四辊板带轧机主传动系统的承载能力研究|

【摘要】：随着工业技术的进步,轧制设备继续向着大型化、高速化、自动化与高精度方向发展。与此同时,轧制过程中巨大的动载荷对设备的安全生产影响日益突出,轧机主传动系统破坏的重大事故时有发生,损失惨重。深入开展对轧机主传动系统的动力特性和承载能力研究,对于提高轧机生产能力,保证安全生产,提高产品质量都有着十分重要的意义。本文以某热轧带钢厂R3四辊板带轧机为例,对其主传动系统的承载能力进行了探讨、研究。 本文结合国内外对轧机主传动系统的扭振理论研究,对R3四辊轧机主传动系统进行了动力特性分析,建立了该系统的扭转振动力学模型和数学模型,并利用Matlab程序编程计算出了该轧机主传动系统的固有频率、主振型、动态响应和扭矩放大系数TAF,所得到的结果与现场实测结果相符。 运用三维有限单元法对十字轴式万向联轴器的扭转变形和扭转刚度进行了分析计算。在进行轧机主传动系统的扭振分析时,发现十字轴式万向联轴器的扭转刚度对主传动系统扭振的影响十分巨大。并依此提出了在研究轧机主传动系统的扭转振动时,必须计及十字轴式万向联轴器的扭转刚度的观点。 采用大型通用有限元分析软件ANSYS对该轧机主传动十字轴式万向联轴器主要零件进行了分析,发现现有十字轴式万向联轴器结构不合理。并在此基础上,采用优化设计理论与有限元分析相结合的现代设计方法,对轧机万向联轴器结构进行了设计,提出了该万向联轴器结构改进及参数优化方案。 本文还对辊端扁头和扁头套之间的间隙对万向联轴器的强度及应力分布的影响进行了全面与深入的研究,发现辊端扁头与扁头套之间的间隙大小对辊端接头的强度影响极大。随着该间隙的增大,该处的应力显著增高。当接触带由衬板槽宽度的1/2(此时衬板与衬板槽几乎完全接触)减小到1/8(此时衬板与衬板槽只有很窄的接触带)时,该处的最大等效应力增大了52.2%。过大的间隙是造成万向联轴器断裂破坏的主要原因之一。文中提出了应对加工、安装、维护等环节严格加以控制,确保该处间隙不大于设计值。 本文的研究成果已被该热带轧钢厂全面采纳。依据本文的研究成果对该轧机主传动系统进行改造后,其主传动系统的承载能力有了显著的提高,设备事故率大大降低。本文的研究对同类轧机主传动系统的动力特性的研究及其改造亦具有重要的参考价值。