發(fā)布時(shí)間：2020-10-20 05:06

　　 四輥卷板機(jī)作為容器類制造企業(yè)常用的金屬板材卷制成形設(shè)備,雖然其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大,但是卷制成形工藝通用性強(qiáng),操作簡(jiǎn)單、對(duì)中方便。因此,對(duì)四輥卷板機(jī)的需求量逐漸增加,對(duì)其加工精度的要求也相應(yīng)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(jī)為研究對(duì)象,確定了其關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,對(duì)卷板機(jī)結(jié)構(gòu)組成、卷制成形原理及工藝過程進(jìn)行研究分析;同時(shí),為了確保卷板機(jī)結(jié)構(gòu)的正確性和可靠性,對(duì)卷制過程中的卷圓和預(yù)彎工況,進(jìn)行了工藝參數(shù)的計(jì)算,并針對(duì)滿載工況(預(yù)彎)工作輥的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行校核;利用Workbench軟件對(duì)高機(jī)架、底座和工作輥的強(qiáng)度和剛度進(jìn)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(diǎn),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(qū)動(dòng)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(duì)稱式三輥卷板機(jī)、不對(duì)稱式三輥卷板機(jī)及四輥卷板機(jī)的原理與結(jié)構(gòu),選定四輥卷板機(jī)為重型壓力容器制造企業(yè)選擇的理想彎卷設(shè)備。并對(duì)四輥卷板機(jī)的卷制成形工藝過程進(jìn)行了理論分析,明確其卷制工藝流程主要包括對(duì)中、預(yù)彎、卷圓和矯圓幾個(gè)步驟,卷板機(jī)的關(guān)鍵部件主要包括工作輥(上輥、下輥和兩條側(cè)輥)、高機(jī)架和底座,以此為依據(jù)確定了四輥卷板機(jī)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)方案。再次,分別計(jì)算工作輥在卷圓和預(yù)彎工況所承受載荷和上輥驅(qū)動(dòng)功率,通過計(jì)算對(duì)比可得,預(yù)彎時(shí)各輥所受載荷最大,卷圓時(shí)上輥的驅(qū)動(dòng)功率最大,并以此來確定主電機(jī)輸入功率的范圍。在此基礎(chǔ)上,采用傳統(tǒng)的計(jì)算方法分別對(duì)預(yù)彎工況下上輥、下輥以及側(cè)輥進(jìn)行強(qiáng)度與剛度的校核,結(jié)果表明設(shè)計(jì)方案中設(shè)定的軸輥結(jié)構(gòu)尺寸合理。最后,建立其各個(gè)結(jié)構(gòu)及零件的三維模型,針對(duì)卷板機(jī)在預(yù)彎工況下底座、工作輥以及高架機(jī)的受力情況進(jìn)行有限元分析,利用Workbench軟件對(duì)底座、工作輥以及高機(jī)架進(jìn)行模型的導(dǎo)入、劃分網(wǎng)格、載荷添加以及求解,得出其應(yīng)力和變形云圖。由分析結(jié)果可知,各個(gè)工作輥在預(yù)彎時(shí)的變形量很小,最大應(yīng)力值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度,此結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果相吻合,證明其輥身材料富余,在保證工作輥軸頸強(qiáng)度與剛度的同時(shí),可以考慮減小下輥及側(cè)輥的輥身尺寸;高機(jī)架最大應(yīng)力雖然在安全范圍之內(nèi),但是機(jī)身存在應(yīng)力分布不均現(xiàn)象,其內(nèi)側(cè)應(yīng)力值大于外側(cè)應(yīng)力值,在其設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該對(duì)這些部位特殊處理;同時(shí)指出底座在預(yù)彎時(shí)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),對(duì)底座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),為了增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,增加了筋板,并對(duì)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)加以驗(yàn)證,分析得到其最大應(yīng)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(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案及其設(shè)計(jì)時(shí)的質(zhì)量控制點(diǎn),為將來卷板機(jī)等大型設(shè)備組成結(jié)構(gòu)的更合理設(shè)計(jì)提供了一種思路,達(dá)到提高設(shè)備結(jié)構(gòu)性能及精度、節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG315
【部分圖文】：

下輥直徑≥φ1190mm（60CrMnMo HB260-300）側(cè)輥直徑≥φ960mm （60CrMnMo HB260-300）(2) 板材卷制溫度約為 20℃時(shí)1) 板材屈服極限 345MPa2) 卷板最大厚度 225mm3) 預(yù)彎最大厚度 200mm4) 卷板最大寬度 3000mm5) 滿負(fù)荷時(shí)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(jī)可滿足冷卷，溫卷、高溫(≤1050℃)卷制(5) 卷板機(jī)具備卷錐裝置，可卷制≤120o錐體，對(duì)應(yīng)板厚 100mm、板寬 1500mm2.5.2 卷板機(jī)結(jié)構(gòu)組成及關(guān)鍵部件參數(shù)設(shè)計(jì)方案以上述技術(shù)規(guī)格為標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)計(jì)的四輥卷板機(jī)主要由下述 11 個(gè)部分構(gòu)成，如圖 2.8所示：

- 31 -圖 3.3 上輥受力圖輥的受力圖，滿載時(shí)上輥受 65813KNa力F ,均布在軸輥的工作反力的計(jì)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(cè)輥受力圖算結(jié)果可知，側(cè)輥 在 Ⅰ- Ⅰ截面處應(yīng)力最大 max 247.72MPa 417MPa輥的結(jié)構(gòu)尺寸達(dá)到卷板或預(yù)彎的強(qiáng)度要求。的剛度校核用撓度值為
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2848252