的目标46
• 4.2 100t轧辊的加载分析46-50
• 4.2.1 头架加载分析46-48
• 4.2.2 尾架加载分析48-50
• 4.3 尾架结构改造50-58
• 4.3.1 结构改造的必要性50-51
• 4.3.2 受力分析及理论计算51-54
• 4.3.3 尾架箱体结构改造54-56
• 4.3.4 结构改造后的力学分析56-58
• 4.4 头架结构优化58-66
• 4.4.1 头架结构优化的目标58
• 4.4.2 结构优化方案的对比及确定58-65
• 4.4.3 结构优化后的力学分析65-66
• 4.5 本章小结66-68
• 第5章 最佳顶紧力的讨论和确定68-83
• 5.1 工况中顶紧力施加的过程68
• 5.2 顶紧过程在有限元分析中实现方式的对比及确认68-71
• 5.3 最佳顶紧力的确定71-79
• 5.3.1 前置分析71-72
• 5.3.2 加载分析72-73
• 5.3.3 顶紧力对顶尖接触面积的影响73-76
• 5.3.4 顶紧力对轧辊被支撑点位移的影响76-78
• 5.3.5 顶紧力对箱体强度的影响78-79
• 5.3.6 最佳顶紧力范围的确定79
• 5.4 最佳顶紧力下床身及支撑附件的强度校核79-82
• 5.4.1 头架床身强度校核79-80
• 5.4.2 尾架床身及支撑附件的强度校核80-82
• 5.5 本章小结82-83
• 第6章 磨床的动态分析83-91
• 6.1 模态分析理论83-85
• 6.2 头架模态分析85-88
• 6.3 尾架模态分析88-89
• 6.4 床身模态分析89-90
• 6.5 本章小结90-91
• 第7章 全文总结与展望91-94
• 7.1 全文总结91-92
• 7.2 研究展望92-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-98
• 在校期间的研究成果及发表的学术论文98-99

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本文编号：791610