热浸镀锌卷取机关键部件变形分析与结构改进

发布时间：2017-08-25 20:19

  本文关键词：热浸镀锌卷取机关键部件变形分析与结构改进

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【摘要】：本文针对某公司冷轧热镀锌线卷取机所使用的卷筒自投产后实际工作时出现扇形板矩形齿断裂,导致卷筒在卸卷时不能正常缩径,从而无法自动卸卷,阻碍正常的成品卷生产这一问题做了分析研究。通过查阅大量技术文献,总结国内外的各类研究方法,根据工作中的受力状况选取并计算力能参数,然后利用有限元分析软件对卷筒的核心部件扇形板和芯轴的受力和变形情况进行分析,从而找到应力和变形较大的薄弱部位。参考各种卷筒结构的优缺点,针对薄弱部位进行重新优化改进,提出新型的卷筒结构,从而设计出新式的扇形板和芯轴。再运用有限元软件对新设计出的扇形板和芯轴进行应力和变形分析,用以验证改善后的效果。最后通过对试制出的产品做实验,用实验数据进一步验证方案改善后的效果。本文的主要内容如下：(1)通过查阅大量的参考文献,列举了国内外专家学者对于卷取机的研究方法。为解决卷取机扇形板矩形齿断裂的问题,决定采用有限元方法进行受力和变形分析。(2)分析卷筒的组成及工作原理,找出了关键部件扇形板和正四棱锥轴,接着分析计算主要的力能参数,应用ANSYS Workbench有限元分析软件对改善前扇形板和芯轴进行应力和变形的有限元分析,找出应力和变形较大的相对薄弱部位,然后对薄弱部位的结构进行分析。(3)综合各类常用卷筒结构的优缺点,根据前面对卷筒核心部件扇形板和芯轴的受力和变形的薄弱部位的有限元分析结果,提出新型卷筒的结构方案,并比较新型卷筒与原有卷筒在设计上的不同之处及优缺点。(4)对新型卷筒进行受力分析和计算,然后对其进行强度校核,再进一步应用有限元分析软件对改善后卷筒的关键部件扇形板和芯轴进行有限元分析,验证方案的可行性,接着通过各项性能试验进一步验证改善后的效果。
【关键词】：卷取机 卷筒 芯轴 扇形板 有限元分析 优化改进
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG333.24
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 绪论14-24
• 1.1 研究的背景和意义14-18
• 1.2 国内外研究现状18-21
• 1.3 研究内容21-24
• 第2章 卷筒关键部件的受力变形分析24-48
• 2.1 卷筒的组成及工作原理分析24-25
• 2.2 力能参数的计算25-35
• 2.2.1 卷取张力的计算25-28
• 2.2.2 卷筒径向压力的计算28-29
• 2.2.3 利用差分法计算卷筒单位压力29-32
• 2.2.4 卷筒直径的确定32-33
• 2.2.5 利用弹性力学理论计算带卷的内层切应力33-34
• 2.2.6 主要技术参数的确定34-35
• 2.3 有限元方法介绍35-37
• 2.4 有限元分析软件ANSYS Workbench37-38
• 2.5 建模及导入有限元软件38-39
• 2.5.1 关键零部件的几何建模38-39
• 2.5.2 模型导入39
• 2.6 改善前扇形板的结构静力有限元分析39-43
• 2.6.1 结构静力分析介绍39-40
• 2.6.2 改善前扇形板有限元模型的建立与分析40-43
• 2.7 改善前芯轴的有限元受力分析43-46
• 2.7.1 模型的建立43-44
• 2.7.2 载荷的确定和施加44-45
• 2.7.3 应力分析45-46
• 2.8 本章小结46-48
• 第3章 镀锌线卷取机卷筒的设计48-56
• 3.1 各类卷筒的结构方案48-52
• 3.1.1 实心式卷筒48
• 3.1.2 四棱锥式卷筒48-50
• 3.1.3 八棱锥式卷筒50-52
• 3.2 新型卷筒的结构方案52-55
• 3.3 本章小结55-56
• 第4章 卷筒的受力分析及校核56-74
• 4.1 卷筒径向压力的计算56-61
• 4.1.1 卷筒径向压力的计算方法56-59
• 4.1.2 卷筒径向压力的计算59-61
• 4.2 卷筒整体受力分析61-64
• 4.2.1 卷筒的材料61
• 4.2.2 卷筒的强度计算61-64
• 4.3 改善后扇形板的有限元分析64-68
• 4.3.1 模型的建立64-66
• 4.3.2 载荷的确定和施加66-67
• 4.3.3 应力分析67-68
• 4.4 改善后芯轴的有限元分析68-72
• 4.4.1 模型的建立68-70
• 4.4.2 载荷的确定和施加70
• 4.4.3 应力分析70-72
• 4.5 产品的实验分析72-73
• 4.5.1 改善后情况72
• 4.5.2 斜楔斜面的锥度72
• 4.5.3 卷筒胀缩时的启动压力值及磨损量72-73
• 4.6 本章小结73-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-82
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目82-83
• 学位论文评阅及答辩情况表83

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本文编号：738089