大型冷轧管机结构设计校核及优化分析

发布时间：2019-10-30 17:58

【摘要】：冷轧管机对管材进行加工的同时能够改善毛管内外表面的尺寸精度及质量,是目前无缝钢管制造的主力设备。冷轧管机机架是轧管机最基础的部件,承受了轧制过程中全部的轧制力。本文在对轧机机架的研究现状及进展进行分析的基础上,对某所LG730大型冷轧管机进行了整机设计校核及机架结构的优化分析。在三维造型软件Solid Works中建立LG730大型冷轧管机三维模型,以有限元分析软件MSC.marc作为分析工具对轧机进行有限元仿真,以最大轧制力2000t进行加载,得到整机变形及应力分布规律,同时对轧机刚度和机架强度进行校核;然后分别以不同预紧力加载探究预紧力对整机变形及应力分布的影响规律;对机架进行网格细化研究网格数量对分析结果的影响程度,确定分析结果的可行性;研究了整机刚度及机架强度随机架立柱断面积、机架宽度和厚度的变化规律,据此进行优化设计确定合理的机架立柱断面积及宽度厚度值;对机架危险位置的结构进行优化设计,提出优化方案并对比优化前后机架的应力分布变化情况,确定机架危险位置的合理结构设计;提出降低机架重量的结构优化设计方案,并就各方案在降低重量及对系统刚度强度的影响程度方面,确定各方案的可行性及有效性,使设计能够在不降低整机刚度和机架强度的同时实现减重;最后以MSC.fatigue疲劳分析软件为工具,结合疲劳分析理论的知识对机架进行疲劳寿命的预测。
【图文】：

第 2 章 LG730 冷轧管机结构力学分析架底座是固定在地面上的，，所以其位移边界条件为机架底座的固定边界条件如图2-1a）所示。本模型中轧制力施加在上下轧辊的相对面上，上轧辊上的力沿 Y 轴正方向，下轧辊上的力沿 Y 轴负方向，最大轧制力为 20000KN，其施加情况如图 2-1b）和 2-1c）所示。轧机预紧力为 300MPa。

鋩跬?2-1 LG730 轧机模型边界条件及轧制力施加情况2.4.4 整机仿真结果分析机架在最大轧制力 20000KN 的作用下其等效应力分布情况如图 2-2 所示。从图2-2a）中可以看出，最大等效应力出现在牌坊与联接销轴的接触面上，其大小为132.0MPa。而机架的危险位置位于牌坊与上横梁接触处的圆角部位，该处等效应力分布情况如图 2-2 b）所示，其最大应力值为 106.9MPa。对于其余的应力比较集中的部位，皆为机架与连杆的接触应力。a）机架等效应力分布 b）危险位置放大图 2-2 机架等效应力分布及危险位置放大图 2-3 和图 2-4 分别为机架最大主应力和最小主应力分布图，从图中可以看出机架最大主应力为 128.7MPa，最小主应力为-108.2MPa，其位置与机架等效应力最大位置相同，都是牌坊与销轴的
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333.8

【参考文献】

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本文编号：2553896