本文關(guān)鍵詞：高速軋輥磨床磨頭的結(jié)構(gòu)有限元分析及熱特性研究

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【摘要】：軋輥磨床是磨削加工生產(chǎn)中的重要設(shè)備之一,在軋鋼、冶金、造紙、橡膠等行業(yè)中使用廣泛。隨著高速磨削技術(shù)的飛速發(fā)展,對軋輥磨床的磨削速度和磨削性能提出了更高的要求。在高速軋輥磨床中磨頭系統(tǒng)是其核心的部位之一,對磨床的磨削性能有很大的影響。因此,對磨頭系統(tǒng)的研究就成為開發(fā)高速軋輥磨床的關(guān)鍵內(nèi)容。本論文在參考國產(chǎn)普通軋輥磨床磨頭結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,根據(jù)高速軋輥磨床磨頭的工作要求和性能特點,設(shè)計出了一種高速軋輥磨床的磨頭結(jié)構(gòu),然后開展相關(guān)的研究。首先,通過高速磨削理論分析,計算出高速軋輥磨床的磨削工藝參數(shù),包括磨削力、磨削效率以及磨削加工表面粗糙度,并與普通軋輥磨床的工藝參數(shù)進行比較,獲得高速軋輥磨床的優(yōu)勢,驗證開發(fā)高速軋輥磨床的意義。其次,根據(jù)磨削的各個工藝參數(shù),設(shè)計出高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),其中的主要零件包括皮帶輪、主軸、液體動靜壓軸承、砂輪、砂輪架以及其他零件。然后,運用ANSYS軟件對磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行有限元分析,內(nèi)容包括線性靜力學分析、模態(tài)分析和諧響應分析。為了校核設(shè)計的高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否滿足使用要求,對磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行線性靜力學分析,得到了磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的的應力應變圖;為了確定磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型,對磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)分析,獲得了磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前六階固有頻率;為了了解磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在外載荷的作用下的變化情況,對磨頭系統(tǒng)進行了諧響應分析,獲得了磨頭系統(tǒng)在正弦載荷下的變形。最后,溫升是高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個關(guān)鍵問題,為了獲得磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中溫度變化情況,對高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行熱穩(wěn)態(tài)分析。通過仿真分析得到了磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整體的溫度變化情況以及溫升最高的地方。由仿真結(jié)果可知溫升最高發(fā)生在前液體動靜壓軸承處,溫升超過了許用值,因此需要對軸承進行了優(yōu)化設(shè)計。軸承結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計后,再對磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行的熱穩(wěn)態(tài)分析,比較優(yōu)化前后的仿真結(jié)果,優(yōu)化后液體動靜壓軸承的溫度下降到合理的范圍,達到了優(yōu)化設(shè)計的目的。本論文設(shè)計了一種高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu),獲得磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的應力應變情況,前六階固有頻率值,正弦載荷下的變形情況,溫度分布以及溫升等資料。為我國實現(xiàn)高速軋輥磨床的國產(chǎn)化提供一些參考的資料。
【關(guān)鍵詞】：高速軋輥磨床 磨頭系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)設(shè)計 結(jié)構(gòu)分析 熱穩(wěn)態(tài)分析
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG580.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 高速磨削技術(shù)的簡介9-11
• 1.1.1 高速磨削的概念9
• 1.1.2 高速磨削的特點9-10
• 1.1.3 高速磨削的關(guān)鍵技術(shù)10-11
• 1.2 高速磨削技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題的研究背景、來源及意義13-14
• 1.3.1 課題的研究背景13-14
• 1.3.2 課題的來源及意義14
• 1.4 課題的主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 高速軋輥磨床參數(shù)的確定16-27
• 2.1 軋輥磨床的主要性能指標16
• 2.2 磨削力的計算理論16-19
• 2.2.1 切向磨削力17-18
• 2.2.2 徑向磨削力和法向磨削力18-19
• 2.3 高速磨削砂輪19-20
• 2.3.1 砂輪的磨損與表面粗糙度19
• 2.3.2 砂輪的選擇19-20
• 2.4 高速軋輥磨床的主要參數(shù)計算20-24
• 2.4.1 磨削工藝參數(shù)的計算20-21
• 2.4.2 磨削效率的計算21
• 2.4.3 磨削速比21-22
• 2.4.4 砂輪線速度、磨削效率與磨削力的關(guān)系22-24
• 2.5 電動機的選擇24-25
• 2.5.1 電動機轉(zhuǎn)速的確定24
• 2.5.2 電動機功率的確定24-25
• 2.5.3 電動機提供的磨削力的計算25
• 2.6 本章小結(jié)25-27
• 第3章 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計27-40
• 3.1 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案27-29
• 3.1.1 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置要求27
• 3.1.2 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置分析27-29
• 3.2 高速軋輥磨床傳動方案的設(shè)計29-32
• 3.2.1 高速軋輥磨床傳動方案的選擇29
• 3.2.2 高速軋輥磨床帶傳動的設(shè)計計算29-32
• 3.3 高速軋輥磨床砂輪主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計32-37
• 3.3.1 高速軋輥磨床砂輪主軸輸入端的直徑的計算32-34
• 3.3.2 高速軋輥磨床砂輪主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計34
• 3.3.3 高速磨床砂輪主軸的材料選用與熱處理方式34-35
• 3.3.4 高速軋輥磨床砂輪主軸的受力分析35-37
• 3.4 高速軋輥磨床主軸動靜壓滑動軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計37-39
• 3.5 高速軋輥磨床主軸箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第4章 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有限元分析40-53
• 4.1 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)靜力學分析40-47
• 4.1.1 靜力分析理論40-41
• 4.1.2 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有限元模型建立41-42
• 4.1.3 定義磨頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料屬性42
• 4.1.4 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分42-43
• 4.1.5 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的載荷與約束43-45
• 4.1.6 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靜力學結(jié)果分析45-47
• 4.2 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模態(tài)分析47-49
• 4.2.1 模態(tài)分析基礎(chǔ)理論47
• 4.2.2 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模態(tài)分析47-49
• 4.3 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)諧響應分析49-52
• 4.3.1 諧響應分析的基本理論49-50
• 4.3.2 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)諧響應分析50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)熱分析53-59
• 5.1 熱分析簡介53-54
• 5.1.1 熱分析的目的53
• 5.1.2 傳熱學理論53
• 5.1.3 熱分析的控制方程53-54
• 5.2 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)主軸部件對流熱換系數(shù)54
• 5.2.1 對流熱換系數(shù)的計算理論54
• 5.2.2 對流熱換的方式54
• 5.3 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)熱載荷的計算54-55
• 5.3.1 液體動靜壓滑動軸承熱流密度54-55
• 5.3.2 動靜壓軸承與周圍空氣的傳熱55
• 5.4 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)熱分析55-58
• 5.4.1 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有限元模型55-56
• 5.4.2 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分56
• 5.4.3 熱載荷及約束56-57
• 5.4.4 結(jié)果分析57-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 第6章 高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計59-73
• 6.1 液體動靜壓軸承的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計59-62
• 6.1.1 優(yōu)化設(shè)計方法選擇59-60
• 6.1.2 優(yōu)化設(shè)計60-62
• 6.2 優(yōu)化后高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有限元分析62-70
• 6.2.1 優(yōu)化后磨頭系統(tǒng)的靜力學分析62-66
• 6.2.2 優(yōu)化后磨頭系統(tǒng)的模態(tài)分析66-68
• 6.2.3 優(yōu)化后磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的諧響應分析68-70
• 6.3 優(yōu)化后高速軋輥磨床磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)熱分析70-72
• 6.3.1 優(yōu)化后磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的熱分析加載70-71
• 6.3.2 優(yōu)化后磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的熱分析結(jié)果71-72
• 6.3.3 優(yōu)化前后磨頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的熱分析結(jié)果對比分析72
• 6.4 本章小結(jié)72-73
• 第7章 結(jié)論與展望73-76
• 7.1 結(jié)論73-74
• 7.2 展望74
• 7.3 論文的創(chuàng)新點74-76
• 參考文獻76-80
• 致謝80-81
• 附錄81-82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 陳章燕;磨削力的試驗研究[J];北京工業(yè)大學學報;1990年04期

2 郭力;李波;;超高速數(shù)控精密磨床磁浮軸承主軸單元設(shè)計[J];湖南文理學院學報(自然科學版);2005年04期

3 林士龍;王曉燕;;高速磨削技術(shù)的發(fā)展趨勢及其相關(guān)技術(shù)[J];沈陽航空工業(yè)學院學報;2005年05期

4 廖先祿,郭力;250m/s超高速磨床主軸磁浮軸承設(shè)計[J];機床與液壓;2002年02期

5 陳章燕;;平面、外圓磨削力計算公式的研究和應用[J];磨床與磨削;1992年04期

6 王偉榮;;大型重載多功能數(shù)控軋輥磨床的研制[J];精密制造與自動化;2011年02期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 江桂云;高速高效軋輥磨床磨頭系統(tǒng)的研究[D];重慶大學;2004年

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本文編號：543801