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《燕山大学》 2006年
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轧机压下螺纹副微尺度理论与实验研究

陈秀敏  
【摘要】:压下螺纹副是现代高负荷中厚板轧机大行程辊缝调节所必需的机座组成部分之一,其寿命和运行稳定性不仅直接关系着中厚板轧机的正常生产,而且成为轧机高负荷快速化与时俱进的制约因素。 轧机压下螺纹副设计受普通联结螺纹副影响,只停留于按机械学和轧机设计书籍中论述的静态设计范畴。因而压下螺纹副设计以静态理想压强作为满足强度、刚度、耐磨性和稳定性要求的指标而告终。然而,在实际使用过程中,压下螺纹副磨损异常快而短寿,甚至有的短短几周就铜螺母螺牙磨尽而报废。目前,2800mm及3500mm中厚板轧机压下螺纹副,仍从外国进口维持生产。压下螺纹副异常快速磨损及短寿是长期得不到解决的难题,其磨损机理至今未能得到揭示和阐明。 参与国家“十五”重点科技攻关项目—3500mm中厚板轧机压下螺纹副短寿研究课题,通过系列现场调研测试、定量数值解析、科学模拟实验和创新思维,发现和揭示了轧机压下螺纹副大间隙中径定位机构特征的微尺度失控行为机理,由此产生的螺纹副面力超常增幅(十几倍),成为螺纹副异常快速磨损短寿的主要原因。还提出了行之有效的长寿稳定性压下螺纹副雏形。 全文共分六章。第1章绪论纵观中厚板轧机的发展历史,指明电动压下螺纹副使用过程中存在的难题,定位课题内容、意义及来源。第2章论述压下螺纹副面力场的三维弹性摩擦接触多极边界元解析,定量给出压下螺纹副三维压力分布,进而揭示了螺纹副微尺度行为与压力超偏分布的对应关系。第3章开创1/3螺纹副模型电测模拟实验法,给出螺纹副全层螺牙的压力分布,揭示和证实了大间隙中径定位特征螺纹副的微尺度行为给压力不均匀带来的巨大影响。第4章用现有静态设计理论校核了3500mm轧机压下螺纹副的强度、耐磨性指标,然而解释不了螺纹副螺牙异常快速磨损现象。用冲击载荷解析了螺牙齿顶鼓包的形成原因。第5章论述压下螺纹副的动态特性,计算整体螺母和主副螺母结构两种约束下压下螺丝的前几阶固有频率和振型,并计算冲击载荷作用下的动态响应。用数值解析证明了主副螺母结构的压下螺纹副可以减缓冲击载荷的产生,并用1/8模型模拟实验作出验证。第6章综合了现代压下螺纹副的最新技术成就,并给出3500mm中厚板轧机的微尺度可控长寿稳定性压下螺纹副雏形。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG333.11

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