预应力钢丝蠕变性能研究及在锻造压机机架上的应用

论文摘要

随着锻造压机向重型大吨位方向的不断发展,预应力钢丝缠绕机架由于其突出的优点,逐渐得到越来越广泛的应用。然而锻造压机工作时,机架处于非常温状态,缠绕层钢丝的温度较高,引起蠕变,从而导致机架的预应力损失,降低压机工作的可靠性。目前,对于预应力钢丝缠绕技术在锻造压机上应用的可靠性研究尚待深入,本文针对以上问题对锻造压机机架进行优化与设计。针对压机缠绕用高强度65Mn扁钢丝,研制钢丝蠕变试验机,其功能组成包含加载系统、加热系统、测量系统及输出系统,实现对钢丝张力、温度、位移量的自动存储记录。针对锻造压机缠绕层钢丝的工况特点,在缠绕张力的经验值附近区间内的不同载荷、工作时的温度附近区间内的不同温度以及循环温度下的蠕变性能进行实验研究,并分析其蠕变规律。确定钢丝在上述区间范围内的载荷拐点,从而充分发挥钢丝的性能,提高钢丝的缠绕张力。确定钢丝在上述区间范围内的温度拐点,从而选择合适的隔热等保护措施保证缠绕层钢丝的温度,为设计和使用提供依据。分析压机在使用过程中预应力损失的原因,建立缠绕层钢丝蠕变引起的机架预应力损失的计算模型,预测机架的预应力损失情况,修正预紧系数等机架参数。通过适当地增大预紧系数,补偿机架的预应力损失。对于高预紧系数的锻造压机,对机架进行优化设计,提出内凹型梁。确定合适的梁内缘结构,获得低拉应力梁,改善梁的受力情况,从而提高机架的整体性能。模拟分析压机工作时机架的温度场分布,采取合适的保护措施控制缠绕层钢丝的温度,从而保证锻造压机工作的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 预应力钢丝缠绕机架的概述
• 1.1.1 预应力钢丝缠绕机架的应用
• 1.1.2 预应力钢丝缠绕机架的特点
• 1.1.3 预应力钢丝缠绕机架的强度设计
• 1.2 课题的提出及研究意义
• 1.2.1 锻造压机机架的预应力损失
• 1.2.2 钢丝的蠕变性能
• 1.2.3 高预紧系数锻造压机机架的优化与设计
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 钢丝蠕变测试原理及试验机的设计
• 2.1 前言
• 2.1.1 蠕变试验机的功能组成
• 2.1.2 影响测量精度的因素
• 2.2 钢丝蠕变试验机的设计
• 2.2.1 加载系统
• 2.2.2 测量系统
• 2.2.3 加热系统
• 2.2.4 输出系统
• 2.2.5 总体方案及实现
• 2.3 本章小结
• 第3章 钢丝蠕变性能的研究
• 3.1 前言
• 3.1.1 蠕变的结构理论
• 3.1.2 蠕变的经验规律
• 3.2 钢丝蠕变实验分析
• 3.2.1 锻造压机缠绕层钢丝的工况特点
• 3.2.2 常温蠕变
• 3.2.3 恒温蠕变
• 3.2.4 循环温度蠕变
• 3.3 本章小结
• 第4章 锻造压机机架的预应力损失
• 4.1 前言
• 4.2 预应力损失模型
• 4.2.1 弹簧模型
• 4.2.2 载荷－变形组合图分析
• 4.2.3 机架参数的修正
• 4.2.4 计算模型
• 4.3 本章小结
• 第5章 高预紧系数锻造压机机架的优化与设计
• 5.1 前言
• 5.2 梁结构的分析比较
• 5.2.1 半圆梁
• 5.2.2 拱形梁
• 5.2.3 三角型梁
• 5.2.4 凸底型梁
• 5.2.5 内凹型梁
• 5.3 内凹型梁的结构分析
• 5.3.1 纤维法推导
• 5.3.2 计算模型
• 5.4 25MN 自由锻/快锻液压机上的实现
• 5.4.1 内凹型梁的实现
• 5.4.2 缠绕层钢丝温度的控制
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果