本文關(guān)鍵詞：大重型數(shù)控軋輥磨床軸系及頂尖組件的分析與研究

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【摘要】：頂磨式數(shù)控軋輥磨床較傳統(tǒng)的托磨式數(shù)控軋輥磨床,因其高效率、高精度和高可靠度而受到軋輥使用客戶的青睞,具有更廣闊的市場前景和發(fā)展空間。主軸系統(tǒng)及頂尖組件是大重型頂磨式數(shù)控軋輥磨床支頂結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的部分,其結(jié)構(gòu)的強度、剛度影響著機床的整體性能,將直接反應到工件磨削精度上。本文以險峰機床廠正研發(fā)的MK84型頂磨式數(shù)控軋輥磨床為主體,取其頂尖組件和主軸系統(tǒng)及100t軋輥為對象,以有限元軟件ABAQUS為工具,有限元法為理論支撐展開分析研究工作。主要研究工作及成果有以下5個方面:(1)分析頂尖承載能力與其影響因素的關(guān)系。以磨床頂尖為對象,運用控制變量法,采用多組CAE分析模型分析頂尖角度、頂尖與頂尖孔配合長度和頂尖摩擦副間摩擦因數(shù)3個因素對頂尖承載能力的影響規(guī)律。以應力、變形量、應變和接觸力等為承載能力指標,將指標數(shù)據(jù)擬合出對應的趨勢曲線,對各指標曲線進行研究并得出各影響因素的最佳設(shè)計區(qū)間。(2)分析頂尖在100噸軋輥工況下的受力變形情況。創(chuàng)建頂尖承載100噸軋輥的動態(tài)接觸仿真分析模型,模擬軋輥以10r/min速度旋轉(zhuǎn),分析頂尖的應力應變、變形受力等情況,得出頂尖頭部懸伸端變形量較大,在工況下承受交變應力,應力集中于砂輪越程槽,是頂尖的斷裂危險截面。(3)頂尖結(jié)構(gòu)優(yōu)化。對頂尖靜力學結(jié)果進行分析,現(xiàn)有頂尖存在應力集中和變形量過大等問題,薄弱環(huán)節(jié)為砂輪越程槽和懸伸端長度。以頂尖直徑、砂輪越程槽處倒圓半徑和懸伸長度為設(shè)計變量,采用等步長搜索優(yōu)化方法,對頂尖進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,改善了砂輪越程槽應力集中分布的情況,將最大變形量降低了48.54%。(4)主軸系統(tǒng)靜力學分析。以軋輥磨床主軸為對象,研究主軸在承載100t軋輥時應力分布及變形規(guī)律,應力較大區(qū)域位于前端,后段實心區(qū)域應力較小,存在較大優(yōu)化空間。主軸中部、后端固定的支撐方式,導致了前彎曲、后上翹的變形形態(tài)。(5)主軸拓撲優(yōu)化。采用ABAQUS基于條件的優(yōu)化算法,對主軸后段強度貢獻較小的內(nèi)部材料區(qū)域進行拓撲優(yōu)化。優(yōu)化后,得到了剛度最佳的空心主軸結(jié)構(gòu),質(zhì)量(3噸)減少了27.6%,約0.83噸。主軸的拓撲優(yōu)化結(jié)構(gòu)可為后續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及二次開發(fā)提供參考。
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG596

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本文編號：1254910