牵引机对拉丝产品的精度稳定性研究

发布时间：2017-09-13 19:22

  本文关键词：牵引机对拉丝产品的精度稳定性研究

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【摘要】：随着全球经济的日渐复苏,我国工业得到了迅猛发展,制造业对金属线材的需求不断上升,而我国生产金属线材的拉丝机生产线的整体性能相对落后,特别是拉丝成型的主要设备牵引机的稳定性差,牵引机工作时承载部件主要为卷筒与机架,其力学性能的优劣是整个牵引机稳定性的重要体现。目前国内针对拉丝牵引机机架与卷筒的理论研究不多,本课题将力图通过对LZ8/600直进式拉丝牵引机的机架与卷筒的研究,切实提高牵引机对拉丝产品的的精度稳定性,本文主要作了以下几方面的研究:(1)在大量阅读与分析国内外相似产品的研究现状后,以提高牵引机的精度稳定性为目的,确定了本文的研究内容。(2)结合拉丝牵引机的作业特点,提出了牵引机相关的稳定性要求与设计参数,对拉拔力及负载力矩进行了详细的计算和校核,在确定了拉丝牵引机的整体布局方案后,对拉丝牵引机的工作原理进行了阐述,最后在工程制图软件UG中完成了牵引机整机虚拟样机的装配。(3)首先对卷筒的失效形式及原因进行了介绍,通过对卷筒的力学模型进行分析,揭示了圆柱卷筒类零件在受压缩应力下的变形机理,得到了卷筒旋转时压应力的计算公式,为卷筒的有限元分析与优化设计在理论上奠定了基础。(4)分别通过大型有限元软件ANSYS Workbench、HyperMesh完成了拉丝牵引机的卷筒、机架的有限元仿真分析与屈曲稳定性分析,提出了机架的稳定性改进方案,同时也为卷筒的结构优化提供了理论依据。(5)在确保不降低卷筒精度稳定工作的前提下,对卷筒进行了结构优化,最终得到了卷筒理论上的最优解,卷筒的重量减轻了15.3%,表面应力降低了18.9%;为验证优化结果的可行性,对卷筒设计变量进行了从新赋值建模、仿真分析,失稳临界载荷提高了18.8%。(6)通过拉丝牵引机的空转试验、断线检测、表面裂纹探伤等检测试验,验证了优化改进后牵引机的精度稳定性。
【关键词】：拉丝牵引机 卷筒 机架 稳定性分析 结构优化
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG355
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 拉丝机的应用10-11
• 1.1.3 拉丝产品缺陷问题11-12
• 1.2 拉丝牵引机国内外研究现状12-15
• 1.2.1 拉丝牵引机国内外发展现状12-13
• 1.2.2 卷筒国内外研究现状13-15
• 1.2.3 机架国内外研究现状15
• 1.3 课题研究的目的及意义15-16
• 1.4 课题的主要研究内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第二章 直线式拉丝牵引机18-25
• 2.1 拉拔工艺概述18
• 2.2 拉丝牵引机精度稳定性要求18-19
• 2.3 拉丝牵引机相关设计参数19-23
• 2.3.1 拉拔力的计算19-21
• 2.3.2 负载力矩的计算21-22
• 2.3.3 拉拔力与负载力矩的校核22-23
• 2.4 拉丝牵引机总体结构与工作原理23-24
• 2.5 牵引机虚拟装配设计24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 卷筒的力学模型计算25-39
• 3.1 卷筒的结构及失效形式25-26
• 3.1.1 卷筒的结构25-26
• 3.1.2 卷筒的失效形式与原因26
• 3.2 钢丝压应力变化函数关系推导26-30
• 3.2.1 钢丝压应力变化函数关系26-29
• 3.2.2 钢丝张力的变化曲线29-30
• 3.3 卷筒变形微分方程30-35
• 3.3.1 梁的变形微分方程的建立30-33
• 3.3.2 卷筒的变形微分方程及其通解33-35
• 3.4 卷筒的强度分析35-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 牵引机有限元分析39-57
• 4.1 引言39
• 4.2 有限元软件概述39-40
• 4.3 卷筒的静力分析40-45
• 4.3.1Workbench与UG几何实体的导入40
• 4.3.2 卷筒的模型处理40-41
• 4.3.3 划分卷筒网格41
• 4.3.4 卷筒的边界条件与载荷41-43
• 4.3.5 计算结果分析43-44
• 4.3.6 理论计算与仿真结果的对比44-45
• 4.4 机架的有限元分析45-53
• 4.4.1 牵引机机架的组成45-46
• 4.4.2 机架的模型处理及简化46-47
• 4.4.3 机架有限元模型47-48
• 4.4.4 机架的网格划分48-49
• 4.4.5 机架约束与载荷的施加49-50
• 4.4.6 机架仿真结果分析50-51
• 4.4.7 理论计算与仿真结果的对比51-52
• 4.4.8 机架改进方案分析52-53
• 4.5 牵引机稳定性分析53-56
• 4.5.1 牵引机卷筒稳定性分析54-55
• 4.5.2 牵引机机架稳定性分析55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第五章 牵引机卷筒的结构优化57-67
• 5.1 概述57
• 5.2 卷筒优化的数学模型57-58
• 5.3 卷筒结构优化设计58-64
• 5.3.1 设计变量目标函数的选择58-59
• 5.3.2 约束条件与DOE试验59-60
• 5.3.3 卷筒响应曲面分析60-62
• 5.3.4 优化参数敏感性分析62
• 5.3.5 卷筒多目标驱动优化62-64
• 5.4 优化结果分析64-66
• 5.4.1 优化后刚度强度分析64-65
• 5.4.2 优化后稳定性分析65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 牵引机拉丝试验67-75
• 6.1 试验研究的目的与内容67
• 6.2 试验准备67-68
• 6.3 拉丝牵引机空转稳定性试验68
• 6.4 拉拔加工试验68-74
• 6.4.1 拉丝断线检测试验69-70
• 6.4.2 拉丝产品精度稳定性检测试验70-74
• 6.5 本章小结74-75
• 第七章 总结与展望75-77
• 7.1 总结75-76
• 7.2 展望76-77
• 参考文献77-80
• 附：攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果80-81
• 致谢81

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本文编号：845435