轧管机主机座有限元分析与分体铸造

摘要

无缝钢管在国民经济建设中具有重要作用，被广泛使用于石油开采、钻探、航天等领域中。该产品质量与生产它的关键设备—轧管机密切相关，轧管机性能直接影响着无缝钢管的产品质量和品种规格。由于轧管机的构造复杂，导致工作状态、受力情况的分析也很复杂，目前国内外对斜轧轧管机轧制力的特性研究很不充分，普遍应用材料力学方法研究轧管机主机座的受力。而材料力学只适合部分截面的应力、应变分析，不能对总体的应力、应变综合分析。鉴于此，论文研究工作在以下几个方面进行： 本文以二辊斜轧管机为例，着重分析了轧管过程中轧管机主要工作部件的受力情况，得出了影响轧管机工作和轧制优良性能钢管的关键因素是轧管时的轧制力和轧制力矩。轧管机主机座最终承受各部件传来的轧制力、轧制力矩并传递给基础。因此对轧管机机座的应力、应变研究很重要。 本文对(O)140轧管机主机座进行了受力分析，采用有限单元法计算分析了它的强度和刚度，由理论证明了轧管机主机座的设计是符合强度和刚度要求的。通过对主机座的应力分析选择合适位置进行分体铸造，再用电渣焊焊接的方法来解决主机座体积庞大致使一般厂家不能整体铸造的问题。通过实际测试主机座的应力和应变信息，证明有限元计算和分析的方法是否正确。

目录

文摘

英文文摘

第一章 综 述

1.1引言

1.2斜轧轧管机国内外研究现状分析

1.2.1狄塞尔轧管机技术的发展

1.2.2 Accu Roll轧管机技术的产生和发展

1.2.3 Accu Roll斜轧管机现状

1.2.4最有前途的3-RCM型三辊联合穿轧机

1.3机架强度、刚度分析的发展及工程中的应用

1.4课题来源及意义

1.5研究内容

1.6本章小结

第二章 Accu Roll轧管机构成及轧管过程分析

2.1设备组成与结构

2.1.1前台和后台

2.1.2主机

2.2AR轧管机设备特点

2.2.1液压+链条的限动装置

2.2.2推管小车和限动芯棒

2.2.3全自动的芯棒润滑装置

2.2.4导盘轴向无级调整装置

2.2.5自动化控制

2.3热轧无缝钢管的工艺流程

2.4 Accu Roll轧管机变形区构成及研究

2.4.1空间变形区的特点

2.4.2 Accu Roll轧管机的变形区构成

2.4.3斜轧延伸的金属变形研究

2.5 Accu Roll轧管机咬入条件

2.5.1轧制力和摩擦力对轧件的作用力分析

2.5.2一次咬入条件的建立

2.5.3二次咬入条件的建立

2.6分析与结论

2.7本章小结

第三章 Accu Roll轧管机主机座有限元分析

3.1引 言

3.2有限元法的基本思想及ANSYS软件的简介

3.2.1有限元法的基本思想

3.2.2 ANSYS的发展历史及功能

3.3应用材料力学方法求解机座所受静不定力

3.3.1对主机座的结构分析与简化

3.3.2轧制力水平分力Pl引起的静不定力T1

3.3.3由轧制力垂直分力Ph引起的静不定力为T2

3.3.4由导盘力Q引起的静不定力T3

3.3.5主机座总静不定力2T

3.4机座有限元计算模型的建立

3.4.1建立实体模型

3.4.2对模型施加载荷、约束及进行网格划分

3.4.3机座有限元计算求解和结果分析

3.5主机座分体铸造焊接

3.5.1主机座分体铸造

3.5.2主机座焊接方式

3.6本章小结

第四章 电子测量电路设计及误差消除

4.1电测量技术

4.2金属结构应力、应变测量

4.2.1金属结构应力测量的任务

4.2.2测量截面的选择与应变片的布置原则

4.2.3电阻应变片灵敏系数K的误差及确定方法

4.2.4电测应力实验中应变片的粘贴技巧

4.3静态应力应变的测量技术及误差分析

4.3.1静态应力应变的测量技术

4.3.2静态应力应变测量的误差分析

4.4电阻应变方法浅析

4.4.1电阻应变测量分析与设计

4.4.2应变计算公式推导

4.5本章小结

第五章 轧管机主机座应力测试的方案设计

5.1实验目的和意义

5.2静态应变测试系统简介

5.3测试程序

5.4测试应力点的选取

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢