王应斌[1]2011年在《连续挤压机主轴部件强度分析与计算》文中研究表明连续挤压技术作为现代工业中应用较多的一种塑性加工方法,其原理是集变形与加热于一体,连续在高温高压下进行工作。随着我国工业的高速发展,连续挤压机也经历了不断创新、优化设计的工艺变革,使我国从二十年前一度比较薄弱的装备与制造基础,逐渐发展成为该领域的佼佼者,我国在这一技术领域的研发与应用已经走在了世界的前沿。在连续挤压作业工艺中由于作业环境、以及机械动力的作用,对连续挤压机主轴部件的强度提出了更高的要求,本文重点针对应用铝材作业时连续挤压机的主轴强度进行挤压负荷、以及驱动力的计算方法对其进行强度计算与分析。
冷冰[2]2015年在《TLJ400型连续挤压机芯轴强度分析与改进》文中认为连续挤压作为一种新型的生产方式,正逐步取代传统轧制方法,成为有色金属管、棒、型、线及其复合材料的重要生产方式。连续挤压机是进行连续挤压生产的专用设备。连续挤压机的主轴系统是连续挤压机的核心部件,在近些年实际生产当中,连续挤压机主轴系统出现了一些问题,例如挤压轮表面破损,轴套发生破坏,芯轴断裂等等。由于芯轴串联主轴系统的其他零部件,在整个主轴系统中尤为重要,截止目前对于芯轴强度等问题还没有详细研究。本文从静力学角度出发,对芯轴强度进行分析,并对主轴系统进行改进,主要进行了以下研究工作：(1)对主轴系统进行受力分析,推导出主轴系统各个机械载荷计算公式,并确定计算工况,计算出各载荷数值,确定边界条件,查找主轴系统各零部件在不同温度下的材料属性数据,为精确进行有限元计算做好前期准备。(2)通过有限元计算软件ANSYS,对主轴系统进行整体模拟分析,对本次研究重点—芯轴进行单独模拟分析,通过主轴系统有限元计算结果和单独芯轴有限元计算结果对比分析,结合芯轴实际破坏情况,得出芯轴冷却水孔处存在应力集中,在液压螺母预紧力长时间作用下,该位置容易发生破坏。(3)对芯轴水孔走向进行改进,增加水孔处芯轴强度。对挤压轮及轴套接触表面涂铝,增强其之间接触面摩擦力,在保证原主轴系统安全系数的前提下,将液压螺母预紧力降低至150MPa,液压螺母安全性增加,芯轴应力大幅降低。并通过实验验证改进方案可行。
王颖[3]2007年在《TLJ400型连续挤压机主轴系统研究》文中进行了进一步梳理采用连续挤压法进行铜材生产加工具有扩展比大、生产率高、节能效果强、质量好、成材率高等优点，目前已在中国迅速产业化，正在逐步取代传统的轧制方法。我国以大连交通大学为代表的连续挤压机设计制造技术已居世界领先水平。连续挤压机主轴系统部件为主要工作部件，其上主要零件如芯轴、挤压轮等零件容易在复杂的载荷作用下发生破坏，直接影响到连续挤压的生产效率和生产成本。另外随着设备研制的不断发展，对主轴系统各零件的强度要求也不断提高，这就要求对主轴系统进行深入、细致的研究。本文正是围绕这一问题，通过以下几个方面开展研究工作的：1．模拟的前期准备工作：对连续挤压机主轴系统的综合力能和热工况进行分析，通过理论推导和计算得到各机械载荷和各换热系数的数值，初步确定数值模拟的边界条件；建立主轴系统主要零件在不同温度下的材料性能数据库，以便更加准确的进行分析计算。2．建立主轴系统整体有限元模型，通过模拟分析，得到了主轴系统整体变形及应力分布规律。分析模拟结果得知，主轴系统中，挤压轮和芯轴是最为危险的工件，因此，又分别单独对这两个工件进行了分析计算。通过对主轴系统在不同预紧力作用下的分析，得到了主轴预紧力与液压螺母充压间隙之间的关系曲线；结合芯轴材料的许用应力，得到了在安全系数为2时，主轴系统的极限充压压力为260MPa。提出了以旋转的刚体代替坯料模拟坯料与挤压轮之间热传导的分析模型，通过对挤压轮温度场的动态模拟，得到了挤压轮上的温度场分布规律：轴向上中间高两端低，径向上外圆周高内圆周低，周向上随坯料的转动周期性的波动变化，轮槽表面最高温度为590℃左右，轮槽表面以下6mm处最高温度为230℃左右。通过热-机耦合分析得知，轮槽工作区温度高、应力大，轮槽变宽；非工作区温度相对较低、应力较小，轮槽变窄。3．进行现场测温实验，得到挤压轮上的实际工作温度数据，通过对叁组实验数据的对比分析可知：挤压比越大，温度越高；温度随挤压轮的转动呈周期变化，挤压轮转速越高，温度值越高，且波动幅值越小。将实验结果与模拟结果进行对比，证实了计算机模拟的正确性。
贺德昂[4]2003年在《连续挤压机主轴部件强度分析与计算》文中指出连续挤压技术已在铝、铜型材加工和电线电缆包铝等方面得到了广泛的应用，大连铁道学院研制的SLJ350型连续挤压机是我国目前连续挤压和包覆设备的主流机型。SLJ350机型问世以来，经不断的改进，挤压轮、轴套和主轴等主轴系统部件的寿命有了很大的提高，但是离进口设备的寿命尚有一段距离。为了进一步改进设计，提高性能，延长使用寿命，增强市场的竞争能力，需要采用现代设计方法对连续挤压机主轴部件的受力情况和机械强度进行一次系统的分析计算。为此，本文采用有限元法对挤压轮、轴套和主轴等主要零件进行了较详尽的数值模拟。 本文采用I-DEAS软件作为计算机辅助分析的工具，基于弹塑性有限元理论和传热学理论，建立了工作状态下主轴系统的有限元分析方法及技术处理方法。论文共分为四大部分： 1．介绍了连续挤压法和有限元法的原理及应用，阐述了使用有限元法对连续挤压机主轴系统进行分析计算的必要性、可行性及优越性。 2．针对进行主轴系统有限元分析所需的理论基础做了说明。 3．推导了连续挤压时变形力的计算公式，确定了工作状态下主轴系统所受载荷的大小及载荷分布规律，为建立边界条件奠定了基础。 4．在I-DEAS软件中使用手动创建节点单元的方法建立起主轴系统的整体有限元模型，并对其进行了线性静态分析，得到了主轴系统各部件在机械载荷作用下的应力应变分布。其次还针对挤压轮进行了温度场分析，最终得到了挤压轮由于温度作用所引起的温度应力。 本文首次针对主轴系统进行了整体结构的有限元分析，运用I-DEAS软件中的间隙单元来模拟系统内部的弹性接触问题，所得的各部件应力应变场能够较为真实地反映实际工况下各部件的应力应变分布，从而为判定零件的机械强度，并为今后设计同类产品提供了参考。
李玉平[5]2013年在《TLJ630连续挤压机主轴系统强度分析》文中研究表明连续挤压技术作为一种原材料利用率高、具备环境友好性、产品性能优良的铜、铝管线挤压生产方法具有良好的发展前景。目前已成功研制TLJ630、TLJ500、TLJ300等不同型号连续挤压设备,并在全球已装备2000多条连续挤压设备生产线。连续挤压机的主轴系统是整台设备的核心工作区,因此连续挤压机的主轴系统强度直接决定了挤压机的挤压能力以及使用寿命,要提高挤压机的质量就必须对主轴系统强度问题进行深入分析。目前,连续挤压设备主轴系统各零件的接触计算是目前尚未解决的难题,导致各零件准确的强度分析难以实现。因此,本文详细地研究了接触分析在主轴系统中的应用,并以接触分析为基础对主轴系统展开以下几个方面的研究：1.强度分析的准备工作：通过对有限单元法(FEM)中的接触算法与解法的深入研究,结合主轴系统的工况特点,确定了能够精确描述主轴系统数学模型的单元算法；建立了主轴系统有限元计算在不同温度下的材料性能库并通过理论计算确定了主轴系统有限元计算的边界条件。2.分别通过Pro/E和Hyper-Mesh建立了主轴系统的实体模型和有限元模型,最后通过ANSYS成功地模拟了主轴系统的工作过程,解决了主轴系统各零件的接触计算问题,得到了主轴系统中各接触对的接触性能。通过对主轴系统进行接触分析求出预紧力下接触区域内的接触压力和接触摩擦力的分布规律,并研究得出接触压力与接触摩擦力之间的数值关系,拟合出接触压力与接触摩擦力比值曲线,比值分布在0.010095到0.17749之间,通过该值与动摩擦系数的比较得出现有预紧力下主轴系统稳定的结论,并通过对主轴系统的接触面上接触摩擦力的积分得出挤压轮两侧扭矩分布为3：1,现有设计扭矩分布不合理的结论。3.在接触分析的基础上,计算分析了主轴系统中轴套、主轴芯轴和挤压轮的应力,通过应力分布得出挤压轮以及主轴芯轴中的危险区域区域分布,为现有设计下对主轴系统中存在安全问题的部件进行优化提供了有效的基础。
李玉平, 樊志新, 赵东杨[6]2013年在《基于有限单元法的连续挤压机主轴系统结构强度分析》文中研究指明连续挤压设备主轴系统各零件的接触计算是目前尚未解决的难题,导致各零件准确的强度分析难以实现。分别通过Pro/E和Hyper-Mesh建立了主轴系统的实体模型和有限元模型,最后通过ANSYS成功地模拟了主轴系统的工作过程,得到了主轴系统中各接触对的接触性能和零件的应力分布。通过对主轴系统进行接触分析求出预紧力下接触区域内的接触压力和接触摩擦力的分布规律,并研究得出接触压力与接触摩擦力之间的数值关系,为合理施加预紧力提供了参考。在此基础上,计算分析了主轴系统中轴套、主轴芯轴和挤压轮的应力,为主轴系统结构强度优化设计提供了基础。
孙炳晓[7]2014年在《基于热—机耦合的TLJ400连续挤压机主轴系统强度分析》文中提出连续挤压法是20世纪70年代发展出的一种新型的金属挤压方式,其克服了传统挤压工艺的种种不足,具有扩展比大、节能、产品性能好等优点,已在中国大规模推广其中,大连交通大学在此领域颇有建树,其研发和设计制造能力处于世界领先地位。连续挤压机可简单分为动力系统、机架系统、主轴系统、成型系统以及其他附属设备。其中主轴系统是连续挤压机的核心工作系统,其可靠性直接影响到连续挤压机的效率以及成本。而且就挤压机的各部分而言,主轴系统上的载荷最为复杂,同时有机械载荷和温度场的作用,这就需要针对连续挤压机主轴系统做出详尽的计算分析以掌握连续挤压机在复杂载荷作用下的性能。本文充分考虑了主轴系统的工况,结合连续挤压的工艺,引入接触分析以及全部零件的热机耦合分析,着重在以下方面做了相关工作：有限元分析的准备工作：深入了解连续挤压机的工况,结合连续挤压机工况进行计算确定有限元计算的边界条件,制定了有限元模拟的方案。建立主轴系统所用材料在各温度下性能的数据库。通过SolidWorks对TLJ400连续挤压机主轴系统建立几何模型并导入ANSYS后进行划分网格,建立接触,施加边界条件等建立有限元模型。运用APDL语言控制计算过程完成了主轴系统的热传导分析得出了其工作中各零件的温度场。并且将温度场与机械载荷耦合得出各零件工作过程中米塞斯应力云图、零件位移云图以及零件接触面上接触正应力与接触切应力分布规律,确定了零件的危险截面分布,为优化设计奠定基础。通过改变预紧压强,得出了预紧压强对连续挤压机主轴系统性能的影响。对结果分析结合各种因素得出在200MPa到260MPa区间内提高预紧力有利于改善主轴系统米塞斯应力分布。通过单纯机械载荷条件下与热机耦合条件下结果对比得出温度场对主轴性能的影响。
李乐[8]2009年在《TLJ400连续挤压机机架的轻量化设计》文中进行了进一步梳理机架是连续挤压机上的基础部件,也是极为重要的承载部件。过去一直在用传统的方法设计机架。传统的工程计算采用类比的经验设计方法,在验算机架结构的强度与刚度时,为了可靠起见,常常选择过大的安全系数,造成所设计的机架结构尺寸与重量偏大[1]。所以,在满足使用要求的前提下,减轻机架的重量显得十分必要,这将可以节省材料、降低能耗和减轻环境污染[2]。本文围绕机架的轻量化这一问题,主要借助有限元分析软件ANSYS展开研究工作。首先,对机架进行受力分析与载荷计算。利用结构力学和理论力学的相关理论完成了受力分析的简化,确定了研究安装于机架上的压紧缸、靴座、挤压轮和压实轮对挤压机机架的作用影响;通过理论分析与计算,得到了机架相应受力区域的载荷大小,同时建立了机架的力学模型,为机架的后续有限元模拟仿真奠定了基础。其次,利用通用有限元分析软件ANSYS对机架进行强度分析。采用实体建模的方式在ANSYS中建立机架的几何模型,进而选取合适的单元与网格划分方法生成机架的有限元模型;通过对有限元模型的计算,掌握了机架的应力分布情况,并完成了机架强度的校核,得出可对机架进行轻量化的结论。接着,在现场对机架进行了应力测试实验。利用DH-5920动态信号测试分析系统采集到挤压机工作时机架的应力曲线;在比较分析了实验结果与有限元模拟结果后,发现实验结果验证了有限元模拟结果的正确性。最后,对机架进行轻量化的结构改进。利用ANSYS中的工具进行多次尝试,最终找到了一个满足要求的最优轻量化方案,可作为以后机架设计的参考。
王超[9]2014年在《连续挤压机底座强度分析及轻量化设计》文中进行了进一步梳理底座是连续挤压机的重要承载部件。由于考虑到安全稳定因素,结构设计要求选取较大的安全系数,而安全系数过大会成钢材浪费,为节约钢材消耗,方便运输,降低生产制造运输成本,因此对连续挤压机底座结构轻量化设计的研究有重要意义。本文章运用有限元分析软件ANSYS.HyperMesh对TLJ400连续挤压机底座结构进行分析与优化。首先通过使用Pro/E建立了底座的叁维几何模型,然后再导入到ANSYS Workbench得到底座的有限元模型,对两种典型工况进行有限元静力结构分析,掌握其应力与变形的分布规律。在模拟计算分析结果的基础上,提出几种结构改进方案并进行验证计算,从中选择最优结构改进方案,而后利用Workbench Design Exploration优化模块中的Goal Driven Optimization对改进后的底座进一步优化得到轻量化底座结构模型,最终轻量化结构在强度和刚度上有所改湃。仿真模拟计算的之后,进行了TLJ400连续挤压机底座的静、动态强度实验。对比模拟结果和实验结果,实验验证模拟结果的准确性,说明有限元模型具有一定的准确性,从而确保为其改进设计提供参考依据。为实现底座的轻量化,利用Workbench Design Exploration优化模块中的Goal Driven Optimization实现了底座结构的参数化建模。选定底座重量为目标函数,以其结构主要特征的截而尺寸为设计变量,选择材料的等效应力和挠度为约束条件对基体进行优化设计。参数优化后对底座强度和刚度重新进行校核,以验证优化结果是否合理可靠,确保底座在满足设计要求的情况下明显降低。优化结果显示：底座总重量可减少707.8kg,减轻了13.4%,强度和刚度依然能够满足要求。本文的研究结果为连续挤压机底座结构的设计提供了参考依据,而且说明有限元分析技术在连续挤压机底座结构设计工作中给予了有力帮助。
李乐, 陈吉光[10]2009年在《TLJ400连续挤压机机架的强度分析与结构改进》文中研究说明在连续挤压机机架的设计中,以往采用类比的经验设计方法,缺乏对机械结构强度的精确验算,造成所设计的机械结构尺寸与重量偏大。利用有限元分析软件ANSYS对TLJ400型连续挤压机机架建立叁维实体模型,并进行结构分析,得到了精确的强度值和机架的应力分布情况;在对机架进行强度校核后,提出了一种结构改进的方案,并通过有限元仿真分析验证了其可行性。结果表明,采用该方案进行的结构改进能够减少材料的使用,实现机架的轻量化。
参考文献：
[1]. 连续挤压机主轴部件强度分析与计算[J]. 王应斌. 工业设计. 2011
[2]. TLJ400型连续挤压机芯轴强度分析与改进[D]. 冷冰. 大连理工大学. 2015
[3]. TLJ400型连续挤压机主轴系统研究[D]. 王颖. 大连交通大学. 2007
[4]. 连续挤压机主轴部件强度分析与计算[D]. 贺德昂. 大连铁道学院. 2003
[5]. TLJ630连续挤压机主轴系统强度分析[D]. 李玉平. 大连交通大学. 2013
[6]. 基于有限单元法的连续挤压机主轴系统结构强度分析[J]. 李玉平, 樊志新, 赵东杨. 机械. 2013
[7]. 基于热—机耦合的TLJ400连续挤压机主轴系统强度分析[D]. 孙炳晓. 大连交通大学. 2014
[8]. TLJ400连续挤压机机架的轻量化设计[D]. 李乐. 大连交通大学. 2009
[9]. 连续挤压机底座强度分析及轻量化设计[D]. 王超. 大连交通大学. 2014
[10]. TLJ400连续挤压机机架的强度分析与结构改进[J]. 李乐, 陈吉光. 机械. 2009
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