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特大型水平下调式三辊卷板机关键部件设计及有限元分析

郭永平  
【摘要】:随着我国制造业的快速发展,日益发展的航空航天、军工兵器、汽车、机车车辆、造船、化工、压力容器、冶金、工程机械、金属构件等行业对卷板机的需求量日趋增大,对卷板精度要求越来越高,卷板机正在向大型化和智能化发展。大型卷板机因其受力大,不安全因素多,容易出现安全事故,为提高其可靠性和减少设备事故,通常根据设计经验安全系数取的很高,这样设备就存在笨重和浪费等问题,造成设备的局部结构设计富余很多,部分零件的加工难度增大,增加了加工制造成本和运输成本,造成资源浪费。为了验证大型卷板机的可靠性和进行优化设计,达到高的性价比,采用仿真分析软件对卷板机的关键零件进行有限元分析,采用模块化设计,这样可以优化产品结构,缩短研发周期,提高设备可靠性和使用性能,降低设备成本。特大型水平下调式三辊卷板机的研制成功,结束我国特大型卷板机依靠进口的历史,为我国重型装备制造提供了关键设备,提升了我国在世界上的影响力,增强了企业在同行业中的竞争优势和影响力,为企业增加了经济效益,此产品的研发成功具有很高的经济效益和社会效益。本文研究了特大型卷板机的成形机理,参数确定方法和特厚板成形工艺,对卷板机的各种机型特点,工作辊运动方式,主传动形式进行了分类比较,给出了各种形式卷板机弯曲板材的优缺点和适用范围,给卷板机设计者和使用者选型提供了可靠依据。其次,本文通过详细的理论计算,给出了卷板机参数的确定方法以及关键部件的设计理论和方法。另外,对卷板机W11XNC-300X3200水平下调式三辊卷板机的关键部件:工作辊,轴承体,机架和底座进行了受力分析,三维模型建立和有限元分析,通过这些关键部件的有限元模拟分析,了解了卷板机工作辊的应力分布情况,确定了工作辊最大挠变位置,指明了合理设计布置支承辊位置的方法,分析得出底座应力集中部位,提出了底座优化设计方案,根据有限元模拟分析结果对各关键部件设计中不合理的地方进行了优化设计。


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