新型万能轧机关键部件的设计与研究

发布时间：2017-10-09 21:04

  本文关键词：新型万能轧机关键部件的设计与研究

  更多相关文章： H型钢 万能轧机 Workbench 多目标优化 模态分析

【摘要】：随着国民经济对型钢产量和品种要求的不断提高,型钢轧制设备的更新和配套显得尤其重要。同时我国提出的“转型发展”、“节能降耗”等政策性目标,倒逼钢铁生产工业应用或开发出符合时代要求的先进的轧制设备。在对传统型钢轧机研究和生产全面分析的基础上,本课题提出了一种新型H型钢万能轧机,可以有效地提高生产效率,节约设备投资成本,减少换辊和磨辊量。该课题的提出是转型发展的需要,是节能降耗的需要,所以课题的提出具有相当的必要性,必将为型钢的轧制技术带来一股清新的空气。本论文主要针对新型轧机的关键机构进行了设计和研究,主要内容有以下几点:(1)围绕H型钢轧制设备转型和升级这一主题,本文首先提出了一种新型的H型钢万能轧机,可以实现四个轧辊的集中统一传动,同时也能够完成各辊的独立压下调节,从而在轧制过程中可以在线补偿轧辊磨损量,实现精密轧制。(2)文章简单介绍了新型万能轧机的轧制与调节原理,采用三维软件SolidWorks对该新型H万能轧机的关键部件(交叉梁、轴承座、轧辊、锥齿轮等)进行了立体建模并装配。(3)由于机构的高度对称性,以及考虑到水平辊受到的轧制力要比立辊的大,所以本文选取了上1/4装配体进行了有限元分析,采用ANSYS Workbench软件分析了该部分的变形情况,校核了该部分的结构强度。(4)针对原有设计装配和拆卸比较繁琐的弊端,本文进行了改进,并对改进后的装配体上1/4部分进行了有限元分析,将分析结果与原机构进行了对比。在此基础上,运用Workbench软件继续对改进后的机构进行了多目标优化。(5)机构投产后将持续应用于运动的工况下,为了避免共振现象的发生,提高H型钢生产的稳定性和设备的寿命,本文对上1/4装配体进行了AWE环境下的模态分析,提取了前六阶阶固有频率和各频率下的相应振型,为机构各种动态特性的研究打下了基础。
【关键词】：H型钢 万能轧机 Workbench 多目标优化 模态分析
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 热轧H型钢生产设备现状12-15
• 1.1.1 H型钢轧机类型12-14
• 1.1.2 H型钢万能轧机14-15
• 1.2 H型钢主要轧制方式15-18
• 1.2.1 普通二辊式或三辊式轧制法15
• 1.2.2 单架万能轧机轧制法15-16
• 1.2.3 万能轧机组轧制法16-18
• 1.3 课题研究的目的和意义18-19
• 1.4 课题研究的内容及技术路线19-20
• 1.4.1 课题研究的内容19-20
• 1.4.2 课题研究的技术路线20
• 1.5 本章小结20-22
• 第2章 新型万能轧机设计方案及关键部件建模22-30
• 2.1 新型万能轧机的设计方案22-23
• 2.2 新型万能轧机的特点和原理23-25
• 2.2.1 结构特点23-24
• 2.2.2 调节原理24
• 2.2.3 轧制特点24-25
• 2.3 关键机构的三维造型25-29
• 2.3.1 SolidWorks软件简介与特点25-26
• 2.3.2 宽、窄腿梁26-27
• 2.3.3 轧辊27-28
• 2.3.4 轴承座28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 基于Workbench的有限元分析30-44
• 3.1 有限元分析方法30-32
• 3.1.1 有限单元法的产生与发展30-31
• 3.1.2 有限元分析步骤31
• 3.1.3 Workbench软件简介31-32
• 3.2 基于艾克隆德公式的轧制力计算32-34
• 3.2.1 基于艾克隆德公式的平均单位压力计算33-34
• 3.2.2 轧件与轧辊接触面积及轧制总压力34
• 3.3 机构强度和刚度有限元分析34-43
• 3.3.1 建立关键机构的有限元模型34-36
• 3.3.2 设置材料属性36
• 3.3.3 划分单元格36-37
• 3.3.4 载荷的施加和约束条件的确定37-39
• 3.3.5 有限元计算结果的分析39-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 机构的改进和优化44-62
• 4.1 关键机构的改进44-49
• 4.1.1 改进后机构的三维模型44-46
• 4.1.2 改进后模型的有限元分析46-49
• 4.2 基于Workbench的优化49-52
• 4.2.1 优化设计的分类50-51
• 4.2.2 优化设计的数学模型51-52
• 4.2.3 AWE优化步骤52
• 4.3 关键机构的优化过程52-61
• 4.3.1 输入输出参数的选择52-54
• 4.3.2 实验设计54-56
• 4.3.3 响应曲面分析56-59
• 4.3.4 多目标优化59-61
• 4.3.5 优化结果整理和分析61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 关键机构的模态分析62-74
• 5.1 结构模态分析62-65
• 5.1.1 机构模态分析的概念62-63
• 5.1.2 模态分析的基本假设63
• 5.1.3 模态分析的应用63-64
• 5.1.4 模态分析的理论基础64-65
• 5.2 基于Workbench的模态分析65-73
• 5.2.1 AWE环境下的模态分析步骤65-66
• 5.2.2 模型边界条件的建立66-67
• 5.2.3 模态分析的结果67-72
• 5.2.4 结果分析72-73
• 5.3 本章小结73-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 作者简介80
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的课题80-81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谭峰;殷国富;方辉;姬坤海;王亮;;基于ANSYS Workbench的微型数控车床主轴动静态性能分析[J];组合机床与自动化加工技术;2015年04期

2 叶建华;高诚辉;江吉彬;;基于遗传算法的三维模型匹配方法[J];图学学报;2015年01期

3 李华奎;;组合式轧机机架结构有限元模拟分析[J];甘肃科技;2015年01期

4 刘U喰，

本文编号：1002385