钢结构卷板机机架的应用设计.pdfVIP

钢结构卷板机机架的应用设计 钢结构卷板机机架的应用设计 杨沛 浩 王迎春（西安建筑科技大学粉体工程研究所 ,710055 ) [摘要]西安建筑科技大学粉体工程研究所成功地开发了一台卷板机，该卷板机机架釆用全焊钢结构代替了传统的铸造 结构。利用有限单元法中的板壳计算程序单元求得了该支架在使用条件下的应力和形变。数值模拟结果表明该支架完全满 足生产工艺要求，这台卷板机已在工程实践中成功地应用。 关键词 机架 铸造结 构 全焊钢结构 有限单元 法 卷板机是弯曲金属板材的设备，传统卷板机机架 装情况确定了该机架的外形尺寸 ,详见图3 。 为个铸件。随着焊接技术的发展 ,特别是近 30年来 , 焊接结构巳经基本上取代了铆接结构 ,并部分代替铸 造和锻造结构。国内外在重型机械制造方面 ,愈来愈 多地用全烤钢结构代替全铸结构。例如 :冲压机、锤压 机、大中型机床等的机架或床身；大型齿轮、内燃机及 汽车传动轴等传统铸造件已迅速地改用全焊钢结构 其主要原因在了全焊钢结构重量轻 ,质最髙 ,生产 周 期短等特点 。 根据工程需要和已有条件 ,设计制造了一台WK - 16X2000型卷板机。考虑铸造结构工期长、成本高，卷 制锥简时连接挡料装置不方便，而且要随工程场地变 图2弯曲、剪切、扭曲作用下侧壁板厚与机架变形量关系 化反复拆卸、搬运、安装，又是单机生产，最后决定其 机架采用全焊钢结构。卷板机示意图见图 1 。 1.支架 2、止推轴承 3、压下丝杠 4、上辊 5、下辊 6、主电机 7.蜗杆 8、滚动轴承 9、蜗轮 图1 WK-16X2000型卷板机示意图 1 机架钢结构的设 计 过去 ,卷板机主要采用经验和类比设计。原西德 图 3 卷板机机架结构图 阿亨工业大学试验表明，侧壁板厚以不小于 15mm为 1.1 板壳单元有限元桟型1 4 1 宜，见图2。 由WK-16X2000 型卷板机工作原理可知 ,轧制 力 根据卷板机的轧制力及外载受力分析 ,卷板机机 通过压下丝杠传递给蜗轮，蜗轮再顶紧止推轴承， 止 架侧壁板和主要受力曲板采用厚为 18mm 的的235 B 推轴承最后将力施加给钢板 A-A, 卷板机工作时 ,左 钢 。 加 强 筋 选 用 厚 为 1 0 m m 的 Q 2 3 5 B 钢 。 由 W K - 右半机架分别承受对称荷载。根据工作辊受力分析 16X2000型卷板机能卷制的最小圆直径确定了两下银 施加给钢板A-A 的力为 1/2P,P为总轧制力（当弯 卷 中心距为360 mm 。参考同类机型卷板机几何尺寸、 安 宽 为 2 000 m m , 厚 为 1 6 m m 的 钢 板 时 其 数 位 为 5 板,故实际设备在该处的位移应该史小,见图6。 3.484x10 N)。 本文全部采用板壳单元对整个机架底座以上部 由图6可知,止推轴承作用处钢板Mises屈服应力 分建立模型，适当偏安全予以简化，在承受荷载处进 为172MPa，满足材料承载要求，其它各部位受力较 行网格细分。此模型共有11 188个节点，3552个单 小，因此可仅在该处增设筋板以减小局部内力和变 元。单元为曲壳单元,每个节点具有6个自由度，而内 形,其它部位板厚可仅按构造要求设置。 变形为二次函数曲线，可模拟塑性、应力强化、大变 形、大应变和横截面剪切变形等问题。在有限元模型 中,机架底座处采用固端约束,详见图4、图5。 图6机架应力分布图 2 焊 接 工 艺