挤压机挤压筒过盈计算.doc

挤压筒过盈配合计算 Study on the Interference Fit of Extrusion Container 中国重型机械研究院 重庆大学 China National Heavy Machinery Research Institute Co., Ltd. Chongqing University 目录 1.挤压筒内孔型腔基本理论研究 4 1.1厚壁圆筒解析法描述 4 1.1.1弹性力学的基本方程 4 1.1.2典型受力情况下的应力及位移计算 5 1.2组合圆筒接触应力计算 8 1.2.1三层挤压筒接触应力计算 9 1.2.2三层挤压筒接触应力计算对比 10 1.3受内压组合挤压筒应力应变 12 2.经验解、解析解及有限元结果对比 17 3. 120MN金属挤压机挤压筒过盈配合有限元计算分析 20 3.1 过盈情况一 21 3.1.1内筒壁加压： 21 3.1.2内筒壁局部加压： 27 3.2 过盈情况二 32 3.2.1内筒壁加压： 32 3.2.2内筒壁局部加压： 37 3.3 过盈情况三 42 3.3.1内筒壁加压： 42 3.3.2内筒壁局部加压： 47 3.4 过盈情况四 52 3.4.1内筒壁加压： 52 3.4.2内筒壁局部加压： 57  主要工作 1.挤压筒应力计算解析解推导； 2.解析解与有限元计算对比； 3.120MN金属挤压机挤压筒过盈配合有限元计算分析。 The analytic solutions on the stresses of extrusion container. A comparison between the empirical, analytic solutions and Finite Element Analysis (FEA) results. FEAon the interference fit of the extrusion container of 120MN Extrusion Press.  1.挤压筒内孔型腔基本理论研究 挤压筒在挤压过程中受三向应力，分别为径向压力，周向压力和轴向压力，挤压沿轴向应力分布比较均匀，所以将挤压筒可简化为厚壁圆筒模型，即为平面应变问题，根据弹性力学计算三层圆挤压筒的接触应力及受内压时的应力应变。 1.1厚壁圆筒解析法描述 1.1.1弹性力学的基本方程 等厚较长的圆筒，内外表面受有径向均匀分布的压力作用，并假定压力沿筒轴方向均相同。由于压力和物体本身的对称性，故变形后的圆筒对其轴线一定也是对称的，所以当利用极坐标时既没有切向位移也没有剪应力，这是轴对称的弹性力学平面应变问题。 基本方程应变与位移间的微分关系式为.1 (1.1) 平衡微分方程简化为1.2 圆筒开口时不受轴向力，此时，应力应变关系化简为1.3 整理计算得到 (1.4) 将.4带入.2中计算得式.5 (1.5) 将应变与位移见的微分关系式.1带入进行计算得到式.6 (1.6) 经计算得到最终解为： (1.7) (1.8) 其中积分常数、可由边界条件决定。 .1.2典型受力情况下的应力及位移计算 设内压力为，时，边界条件变为： 当时，；当时，。如图.1所示 Fig.1.1 A layer under a inner press 将边界条件带入.8中计算积分常数，则应力应变关系变化为： (1.10) (1.11) 并且在处，圆筒内圈位移变化为： (1.12) （二）圆筒受有均匀外压力 设外压力为，边界条件为当时，；当时，。如图.2所示。 Fig. 1.2 A layer under a outer press 带入.8进行计算，可得应力应变关系式为： (1.14) (1.15) 外径变化为 (1.16) （三）圆筒受均匀分布的内外压 设内压力为，外压力为，此时边界条件为当时，；当时，。如图2.3所示， Fig.2.3 A layer with inner and outer press at the same time 利用此边界条件可得应力应变公式为： (1.17) (1.18) (1.18) 1.2组合圆筒接触应力计算 单层挤压筒工作时内壁存在很高的峰值，而采用组合挤压筒可以利用装配产生的压应力来抵消由于挤压力而引起的拉应力，采用预应力组合的挤压筒，允许采用比单层挤压筒高的工作压力。 挤压筒一般采用三层或四层组合结构来