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《辽宁科技大学》 2015年
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热轧卷取机关键部件有限元分析及模态研究

刘富博  
【摘要】:卷取机作为热连轧生产线上重要的辅助设备,负责将轧制出来的带材卷取成卷,卷取机的工作状况很大程度上影响着整个生产线的运作。2300mm热连轧地下卷取机作为一种较新型的卷取机,有着大张力、大卷径、卷取带材宽度与厚度较大等特点。同时卷筒轴和扇形板等关键部件的变形程度以及破损与否直接影响着卷取机的工作状态,因此对这些关键部件进行有限元分析以及模态研究有着一定的意义以及实际价值。本论文以热力学和有限元分析理论作为基础,并结合实际情况,获得需要的参数以及尺寸,利用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对热轧卷取机的关键部件进行了有限元模拟,对扇形板的热固耦合现象进行了重点研究,对卷筒轴进行了模态分析,并根据分析结果找到在实际工作过程中需要注意的问题,验证了热轧卷取机的关键部件可以在实际生产中正常工作,为进一步研究卷取机的设备性能提供了参考数据。首先对卷取机的结构、应用、分类、工作过程以及国内外生产现状进行描述,列举出国内一些学者在各方面对卷取机做出的研究,并对本文的研究内容做出简单的概括。对热膨胀理论、热传导理论、热弹性理论以及ANSYS热变形分析的基本原理进行简单的介绍,为以后的稳态热分析以及热应力分析提供理论基础。其次,由于扇形板在工作过程中会出现一定程度的破损、断裂,为了找出扇形板在工作时容易损坏的地方,构建出扇形板的三维立体模型,利用ANSYS软件对扇形板分别进行结构静力分析,稳态热分析以及热应力分析,将所得数据经过热固耦合,对其结果进行研究。找出在热应力和结构应力叠加后的应力集中区域以及最大变形处,确定了容易出现裂纹或损坏的位置,为实际工作的设备维护提供了参考数据。最后,为了避免卷筒轴在卷取时发生共振,构建了卷筒轴的三维立体模型,对卷筒轴进行模态分析,分析了卷筒轴在自由状态下以及约束状态下的前十阶振型和变形数据,并对两种状态下卷筒轴的模态进行对比,得到其最大工作频率,经验证卷取轴不会出现共振现象。
【学位授予单位】:辽宁科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG333.24

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