R2轧机主传动系统有限元分析

论文摘要

轧机是轧制线上的重要单体设备,而轧机主传动系统又是轧机的核心组成部分。随着社会对轧制产品数量需求的增大和对产品质量要求的提高,轧制设备向大型化、高速化、自动化、精密化方向发展的趋势越来越明显,对轧机主传动系统的承载能力和可靠性要求也越来越高。由于轧制现场工作条件的限制,对轧机主传动系统组成零件危险部位的应力测试时常无法进行,要获取这些值,掌握轧机主传动系统的承载能力,就必须通过有限元分析法来实现。本文以某热轧厂R2轧机主传动系统为研究对象,对主传动系统机械部分的各组成零件进行适当的模型简化后,利用接触分析技术,将其联接成为装配体,进行整体有限元分析。整体有限元模型的计算结果,可以用来作为子模型切割面选取的依据和边界插值的数据来源。在整体分析的基础上,利用子模型技术,对出现断裂事故的主传动轴建立子模型,进行有限元分析,找出主传动轴事故发生原因,对主传动轴提出结构改进方案,并提出应合理选取接轴平衡系数以改善主传动轴装轴承处的轴肩过渡圆弧处应力状态的观点。将整体分析得到的结果作为辊端万向联轴器子模型的边界约束条件,对其建立子模型,通过有限元分析,找出叉头的危险部位在衬板槽与退刀槽交界的过渡圆弧处;讨论了扁头与扁头套之间的间隙对叉头强度的影响;提出合理改进衬板的结构可有效改善叉头危险部位的应力集中状况。本文提出的合理降低平衡系数,增大主传动轴轴肩过渡圆角等措施已被该热轧厂采用,并取得了较好的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概论
• 1.1 轧机主传动系统研究现状
• 1.1.1 轧机主传动系统静力学分析
• 1.1.2 轧机主传动系统动力学分析
• 1.2 有限元单元法
• 1.2.1 有限单元法基本理论、研究现状及发展趋势
• 1.2.2 非线性问题的有限元研究和发展现状
• 1.2.3 子模型技术
• 1.2.4 研究内容
• 第二章 R2 轧机主传动系统整体有限元分析
• 2.1 主传动系统整体有限元模型的构造
• 2.1.1 物理模型的构造
• 2.1.2 网格的划分
• 2.2 模型加载与边界条件
• 2.2.1 建立接触对
• 2.2.2 施加载荷和边界条件
• 2.3 计算结果
• 第三章 主传动轴的子模型有限元分析
• 3.1 主传动轴一次子模型
• 3.1.1 子模型的构造
• 3.1.2 施加载荷及边界条件
• 3.1.3 计算结果
• 3.1.4 验证切割边界
• 3.2 主传动轴二次子模型
• 3.2.1 子模型的构造
• 3.2.2 施加载荷及边界条件
• 3.2.3 计算结果
• 3.2.4 验证切割边界
• 3.2.5 结果分析
• 3.3 主传动轴疲劳强度分析
• 3.4 结构改进措施及效果
• 3.4.1 改进方案
• 3.4.2 改进效果
• 3.5 小结
• 第四章 辊端万向联轴器叉头的子模型分析
• 4.1 辊端万向联轴器叉头子模型一
• 4.1.1 辊端万向联轴器叉头子模型一的构造
• 4.1.2 施加载荷及边界条件
• 4.1.3 计算结果
• 4.1.4 验证切割边界
• 4.2 辊端万向联轴器叉头子模型二
• 4.2.1 辊端万向联轴器叉头子模型二的构造
• 4.2.2 施加载荷及边界条件
• 4.2.3 计算结果
• 4.2.4 验证切割边界
• 4.3 叉头疲劳强度分析
• 4.4 结构改进措施及方案
• 4.4.1 改进方案一
• 4.4.2 改进方案二
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要