方坯拉矫机的有限元分析及结构改进

发布时间：2020-09-11 08:47

　　方坯拉矫机作为连续铸钢的关键设备之一,对铸坯的质量、连铸生产线的工作效率有着直接的影响,现代连铸技术的发展对拉矫机的要求越来越高、也越来越严格。连续铸钢过程中,随着长时间的工作,且工作环境的高温、多尘以及自身的振动、疲劳和发热等因素的影响,拉矫机的主动辊、上横梁和拉杆易出现变形、龟裂等现象,为保证拉矫机的正常工作,对拉矫机进行有限元分析及结构改进将具有重要的现实意义。本文以某钢厂方坯拉矫机为研究对象。首先,利用Pro/Engineer软件对方坯拉矫机主要零件进行了三维建模、模拟装配,在此基础上对其运动过程进行动画演示,清晰的展示了拉矫的工作过程;其次,从振动损坏和强度校核的角度出发,将三维模型导入ANSYS软件中,通过ANSYS软件对主动辊、上横梁和拉杆进行模态分析和静力分析,确定其固有频率和最大应力、应变,由模态分析可知主动辊、上横梁和拉杆的固有频率分别为679.32Hz、68.103 Hz、23.086 Hz,均大于电机的转动频率,因此不会发生共振,由有限元静力分析可知,主动辊、上横梁和拉杆的最大应力、应变分别为94.8MPa、0.086mm;70.5MPa、0.634mm;25.7MPa、1.69mm,强度均满足使用要求,但由主动辊的静力分析结果可观察到在辊肩的第一阶梯部位明显的出现了应力集中现象,在此部位主动辊的损坏程度明显偏高;最后,对主动辊进行结构改进并提出改进方案,即在主动辊的辊肩第一阶梯部位加筋板和加凸台,通过对两种改进方案后的主动辊的静力分析可知,加筋板后的最大应力为73.3 MPa、最大应变为0.0668mm,加凸台后的最大应力为61.7 MPa、最大应变0.0562mm,其最大应力、应变较改进前有所减小,应力集中现象得到明显改善,可以提高主动辊的使用寿命。进一步比较两种方案可知,方案二加凸台的效果优于方案一加筋板。本课题的研究不仅对生产实践具有重要的指导意义,而且对理论研究具有一定的参考价值。
【学位单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF341.6

【参考文献】