TLJ400型连续挤压机芯轴强度分析与改进

摘要

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。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 连续挤压技术

1．2 连续挤压法的应用

1．3 连续挤压法的特点

1．4 连续挤压技术现状及发展趋势

1．5 课题意义及主要研究内容

2 TLJ400连续挤压机的工作原理与受力分析

2．1 连续挤压原理

2．2 TLJ400连续挤压机生产线组成

2．3 连续挤压机主轴系统受力分析

2．3．1 预紧力

2．3．2 预紧力轮槽内压应力(p)与剪切应力(τ)计算

2．3．3 压实轮下压力

2．3．4 减速机扭矩M计算

2．4 本章小结

3 主轴系统有限元分析

3．1 有限元法及ANSYS软件简介

3．1．1 有限元法简介

3．1．2 有限元分析软件—-ANSYS

3．2 有限元模型的建立

3．2．1 几何模型的建立

3．2．2 单元类型的选择

3．2．3 材料模型的建立

3．2．4 网格的划分

3．2．5 接触设置

3．3 有限元分析

3．3．1 边界条件的施加

3．3．2 有限元计算结果

3．4 芯轴单独有限元分析

3．5 本章小结

4 芯轴改进

4．1 芯轴结构改进

4．2 接触表面涂层

4．3 改进后芯轴有限元计算

4．4 实验验证

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢