YCW43-30×1800矫平机工作辊与压弯量设计研究

摘要

辊式板材矫平机的工作原理是通过一组上下交错布置的工作辊对金属板材施加载荷，使板材发生交变弹塑性弯曲变形，从而达到矫平板材的目的。工作辊直径和本身横向刚度以及使用过程中上下工作辊间距（压弯量）的选择对矫平精度起着关键作用。
　　本文以某厂仿德国产品生产的YCW43-30×1800辊式矫平机为研究对象，对其工作辊进行了改进设计研究，主要内容如下:
　　建立辊-板作用力学模型，通过金属板材弹塑性变形分析，计算了板材作用于工作辊的反作用力，以此为基础，综合考虑板材矫平曲率、辊面接触强度、板材咬入条件及工作辊弯曲刚度，确定了工作辊径，采用横向支撑辊提高工作辊弯曲刚度。
　　针对目前矫平机使用中压弯量靠经验反复试验的现状，根据板材弹塑性弯曲变形理论及工作辊改进设计方案，提出了本机型压弯量计算的理论公式，采用曲线拟合方法，分析了压弯量选择对板材矫平精度的影响。
　　对改进后的工作辊设计方案，进一步通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对板材矫平过程进行了仿真分析，以此考察了压弯量计算公式的有效性。仿真分析结果表明，应用本文计算公式确定的压弯量值可较好地满足板材矫平精度要求，样机矫平试验同时也表明本文设计方案和压弯量计算方法是可行的。
　　本文分析研究结论不仅可以帮助矫平机生产企业降低生产成本，提高设备性能，同时也对用户合理使用设备并提高矫平精度有较大的应用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 设备结构及矫平过程

1．3 国内外研究现状

1．4 本文研究内容

第二章 板材矫平过程的弯曲变形分析

2．1 金属材料弹塑性力学性能

2．2 板材的弹塑性弯曲

2．3 板材弯曲的曲率变化

2．4 弯曲变形与弯矩的计算

2．4．1 弹塑性外弯矩M

2．4．2 弹性极限弯矩Me

2．4．3 塑性极限弯矩M

2．4．4 弯矩与曲率比

2．5 本章小结

第三章 矫平过程力能参数分析

3．1 矫平力分析

3．1．1 矫平力分析模型简化

3．1．2 “零弯矩点”的位置确定

3．1．3 矫平力的计算

3．2 矫平扭矩分析

3．2．1 变形扭矩Mk的计算

3．2．2 摩擦扭矩Mf1和Mf2的计算

3．3 矫平功率分析

3．4 本章小结

第四章 矫平工作辊设计

4．1 按矫平所需曲率分析辊径

4．2 按接触强度分析辊径

4．3 按咬入条件分析辊径

4．4 工作辊径选择

4．5 工作辊刚度校核

4．6 本章小结

第五章 压弯量计算

5．1 弯曲与挠度的关系

5．1．1 弹复挠度δt

5．1．2 弹性极限挠度δe

5．1．3 残余挠度δc

5．2 工作辊基本压弯量的确定

5．3 YCW43-30×1800矫平机压弯量实例计算

5．4 压弯量对矫平质量影响的计算方法

5．5 本章小结

第六章 板材矫平过程数值模拟

6．1 压弯方案的制定

6．2 有限元仿真分析

6．2．1 有限元软件选择

6．2．2 前处理

6．2．3 加载与求解

6．2．4 后处理和结果分析

6．3 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

附录A：攻读硕士学位期间的研究成果