四輥卷板機作為容器類制造企業(yè)常用的金屬板材卷制成形設備,雖然其結構復雜、重量大,但是卷制成形工藝通用性強,操作簡單、對中方便。因此,對四輥卷板機的需求量逐漸增加,對其加工精度的要求也相應提高。本文以企業(yè)在重型壓力容器制造中所需的大型四輥卷板機為研究對象,確定了其關鍵部件的結構設計方法,對卷板機結構組成、卷制成形原理及工藝過程進行研究分析;同時,為了確保卷板機結構的正確性和可靠性,對卷制過程中的卷圓和預彎工況,進行了工藝參數(shù)的計算,并針對滿載工況(預彎)工作輥的強度、剛度進行校核;利用Workbench軟件對高機架、底座和工作輥的強度和剛度進行了有限元分析。首先,分析了板材彎曲理論及板材彎曲的變形特點,確定板材回彈前中性層所在位置的彎曲半徑、彎曲力矩、卷板力的大小以及上輥所需的驅動功率等工藝參數(shù)為板材彎曲成形工藝的主要參數(shù)。其次,通過分析對稱式三輥卷板機、不對稱式三輥卷板機及四輥卷板機的原理與結構,選定四輥卷板機為重型壓力容器制造企業(yè)選擇的理想彎卷設備。并對四輥卷板機的卷制成形工藝過程進行了理論分析,明確其卷制工藝流程主要包括對中、預彎、卷圓和矯圓幾個步驟,卷板機的關鍵部件主要包括工作輥(上輥、下輥和兩條側輥)、高機架和底座,以此為依據(jù)確定了四輥卷板機關鍵部件的設計方案。再次,分別計算工作輥在卷圓和預彎工況所承受載荷和上輥驅動功率,通過計算對比可得,預彎時各輥所受載荷最大,卷圓時上輥的驅動功率最大,并以此來確定主電機輸入功率的范圍。在此基礎上,采用傳統(tǒng)的計算方法分別對預彎工況下上輥、下輥以及側輥進行強度與剛度的校核,結果表明設計方案中設定的軸輥結構尺寸合理。最后,建立其各個結構及零件的三維模型,針對卷板機在預彎工況下底座、工作輥以及高架機的受力情況進行有限元分析,利用Workbench軟件對底座、工作輥以及高機架進行模型的導入、劃分網(wǎng)格、載荷添加以及求解,得出其應力和變形云圖。由分析結果可知,各個工作輥在預彎時的變形量很小,最大應力值遠遠低于材料的屈服強度,此結果與理論計算結果相吻合,證明其輥身材料富余,在保證工作輥軸頸強度與剛度的同時,可以考慮減小下輥及側輥的輥身尺寸;高機架最大應力雖然在安全范圍之內(nèi),但是機身存在應力分布不均現(xiàn)象,其內(nèi)側應力值大于外側應力值,在其設計的過程中應該對這些部位特殊處理;同時指出底座在預彎時結構的薄弱環(huán)節(jié),對底座的結構進行改進,為了增加結構的強度,增加了筋板,并對改進后的結構加以驗證,分析得到其最大應力與變形量都大幅度減少。通過該課題的研究,給出了四輥卷板機關鍵部件結構的設計方案及其設計時的質量控制點,為將來卷板機等大型設備組成結構的更合理設計提供了一種思路,達到提高設備結構性能及精度、節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。
【學位單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG315
【部分圖文】：

下輥直徑≥φ1190mm（60CrMnMo HB260-300）側輥直徑≥φ960mm （60CrMnMo HB260-300）(2) 板材卷制溫度約為 20℃時1) 板材屈服極限 345MPa2) 卷板最大厚度 225mm3) 預彎最大厚度 200mm4) 卷板最大寬度 3000mm5) 滿負荷時最小卷筒直徑φ4000mm(3) 液壓系統(tǒng)最大工作壓力 31.5MPa(4) 卷板機可滿足冷卷，溫卷、高溫(≤1050℃)卷制(5) 卷板機具備卷錐裝置，可卷制≤120o錐體，對應板厚 100mm、板寬 1500mm2.5.2 卷板機結構組成及關鍵部件參數(shù)設計方案以上述技術規(guī)格為標準所設計的四輥卷板機主要由下述 11 個部分構成，如圖 2.8所示：

- 31 -圖 3.3 上輥受力圖輥的受力圖，滿載時上輥受 65813KNa力F ,均布在軸輥的工作反力的計算[52]: 6631.43 10 (N)31.63 10 NABRR 處的彎矩： 9= 292 9.18 10 N mmAM R Ⅰ

- 34 -圖 3.4 側輥受力圖算結果可知，側輥 在 Ⅰ- Ⅰ截面處應力最大 max 247.72MPa 417MPa輥的結構尺寸達到卷板或預彎的強度要求。的剛度校核用撓度值為
【參考文獻】

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本文編號：2848252