电镍导电棒六斜辊转毂矫直机参数设计及优化

发布时间：2021-04-19 14:38

镍作为一种性能好、功能多的金属材料,与人类生活息息相关,广泛应用于各行各业。当今世界对于镍的生产依然以传统电解精炼为主,依靠电流通过导电棒由吊耳流向种板。但是,工作过程中导电棒容易发生弯曲变形。变形过大的导电棒会影响电镍的生产质量和生产效率,甚至引起安全事故。镍电解行业每年都会有大量导电棒因为弯曲变形严重而成为废品,直接增加了金属镍的生产成本,也浪费了社会资源。因此,应当及时对弯曲的导电棒进行矫直。目前国内部分镍电解企业还缺乏针对导电棒的专用矫直设备,更没有对导电棒矫直问题进行系统研究。本课题以国内某大型镍冶炼厂中电镍导电棒易发生弯曲变形为研究背景,通过设计研发专用的斜辊转毂矫直机解决该问题。该型导电棒为尺寸Φ36×3×1350mm3的紫铜圆管。本文综合运用金属弹塑性弯曲理论和相关矫直理论进行理论研究,分析变形下应力应变的关系和矫直过程中曲率变化,得到理想金属材料和强化金属材料圆管的弯矩比计算公式、矫直力作用模型,计算了辊腰直径、辊距等主要结构参数和压下量、矫直速度等关键工艺参数,着重探讨了辊型曲线,并设计了MATLAB可视化软件。在上述研究的基础上,运用DEFORM-3D有限元模拟仿真分析软件对矫直过程进行数值模拟分析,主要观察稳定矫直阶段导电棒等效应力大小及分布情况和矫直后导电棒直线度。采用单一变量法分别研究辊腰直径和辊子斜角对矫直效果的影响,并进行四因素(辊距、压弯量、拉料速度、转毂转速)三水平的正交试验,通过直观分析得到较优的参数组合。根据理论研究设计实验样机,实际测量了100根电镍导电棒经其矫直前后的弦长和挠度,结合图表对比矫直前后的弯曲曲率和直线度,并分析了实验结果和仿真结果产生偏差的原因。结果表明,该矫直机设计合理,性能稳定,满足企业生产需求。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG333.23

文章目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 课题的研究背景

1.1.1 问题的提出

1.1.2 解决方案

1.2 课题的研究现状

1.2.1 矫直技术

1.2.2 矫直机简介

1.2.3 国内外矫直技术发展及现状

1.3 课题的研究意义

1.4 课题的研究内容

第二章金属材料弹塑性弯曲理论基础

2.1 弯曲变形与应力

2.2 弯曲变形与曲率变化

2.3 弯曲变形与弯矩比

2.3.1 理想金属材料圆管的弯矩比计算

2.3.2 强化金属材料圆管的弯矩比计算

2.4 弯曲变形与矫直力

2.5 本章小结

第三章斜辊转毂矫直机矫直原理与关键参数设计

3.1 基本结构参数的设计

3.2 工艺参数的设计

3.2.1 压弯量的制定

3.2.2 压扁量的制定

3.2.3 矫直速度的制定

3.2.4 辊子斜角的制定

3.3 矫直辊辊型研究

3.4 MATLAB可视化软件

3.4.1 MATLAB简介

3.4.2 编写可视化软件

3.4.3 计算结果

3.5 本章小结

第四章电镍导电棒矫直过程的数值模拟及参数优化

4.1 有限元基本理论

4.2 DEFORM-3D软件介绍

4.3 有限元模型的建立及矫直过程模拟

4.3.1 建立实验样机简化模型

4.3.2 设置初始条件

4.3.3 模型导入及定义材料

4.3.4 划分网格

4.3.5 运动设置

4.3.6 体积补偿

4.3.7 接触关系设置

4.3.8 模拟控制设置

4.3.9 求解与后处理

4.4 辊腰直径对矫直效果的影响

4.5 辊子斜角对矫直效果的影响

4.6 基于正交试验的矫直效果参数优化

4.6.1 正交试验简介

4.6.2 正交试验步骤

4.6.3 正交试验直观分析

4.7 本章小结

第五章实际矫直实验分析

5.1 实验主要内容

5.2 实验目的

5.3 实验设备与器材

5.4 实验数据提取

5.5 实验结果分析

5.6 本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表学术论文

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