卡罗塞尔卷取机结构力能参数研究及零部件有限元分析

论文摘要

卷取机在轧钢生产线是一种及其重要的生产机械设备,它常用于带钢卷取,且是后续酸洗、退火、涂镀层的一道保障。目前,卡罗塞尔卷取机在世界范围内,它是一种最先进的冷轧卷取机,对卡罗塞尔卷取机进行机械结构分析,参数分析,并利用有限元分析与计算机仿真技术对其深入地分析与研究,对国外先进技术和设备的消化、吸收、改造提供理论依据,并对实际生产具有重要的指导意义。本课题的主要任务是:对卡罗塞尔卷取机主要零部件进行应力分析和机械结构的分析、力能参数的选择,然后综合对有限元分析方法及Pro/E软件中mechanical模块的详细介绍,针对卷筒和扇形板等典型机构,利用Pro/E软件中mechanical模块对机构进行了强度可靠性分析。分别在PRO/E中建模,然后导入mechanical模块中,模拟现实工况下的受力情况,进行强度校核,分析改进后结构的可靠性。卷取机的有限元分析结果表明,现有的卷筒机构和扇形板强度依然可靠,达到了设计要求,为卷取机的设计提供了指导作用。该课题采用有限元分析为基础,建立了力学模型和数学模型,详细分析了卷取机主要零部件机械结构、力能参数及其仿真,分析和解决了卡罗塞尔卷取机中的卷筒和扇形板的强度分析难点。并且在解决卷取机中的出现的问题所应用的理论知识和现代设计方法都很有前沿性、先进性,且其所得到的结果都比较准确,合乎设计要求。从而在对本课题的研究和探讨,对使用者进行卷取机的研究提供了很大的方便性和参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 冷带钢卷取机概述
• 1.1.1 冷轧带钢卷取机发展的历史和现状
• 1.1.2 冷带钢卷取机的分类
• 1.2 选题的背景
• 1.3 本文的研究方法
• 1.4 本论文的主要工作
• 第二章 卡罗塞尔卷取机主机结构及工作原理分析
• 2.1 卡罗塞尔卷取机的基本结构
• 2.2 卡罗塞尔卷取机传动原理
• 2.3 卡罗塞尔卷取机的张力控制系统
• 2.4 卷筒结构及其径向压力计算
• 2.4.1 卡罗塞尔卷取机卷筒主要结构
• 2.4.2 卷筒的径向压力计算
• 2.5 扇形板功能及工艺改进
• 2.6 本章总结
• 第3章 卡罗塞尔卷取机主要力能参数的计算和选择
• 3.1 卡罗塞尔卷取机张力的选择
• 3.2 卡罗塞尔卷取机张力的控制
• 3.3 卷筒电机瞬时功率的计算
• 3.3.1 大转盘上两卷筒电机输出力矩
• 3.3.2 卷筒负载力矩特点各不同，具体的区别与特点如下
• 3.3.3 瞬时功率的计算
• 3.4 正确合理的选取卷筒工作电动机
• 3.4.1 电动机的选择综述
• 3.4.2 类型选择及工作制介绍
• 3.4.3 具体选取计算过程
• 3.5 本章总结
• 第四章 结构有限元分析方法和 Pro/ENGINEER 软件介绍
• 4.1 有限元分析方法及其应用
• 4.1.1 有限元法的基本构成和其力学基础
• 4.1.2 有限元单元法分析的基本理论
• 4.1.3 有限元分析的分析步骤
• 4.2 Pro/ENGINEER 软件简介
• 4.3 本章总结
• 第五章 基于 Pro/E-Mechanical 的卷取机卷筒有限元静态分析
• 5.1 有限元模型的建立
• 5.1.1 模型输入
• 5.1.2 基于 Pro/E中mechanical 模块的单元选择，材料特性选择及网格划分
• 5.1.3 约束条件
• 5.1.4 载荷的简化
• 5.2 应力计算与分析
• 5.2.1 变形分析
• 5.2.2 应力分析
• 5.3 本章总结
• 第六章 扇形板的有限元分析
• 6.1 扇形板有限元模型的建立
• 6.1.1 定义参数、单元类型和材料属性
• 6.1.2 网格划分
• 6.2 支撑机架肋板有限元模型求解及后处理
• 6.2.1 支撑机架的边界条件的设定
• 6.2.2 卷筒的扇形板的受力分析
• 6.2.3 扇形板有限元的求解及后处理
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结
• 7.1 本文的主要工作和成果
• 7.2 有待进一步讨论的问题
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果