（机械工程专业论文）6000吨拉伸矫直机承载能力研究.pdf

重庆人学j 程硕士学位论文 中文摘要 摘要 铝合金厚板在轧制 冷却过程中 由于各种因素的影响 往往产生纵向弯曲 波 浪形 横向弯曲 边缘浪形和中间瓢曲弯等形状缺陷 为了消除这些缺陷 需要在 矫直机上进行矫直 拉伸是消除形状简单产品残余应力的最简便方法 可有效地达 到基本消除残余应力和明显改善不平度的目的 矫直单张板材的钳式拉伸矫直机 这种设备生产率低且夹钳夹住的部分要切除 金属损耗较大 我国在五六十年代曾 采用钳式拉伸矫直机淬火薄板 l o m m 后因其生产效率与成品率很低而被淘汰 随着航空航天工业大型整体壁板技术问世 一些国家于5 0 年代研究与应用了淬 火厚板拉伸工艺 最大拉伸厚度因设备能力不同 可分别达到5 0 1 8 0 r a m 形成了 相关的专用产品标准 因这种低应力铝合金厚板即使经非对称性的各种机械加工和 化学铣切加工后也表现出了良好的尺寸 形状稳定性 减少了因残余应力造成的应 力腐蚀与疲劳寿命的降低值 目前正曰益广泛的应用于航空 航天 塑料与橡胶成 形模具制造 精密零件 光学仪器 机械工具领域 6 0 0 0 t 拉伸矫直机是中国第一重型集团公司类比前苏联拉伸机自行设计制造的 重型机械装置 上世纪7 0 年代设备加工完成后发到西南铝业集团有限责任公司后未 进行安装 试车 使用 至到本世纪初进行改造 安装 试车 并于2 0 0 1 年7 月建 成投产 用于拉伸矫直淬火硬铝板 随着市场需求的不断扩大 对设备拉伸能力提 出了更高的要求 但该设备本身能承受的拉伸力未经过计算和效验 为正确使用该 设备 减少设备事故发生 确保设备的安全全使用 就必须对该设备所能承受的拉 伸力进行分析计算 本文的主要内容和研究成果如下 介绍了矫直机的基本类型 拉伸矫直的主要特点 6 0 0 0 t 拉伸矫直机的功能 主要参数和结构 并对6 0 0 0 t 拉伸矫直机夹头的受力进行了分析 应用弹性有限元分析方法对6 0 0 0 t 拉伸矫直机系统中的主体关键部分 活动夹头c 型板 固定夹头c 形板 预紧螺栓等受力构件建立了有限元模型 对各种工况下的实际受力情况以及预紧螺栓的不同预紧力对活动夹头与固 定兴头受力的影响进行了计算 在此基础上再进行分析比较 得出c 形板实际可承 受的拉伸力及相应情况下预紧螺栓的最佳预紧力 首次将有限元分析方法应用于6 0 0 0 t 拉伸矫直机上 分析计算结果对制定设 备的操作规程 保证设备的安全使用和企业生产的正常进行具有重要的指导意义 计算数据对设备的设计和改造具有重要的参考价值 关键词 厚板矫直机承载能力有限元c 形板 重庆人学r 稃颀士学位论文英文摘要 a b s t r a c t b e c a u s eo ft h ei n f l u e n c eo fv a r i o u sf a c t o r s m a n gs h a p ed e f e c t so f t e no c c u rt ot h i c k p l a t eo fa l u m i n i u ma l l o yi nt h ep r o c e s s e s o fr o l l i n g c o o l i n ga n dt r a n s p o r t a t i o n s u c ha s l o n g i t u d i n a lb e n d w a v i n e s s l a t e r a lb e n d w a v ei ne d g ea n d w a v ei ne d g ee t c f o rt h e e l i m i n a t i o no ft h ed e f e c t s i ti sn e c e s s a r yt ol e v e lr o l l e ds t o c k su s i n gal e v e l e r s t r e t c h i n g i st h em o s ts i m p l ea n dc o n v e n i e n tm e t h o do f e l i m i n a t i n gs h a p es i m p l ep r o d u c tr e m a i n i n g s t r e s s i tc a nr e a c he f f i c i e n t l yt h ep u r p o s eo f e l i m i n a t e i n g s t r e s sa n do b v i o u si m p r o v e m e n t i n d i g n a n td e g r e eb a s i c a l l y c l a m p e ds t r e t hl e v e l e ri sa m a c h i n ef o rl e v e l i n gp l a t eb yl o w p r o d u c t i v i t ya n dh i 曲m e t a lb e c a u s et h ec l a m p e dp a r tw i l lb ec u t i n1 9 5 0 sa n d1 9 6 0 s t h e p r o d u c t sf o rg e n e r a lu s e w e r e p r o d u c e dw i t hh a r d e n i n g s h e e tu s i n gs t r e t c ht e c h n o l o g y i nc h i n a a n dt h et e c h n o l o g yw e r es u p e r a n n u a t e df o ri t sl o wp r o d u c t i v i t ya n df i n i s h p r o d u c t w m lt h ea p p l i c a t i o no ft h ei n d u s t r i a lt e c h n o l o g yo fw a l l p l a t eo fl a r g es c a l ei n a e r o s p a c ei n d u s t r y s o m ec o u n t r i e sh a ds t u d i e da n da p p l i e dq u e n c ht h i c kp l a t es t r e t c h t e c h n o l o g yi n 1 9 5 0 t h eb i g g e s ts t r e t c ht h i c k n e s si s5 0 18 0 m mb e c a u s eo f e q u i p m e n t a b i l i t ya n dt h er e l a t e dp r o d u c ts t a n d a r di sf o r m e d b e c a u s eo f t h i sk i n d o fl o ws t r e s st h i c k b o a r do f a l u m i n i u m a l l o yh a v ea l s os h o w ng o o ds i z ea n ds h a p es t a b i l i t yb yc h e m i s t r ya n d t h ev a r i o u sm a c h i n i n g sc u tp r o c e s s i n g i th a sr e d u c e dt h es t r e s sc o r r o s i o na n de x h a u s t e d l i f et h a tc a u s e sb e c a u s s eo f r e m a i n i n gs t r e s s n o wi ti sa p p l i c a t e di n c r e a s i n g l yi na v i a t i o n s p a c e f l i g h t p l a s t i c sa n dr u b b e rs h a p em o u l dp r o d u c t i o n p r e c i s ee l e m e n t t e l e s c o p ea n d m e c h a n i c a lt o o lf i e l d 6 0 0 0 ts t r e c h e rl e v e l e ri st h eh e a v y d u t ye q u i p m e n t i tw a sd e s i g n e da n dm a d b y t h e c h i n e s ef i r s th e a v y d u t yg r o u pc o m p a n y sa n a l o g y i n gt h ef o r m e rs o v i e tu n i o ns t r e t c h m a c h i n e t h ee q u i p m e n tw a s tt r a n s p o r t e d t os o u t h w e s ta l u m i n u m g r o u p l i m i t e d r e s p o n s i b i l i t yc o m p a n ya f t e rp r o c e s s e sc o m p l e t i o ni n1 9 7 0 s i tw a sn o tn o tt ob e i n s t a l l a t e d t e s tr u na n du s e dt m t i l lt h eb e g i n n i n go f c e n t u r yr e f i tw a sb ee s t a b l i s h e dt og o i n t o o p e r a t i o ni nj u l y2 0 0 1 h a du s e dt os t r e t c hs n o n gq u e n c hh a r da l u m i n u mb o a r d a l o n gw i t hm a r k e td e m a n di n c r e s sc o n t i n u o u s l y a n dh a v eb ep u tf o r w a r d h i g h e r r e q u i r e m e n tf o re q u i p m e n ts t r e t c ha b i l i t y b u tt h et e n s i l ef o r c et h a tt h i se q u i p m e n tc a l l b e a rd on o tp a s sc a l c u l a t i o na n d e f f e c t t ou s et h i se q u i p m e n t c o r r e c t l y r e d u c ee q u i p m e n t a c c i d e n tt oo c c u r e n s u r es a f e t yo f e q u i p m e n t i ti sn e c e s s a r yt oa n a l y s ea n dc a l c u l a t et h e t e n s i l ef o r c eo ft h i s e q u i p m e n tc a nb o r n ea n dc a r r yo u te f f e c to na n a l y s i sc a l c u l a t e s i i 重庆人学 l 程硕士学位论文 英文摘要 f o u n d a t i o n r e s e a r c ha c c o m p l i s h m e n ta n dt h em a j o rc o g e n to f t h i sp a p e ra r el i s t e da sf o l l o w s t h e b a s i ct y p ea n dm a j o rc h a r a c t e r i s t i co fl e v e l e r s t r u c t u r ea n dm a j o rp a r a m e t e r a n dt h ef u n c t i o no ft h e6 0 0 0 ts t r e c h e rl e v e l e rw e r ei n t r o d u c e d a n df o r c eo fc l a r n p h o l d w e r ea n a l y s e d u s i n g f i n i t ee l e m e n t a n a l y s i sm e t h o d f i n i t ee l e m e n tm o d e l s o f c p l a t et om o v e d c l m n p h o l da n df i x e dc l a m p h o l da n dp r e t i g h tb o l te t cw e r ee s t a b l i s h e d t h a ti s t h em a i n r e c e i v ef o r c ep a r ti n6 0 0 0 ts t r e e h e rl e v e l e r t h ea c t u a lr e c e i v ef o r c ec o n d i t i o nw e r ee a l e u l a t e s d a sw e l la st h ei n f l u e n c eo f g e t sf o r c et om o v e dc l a m p h o l da n df i x e dc l a m p h o l du n d e r d i f f e r e n tt i g h tf o r c e o nt h i s f o u n d a t i o n a n a l y s ea n dc o m p a r i s o nw e r eg o n eo n s t r e t c hf o r c eo fc p l a t ec a nb eb o r n r e a l l ya n d b e s tt i g h tf o r c eo f b o l tc o r r e s p o n d i n g l yw e r er e a c h e d a n a l y s i s m e t h o do f f i n i t ee l e m e n ti sa p p l i e di n6 0 0 0 ts t r e c h e rl e v e l e rf o rt h ef i r s t t i m e r e s u l to fa n a l y s i sa n dc a l c d a t i o nh a v ei m p o r t a n tg u i d a n c em e a n i n g f o re s t a b l i s h i n g t h eo p e r a t ei n s t r u c t i o no f e q u i p m e n t g u a r a n t e e i n gt h es a f e t yo fe q u i p m e n t a n dg o i n go n e m e l p r i s ep r o d u c e sn o r m a l l y d a t ao fc a l c u l a t i o nh a v ei m p o r t a n tr e f e r e n c ev a l u et o b e i m p r o v e da n dd e s i g n e d f o rt h i st y p eo f e q u i p m e n t k e y w o r d t h i c kp l a t e s t r e c h e rl e v e l e r b e a r i n gc a p a c i t y f i n i t ee l e m e n t c p l a t e 1 1 1 既庆人学蝣q 硕十学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 研究背景 轧件在轧制 冷却和运输过程中 由于各种因素的影响 往往产生形状缺陷 例如钢轨 型钢和钢管经常出现弧形弯曲 某些型钢 如工字钢等 的断面会产生翼 缘内并 外扩和扭转 板材和带材则会产生纵向弯曲 波浪形 横向弯蓝 边缘浪 形和中问瓢曲以及镰刀弯等 为了消除这些缺陷 轧件需要在矫直机上进行矫直 1 1 1 矫直机基本类型 根据结构特点 矫直机可以分为压力矫直机 辊式矫直机 管棒材矫直机 拉 伸矫直机 单张板材矫直机和连续式拉伸矫直机 和拉伸弯曲矫直机等几种类型 1 压力矫直机轧件在活动压头和两个固定支点间 利用一次反弯的方法进行 矫直 这种矫直机用来矫直大型钢梁 钢轨和大直径 大于巾2 0 0 巾3 0 0 r a m 钢 管或用作辊式矫直机的补充矫直 压力矫直机的主要缺点是生产率低且操作较繁重 压力矫直机有立式和卧式两种 辊式矫直机在辊式矫直机上轧件多次通过交错排列的转动着的辊子 利用 多次反复弯曲而得到矫直 辊数最少的是5 辊矫直机 最多的是2 9 辊矫直机 辊式 矫直机生产率高且易于实现机械化 在型钢车间和板带材车间获得广泛应用 管棒材矫直机管棒材矫直机的原理也是利用多次反复弯曲轧件使轧件矫 正 可细分为斜辊矫直机 3 1 3 辊式矫直机和偏心轴式矫直机 拉伸矫直机通常 辊式板带材矫直机只能有效地矫直轧件的纵向或横向弯 曲 即二维形状缺陷 至于板带材的中间瓢曲或边缘浪形 三维形状缺陷 则是由 于板材沿长度方向各纤维变形量不等造成的 为了矫直这种缺陷 需要使轧件产生 适当的塑性延伸 在普通辊式矫直机上 虽能使这种缺陷有所改善 但矫直效果不 理想 这时需要采用拉伸矫直方法l o j 拉伸矫直的主要特点是对轧件施加超过材料屈服极限的张力 使之产生弹塑性 变形 从而将轧件矫直 根据不同测量者测得结果 a 1 c u a i z n 合金淬火厚板纵 向表层残余压应力达1 0 0 2 0 0 m p a 中心层残余拉应力达5 0 1 0 0 m n 辊矫后表面 残余压应力可减少6 0 淬火后人工时效 残余应力可减少1 0 2 0 拉伸时 塑性伸长率为0 5 可减少7 0 以上 塑性伸长率为l 3 时 可减少8 0 9 0 达到残余应力可忽略不计的程度 为确保机加或化铣后零件不发生有害变形 拉伸 后厚扳的残余应力测定值应 3 0 m p a 1 矫直单张板材的钳式拉伸矫直机 这种设备生产率低且夹钳央住的部分要切除 金属损耗较大 连续拉伸机组 它由两个张力辊组成 拉伸所需的张力由辊和带材 j e 庆人学i i j 娶硕l 学位论文1 绪论 的摩擦力产生 这种矫直机主要用于有色金属 拉伸弯曲矫直机为了提高轧件矫直质量 近年来 拉伸弯曲矫直机组得到 较大发展 拉伸弯曲的基本原理是当带材在小直径辊子上弯曲时 同时施加张力 使带材产生弹性延伸 从而矫平 这种矫直机组 般用在连续作业线上 可以矫直 各种金属带材 包括高强度极薄带材 1 1 2 拉伸矫直机发展 仉 矫直单张板材的钳式拉伸矫直机 生产率低且夹钳央住的部分要切除 会属损 耗较大 我国在五六十年代曾采用淬火薄板 l o m m 拉伸工艺生产一般用途的产 品 因其生产效率与成品率很低而被淘汰 随着航空航天工业大型整体壁板技术问世 一些国家于5 0 年代研究与应用了淬 火厚板拉伸工艺 最大拉伸厚度因设备能力不同 可分别达到5 0 1 8 0 r a m 并形成 了相关的专用产品标准 j 我国在上世纪7 0 年代末引进了首台同类设备开始了工业 生产 拉伸是消除形状简单产品残余应力的最简便方法 在超过材料屈服强度的拉应 力作用下使其沿整个截面较均匀地延伸到规定的轻度变形量 0 5 3 比仅发生 表面变形的平整轧制 压光 更合理 可有效地达到基本消除残余应力和明显改善不 平度的目的 这种低应力厚板即使经非对称性的各种机械加工和化学铣切加工后也 表现出了良好的尺寸 形状稳定性 减少了因残余应力造成的应力腐蚀与疲劳寿命 的降低值 在航空 航天 塑料与橡胶成形模具制造 精密零件 光学仪器 机械 工具领域得到了r 益广泛的应用 厚板拉伸机作为控制拉伸厚板的主体设备 国内外液压厚板拉伸机 其拉伸力 1 0 1 3 0 m n 最大拉伸宽度4 m 最大有效拉伸长2 2 m 1 2 课题的来源及意义 1 2 16 0 0 0 t 拉伸机概况 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 6 0 0 0 t 拉伸矫直机安装在西南铝业集团有限责任公司压延厂 用于拉伸矫直淬 火硬铝板 目前额定拉伸力为世界第四 亚洲第一 是集团公司大型关键设备 该机主要由机架 活动夹头 固定夹头 导轨 液压系统和电控系统组成 采 用多段式液压钳口型夹头 能适应厚板全宽上的厚度与板型的变化 使各处央紧力 基本均匀 拉伸时在夹持区无相对滑动 央紧力设定值与拉伸力设定值成正比 央 器具有机械自锁功能 使兴紧力随拉伸力增加而同步增加 板材夹持长度与夹紧力 可调并显示 在固定夹头上有自动缓冲装置 可有效吸收拉断的冲击与震动 央头 上设有对中装置 使拉伸纵向中心线与夹头横向中心线垂直 防止拉偏 板材上料设有承料装置并可步进式横移 在央头前 板材有升降调节装置 拉 重庆人学i 碰硕 学位论文 1 绪论 伸应力 总拉伸力 托伸速度 伸长率均有设定 控制与显示装置 达到给定的伸 长率后自动停止拉伸 主要技术参数 1 最大拉伸矫直力 6 0 m n 2 最大快速缸拉力 6 m n 3 最大快回程力 6 m n 4 液压底座缓冲力 6 m n 5 工作行程 1 2 0 0 m m 6 喂料行程 4 2 0 0m m 7 拉伸率 1 0 6 0 8 拉伸精度 0 0 3 9 最大拉伸速度 5 m n s 1 0 最大快进速度 5 0 m m s 1 1 最大回程速度 5 0 m m s 1 2 主液压系统工作压力 2 0 m p a 1 3 来料规格 厚度 5 2 0 0 m m 宽度 1 0 0 0 2 5 0 0 m m 长度 5 0 0 0 2 0 0 0 0 m m 最大截面积 2 0 0 0 0 0 m m 2 1 4 主缸 数量 2 个 结构型式 柱塞式 柱塞直径 巾1 4 2 0n l i n 行程 1 2 0 0 r 1 1 t l 1 5 回程缸 快速缸 数量 2 个 结构型式 活塞式 柱塞直径 中7 0 0 巾5 5 0 m m 行程 4 2 0 0 m m 1 2 2 课题目的及意义 6 0 0 0 t 拉伸矫直机是中国第一重型集团公司类比前苏联拉伸机自行设计制造的 重型机械装置 上世纪7 0 年代设备加工完成后发到西南铝业集团有限责任公司后未 进行安装 试车 使用 至到本世纪初进行改造 安装 试车 并于2 0 0 1 年7 月建 成投产 用于拉伸矫直淬火硬铝板 为公司的发展发挥了重要作用 成为集团公司 重庆人学一1 程硕士学位论文 绪论 大型关键设备 随着市场需求的不断扩大 对设备拉伸能力提出了更高的要求 但该设备本身 能承受的拉伸力未经过计算和校验 为确保设备的安全使用 减少设备事故发生 非常有必要对该设备所能承受的拉伸力进行分析计算 1 3 课题的研究内容 本课题在对6 0 0 0 t 拉伸矫直机结构及受力分析的基础上 利用弹性有限元基本 理论和工程分析方法 使用i d e a s 软件 对该机的主体关键部分一活动夹头 固定央头c 形板 预紧螺栓等受力构件建立了实体模型 根据生产要求设计了分析 计算工况 完成了有限元分析计算与结果分析工作 得出了c 形板实际可承受的拉 伸力及相应情况下预紧螺栓的最佳预紧力 一方面可保障了该设备关键受力构件能 在最佳状态下安全的工作 另一方面还可充分挖掘设备本身的潜力 具有重要的实 用价值和经济效益 4 重庆大学一l 程硕士学位论文 2 结构组成与受力分析 2 结构组成与受力分析 2 16 0 0 0 吨拉伸机的组成 剖 6 0 0 0 吨拉伸矫直机如图2 1 所示 主要由机架 活动夹头 固定夹头 导轨 液压系统和电控系统组成 机架由两个压缩柱 主工作缸 液压底座通过一个基础 平台固定在基础上 形成一个平放于基础上浮动的机架 此外两个主工作缸滑卧在 两个铸铁底梁上 压缩柱滑卧在支座和尾座上 两个压缩柱在拉伸过程中承受全部 工作载荷 每个压缩柱分别开有十五个销孔 销 孔间距为1 2 0 0 m m 固定夹头通过这些销孔与压 缩柱相联 主工作缸为套缸结构 分为主缸 快 速缸和回程缸三部分 快速缸进油推动活动夹头 完成快进动作 主缸和快速缸同时进油推动活动 夹头完成拉伸动作 回程缸进油推动活动夹头完 成回程动作 液压底座用于矫直机的断带保护 吸收断带时的冲击 同时 液压底座又具有使矫 直机复位的功能 机架部分液压执行机构的动力 来源为主液压系统 活动夹头主要由活动夹头梁 钳口机构 夹 紧缓冲装置 展平装置 对中装置 车轮部件和 图216 0 0 0 吨拉f 蜥直机 爬行插销机构等组成 n 霹 1 抛 m d 71 m 活动夹头梁为整体焊接结构 c 形板组合 梁 工作时活动夹头梁承受工作载荷和钳口机构的夹紧力 夹头梁通过主工作缸与 机架相连接 钳口机构和夹紧缓冲装置一起完成铝板的夹持工作 夹紧缓冲装置设有两个主夹紧缓冲缸 钳口机构由主夹紧横梁 1 0 个辅助夹紧 缸及1 0 对分段钳口构成 主夹紧缓冲缸和辅助夹紧缸除参与铝板的夹紧工作 还负 责钳口部分的断带保护 缓冲断带时钳口机构的能量 展平装置用于展平铝板端部 使铝板能够顺利进入钳口 在钳口机构的外侧分别设有左右和上下对中装置 左右对中装置保证铝板处于 矫直机中心线上 上下对中装置保证铝板与钳口机构的对中 活动兴头设有前轮组两套 后轮组两套 共十六个车轮 车轮承受活动夹头的 重量 并保证活动兴头在轨道上的运动 固定夹头主要由固守央头梁 钳口机构 央紧缓冲装置 展平装置 对中装置 车轮部件 爬行插销机构和插销机构等组成 其中 固定夹头梁 钳口机构 央紧 重庆人学t 程硕士学位论文 2 结构组成与受力分析 缓冲装置 展平装置 对中装置 车轮部件和爬行机构的结构 原理及功能与活动 央头相同 固定夹头通过两套插销机构上的插销销入压缩柱上的销孔 将固定夹头与压缩 柱联结在一起 每套插销机构设有两个插销 插销通过钢丝绳与插销缸相连 在插 销缸的带动下 插销可完成销入和托开操作 矫直机工作时 每套插销机构中只有 一个插销销入压缩柱 由于两个插销之间的间距为18 0 0 m m 而压缩柱上销孔的间 距为1 2 0 0 m m 因此 固定夹头的最小调整节距为6 0 0 m m 导轨固定在矫直机地坑的基础上 其主要作用是承受活动夹头和固定夹头的重 量 并为两个夹头的移动提供导向 在导轨内部设有拉带 矫直机通过拉带来移动固定夹头 液压系统实现对矫直机各液压执行机构的控制 按照液压系统在设备上的安装的位置和所完成的功能不同 液压系统共分成三 个部分 即主液压系统 活动央头液压系统和固定夹头液压系统 主液压系统完成 矫直机机架部分液压执行机构的控制 活动夹头液压系统用于活动夹头上各液压执 行机构的控制 固定夹头液压系统用于固定夹头上各液压执行机构的控制 液压系统根据需要在控制阀组中采用了插装阀 锥阀 与滑阀系统相比 在系 统功率相同的情况下 采用插装阀的系统 具有体积小 重量轻 密封性好 功率 损失小 动作灵敏 响应快 抗污染能力强和易于集成等优点 插装阀的这些优点 使其特别适用于复杂和大流量的系统 在主液压系统中应用了比例控制技术 通过各比例控制元件系统可实现工作缸 的速度控制 同步控制 主液压系统的主要元件采用德国r e x r o t h 力士乐 公司的产品 保证系统 性能优良 工作可靠 2 26 0 0 0 吨拉伸机的受力分析 1 7 1 8 1 9 2 0 6 0 0 0 t 拉伸矫直机的主体关键部分 活动夹头与固定兴头呈对称状 活动夹 头工作时在主拉伸油缸的作用下移动 固定夹头不动 这样 安装在活动夹头和固 定夹头的夹紧装置上被拉伸的铝板就随着活动夹头的移动而被拉伸 活动兴头梁 钳口机构是主受力元件 拉紧螺栓是用来改善活动夹头梁受力状 态的 活动夹头梁是焊接结构件 由于有喂料口 这部分被设计成板焊件 采用了 1 1 块c 形板作为主要受力件 c 形板的结构如图2 2 所示 c 形扳有三种厚度 l o o n m l 1 5 0 r a m 1 8 0 m m 四种形状 共1 1 块呈中州厚 两侧薄的方式对称排列 钳口机构就安装在c 形板的圆槽内 钳口机构用上下两块 月牙板横贯c 形槽内 十个钳口嵌装在月牙板上 工作时钳口可自锁 承担着拉伸 重庆人学 1 j 程硕1 学位论文 2 结构组成与受力分析 矫直铝板的拉力 活动夹头和固定夹头结构形式基本相似 其具体结构如图2 3 和图2 4 所示 图2 2 c 形板结构图 f i 9 2 2s t r u c t u r eo f c p l a t e 图2 3 活动夹头结构图 f i 9 2 3s t r u c t u r eo f m o v e dc l a m p h o l d 图2 4 固定夹头结构图 f i 9 2 4s t r u c t u r eo f f i x e dc l a m p h o l d 重庆大学i 程硕士学位论文2 结构组成与受力分析 活动央头与固定夹头的实际受力状况基本相同 其受力情况如图2 5 所示 拉 伸力t 经钳口到月牙板传递到c 形板的弧面上 一 月牙扳olii oj曹oi 旨廿oo扫巾等岍口磊 时2苗 o廿 一席 ald舟ij 赫垛州懈嗡姆r翅冰粼薄烬营饕辎憾口目80一晕擐lin僻 重庆人学工程硕上学位论文5 有限元分析计算与结果分析 5 3 结果分析 5 3 1 拉伸2 5 0 0 m m 宽板材的结果分析 活动夹头和固定央头的材质为2 0 m n s i 其机械性能为 1 7 4 3k g m m 2 盯 2 4k g m m z 疋 1 0 妒 2 0 嘶 3k g m c m e 根据前面分析计算结果 得出在各种工况下活动夹头和固定央头的最大应力 值 最大值出现的部位及其安全系数 预紧螺栓所承受的最大拉力及其安全系数见 表5 5 和表5 6 所示 根据表5 5 和表5 6 将各种工况下c 形板上的最大应力值用图5 1 9 5 2 2 表示 如下 f 一 入 一 么套 斗 飞 彰纱 7 一 1 c 4 c 5c 6 缸连接板 譬z 蕊 一 图5 1 9 活动夹头c 形板上的应力值 f i g5 1 9s t r e s si nc p l a t eo f m o v e dc l a m p h o l dw i t hd i f f e r e n tw o r k i n gc o n d i t i o n s 工况l 工况2 工况3 工况4 工况5 工况6 丁况7 工况8 工况9 a o 0 o o o o 0 o 0 0 仲 拍 加 嵋 加 0 巧 m 重庆人学i 程硕十学位论文5 有限元分析计算与结果分析 m p a 3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 m p a 3 0 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 o 5 0 c 1c 2c 3c 4c 5 c 6 缸连接扳 图5 2 0 活动夹头c 形板上的应力值 十工况 1 0 工况 1 1 十t 况 1 2 卜工况 1 3 静一t 况 4 工况 1 5 f i g 5 2 0s t r e s si nc p l a t eo f m o v e dc l a m p h o l dw i t hd i f f e r e n tw o r k i n gc o n d i t i o n s l i r 一 l 1一 f f 心 一 j b 苯苎 摹 二 ii i 1 一 ff ff 一 l 广i fi f 薯 卜 十一l fi i c 2c 3c 4c 5c 6 图5 2 1 同定夹头c 形板上的虑力值 工况1 工况2 工况3 工况4 工况5 工况6 t 况7 工况8 工况9 f i g5 2 1s t r e s si nc p l a t eo f f i x e dc l a m p h o l dw i t hd i f f e r e n tw o r k i n gc o n d i t i o n s 重庆大学t n 硕f 学位论文5 有限元分析计算与结果分析 十工况 1 0 r 况 1 1 十工况 1 2 上况 1 3 静一工况 1 4 工况 图5 2 2 固定夹头c 形板上的应力值 f i g 5 2 2s t r e s si nc p l a t eo f f i x e d c l a t r i p h o l dw i t hd i f f e r e n tw o r k i n g c o n d i t i o n s 根据上述分析计算表5 5 5 6 和图5 1 9 5 2 2 可以得出如下结论 1 从各工况下的应力及其分布可以看出 随着拉伸力的增加 各c 形板的应 力随着增大 最大值出现在中间c 形板上 而且从中间c 形板开始向外递减 固定 夹头最外边的c 形板受力很小 活动夹头最外边的c 形板和缸连接板应力值也较大 原因是连接拉伸油缸产生的 因予以重视 2 该6 0 0 0 t 拉伸机在拉伸最大宽度的板材时 即2 5 0 0 m m 宽 在无预紧螺栓的情况 c 形板最大可以承受的拉伸力为3 5 0 0 t 在有预紧螺栓无预紧力的情况下 c 形板最大可以承受的拉伸力为5 0 0 0 t 在有预紧螺栓和预紧力的情况下 c 形板最大可以承受的拉伸力为5 5 0 0 t 在有预紧螺栓和预紧力的情况下 当拉伸力达到5 5 0 0 1 时 预紧螺栓的最大预 紧力为5 0 0 t 在最大拉伸力的情况下 预紧螺栓的最大预紧力为5 0 0 t 在具体预紧螺栓预紧 力的施加过程中预紧力控制3 0 0 t 5 0 0 t 之间 3 该6 0 0 0 t 拉伸机预紧螺栓及其预紧力对该设备承载能力起到了十分关键的 作用 5 3 2 拉伸2 0 0 0 m m 宽板材的结果分析 根据相同的分析 在拉伸2 0 0 0 m m 宽度的板材时活动夹头和固定夹头在各种工 况下最大应力值及其安全系数 预紧螺栓所承受的最大拉伸力及其安全系数见表5 7 和表5 8 所示 根据表5 7 和表5 8 将各种载荷工况下c 形板上的应力值用图5 2 3 掷 渤 脚 啪 啪 垦鏖茎堂三堡璺主堂垡婆奎 王塑堕墨翌里少 以重视 重庆大学j 程硕士学位论文5 有限元分析计算与结果分析 2 在拉伸机在拉伸2 0 0 0 m m 宽的板材时 在有预紧螺栓和预紧力 预紧力在 4 0 0 5 0 0 t 的情况下 c 形板可以承受4 5 0 0 t 的拉伸力 5 3 3 拉伸1 5 0 0 m m 宽板材的结果分析 根据相同的分析 在拉伸1 5 0 0 m m 宽度的板材时活动夹头和固定夹头在各种工 况下最大应力值及其安全系数 预紧螺栓所承受的最大拉伸力及其安全系数见表5 9 和表5 1 0 所示 根据表5 9 和表5 1 0 将各种工况下c 形板上的应力值用图5 2 5 和5 2 6 表示如下 晕封爻卜 1 ji b 号暮苯 璧嘴d i 斗 冬 飞n 一 冷 念 窿 飞 l n 臣罕互 i i 厂1i c ic 2c 3c 4 c 5c 6 缸连接板 图5 2 5 活动夹头c 形板上的应力值 f i g 5 2 5s t r e s si nc p l a t eo f m o v e d c l a m p h o l d w i t hd i f f e r e n tw o r k i n gc o n d i t i o n s x 誊 辽 b 添 k 心 蕊 1 1 c lc 2c 3c 4c 5c 6 图5 2 6 同定夹头c 形扳上的应力值 f i g 5 2 6s t r e s si nc p l a t eo f f i x e d c l a m p h o l d w i t hd i f f e r e n tw o r k i n gc o n d i t i o n s 4 8 工况l 工况2 r 况3 t 况4 工况5 工况6 工况l 工况2 工况3 t 况4 t 况5 工况6 姗 娜 瑚 姗 啪 o 湖 渤 o 重庆大学工程硕十学位论文5 有限元分析计算与结果分析 由表5 9 5 1 0 以及图5 2 5 5 2 6 可以得出如下结论 1 在拉伸1 5 0 0 m m 宽度的板材时 载荷主要集中在中间5 块c 形板上 固外 边的那两块c 形板承受了其它c 形板一般的载荷 活动兴头最外边的c 形板和缸 连接板也承受了一般的载荷 2 该6 0 0 0 t 拉伸机在拉伸1 5 0 0 m m 宽的板材时 在有预紧螺栓和预紧力 预 紧力在4 0 0 5 0 0 t 的情况下 c 形板可以承受4 0 0 0 t 的拉伸力 5 3 4 拉伸1 0 0 0 m m 宽板材的结果分析 根据相同的分析 在拉伸1 0 0 0 m m 宽度的板材时活动夹头和固定夹头在各种工 况下最大应力值及其安全系数 预紧螺栓所承受的最大拉伸力及其安全系数见表 5 1 1 和表5 1 2 所示 根据表5 11 和表5 1 2 将各种工况下c 形板上的应力值用图 5 2 7 和5 2 8 表示如下 轴 弋 逮 心 氐 i 心 心 添 么 夕 婚 卜 聿 爿b 2 q 一 c lc 2c 3c 4 c 5c 6 缸连接板 图5 2 7 活动夹头c 形板上的应力值 f j g5 2 7s t r e s si nc p l a t eo f m o v e dc l a m p h o l dw i t hd i f f e r e n tw o r k i n gc o n d i t i o n s 工况l 工况2 工况3 工况4 工况5 t 况6 重庆大学一口犟硕十学位论文5 有限元分析计算与结果分析 c lc 2c 3c 4c 5 工况1 t 况2 工况3 丁况4 工况5 工况6 图5 2 8 固定夹头c 形板上的应力值 f i g5 2 8s t r e s si nc p l a t eo f f i x e dc l a m p b o l dw i t hd i f f e r e n tw o r k i n gc o n d i t i o n s 由表5 1 1 5 1 2 以及图5 2 7 5 2 8 可以得出如下结论 1 在拉伸1 0 0 0 m m 宽度的板材时 载荷主要集中在中间5 块c 形板上 紧邻 最外边的c 5 板受力很小 活动央头最外边的c 形板和缸连接板也仅承受了一般的 载荷 2 该6 0 0 0 t 拉伸机在拉伸1 0 0 0 m m 宽的板材时 在有预紧螺栓和预紧力 预 紧力在4 0 0 5 0 0 t 的情况下 c 形板可以承受3 5 0 0 t 的拉伸力 5 0 霞庆大学 程硕十学位论文6 始论 6 结论 低应力铝合龛厚正日益广泛的应用于航空 靛天 塑料与橡胶成形模具制造 精 密零件 光学仪器 机械工具领域 拉 乖楚消除锅合金厚残余应力的最简便方法 可 有效地达到基本消除残余应力和明显改善不平度的目的 6 0 0 0 t 挝伸矫直机是中国鹪 重墅繁团公司粪比莳苏联拉伸钒自行设计制造的大型关键设备 糟于拉伸矫直淬火 铝合金薅 板 对该设备的承载能力进行分析计算 具有重袋的实用价值和缝济效益 本文在对6 0 0 0 t 拉 唪矫直飘绐梅及受力分橱的的基础上 翻粥弹性有限元基本 理论和工程分析方法 使用i d e a s 软件 对该机的主体关键部j 卜一活动夹头 固 定兴头c 形嫒 颥紧鳔稔等受力构件建立了实体模垄 攘据生产螫求设计了分析诗 算工况 完成了肖限元分析计算与结果分析工作 得出c 形板实际可承受的拉伸力 及耪应惨凝下预紧矮拴的袋佳羲紧力 分析诗算缩栗对澍定设备瀚操俸麓程 保涟 设备的安全使用和企业生产的正港进行具有重要的指导意义 计算数据对设备的设 落 莘拜玫造其有重簧豹参考价僮 通道本文的研究可以得出如下结论 醚着拉 孛力静瓒热 吾c 澎板翡瘫力疆蔫餮丈 袋夫毽激嚣在幸f b c 形缀 e 而且从中问c 形板开始向外递减 活动夹头耀外边的c 形板和缸连接板 上f 郝 瘟力篷逛较丈 该拉伸机在拉伸2 5 0 0 r a m 宽度的板材时 在无预紧螺栓的情况 c 形板最大 霹坟承受熬羟 枣力巍3 5 0 0 t 在羧紧螺羧茺羲紧力豹猿嚣t c 影扳最大鬈驳承受 的拉伸力为5 0 0 0 t 在有预紧螺捡和预紧力 预紧力在4 0 0 一5 0 0 t 的情况下 c 形 援最大霹敬番受熬拉终力为5 5 f 程拉伸2 0 0 0 m m 宽的板村时 载荷主要集中在中间7 块c 形板上 在有预 紧螺栓魏颥紧力 预爨办盔4 0 0 5 0 0 t 戆携蕴t c 形叛霹毅承受4 5 0 0 t 戆拉律力 该拉伸机在拉伸1 5 0 0 m m 宽度的板材时 载荷主鼹集中谯中间5 块c 形板 上 在有颚紧螺捻翻预紧力 预紧 移莲4 0 0 5 0 0 1 豹墙况下 c 形叛可以承受4 0 0 0 t 的拉伸力 该控伴机在拉伸1 0 0 0 m m 宽发的板材时 载赫主臻集中农中闽5 块c 形投 e 在育预紧螺稔和预紧力 预紧力在4 0 0 5 0 0 t 的情况下 c 形板可以承受3 5 0 0 t 的拉伸力 泼拉伸枫预紧螺梭及其预綮力对该设备承载能力越到了十分关键时作用 有 效的控制预紧螺检的预紧力 防l e 预紧螺拴在拉伸过程中出现松动 以保涯没备的 安全运行 具有十分重甍的意义 蕈庆大学j 程硕士学位论文致谢 致谢 本论文的完成 白始至终渗透着导师秦伟教授 李风轶高级工程师的悉心指导 从沦文选题 理论研究 方案制定 工程实施等整个过程 处处渗透着导师的心血 和辛劳 在几年的学习中 我不仅学到了丰富系统的专业知识和独立进行科学工作 的方法 而且 导师渊博的知识 严谨的治学态度 求实的