某钢厂5000mm轧机机架和辊系分析

摘要

轧机系统中的机架（牌坊）与辊系是该系统中最重要的零部件。机架是承受轧制过程中各种复杂作用力的最重要的零件，本文研究的是5000mm轧机系统，该系统的最大轧制力达到100000KN，这样的系统更考验机架的强度和刚度。而辊系是直接参与轧件轧制的分系统，辊系与轧件在接触过程中的应力情况直接决定了工艺过程的制定以及零部件的选择和维护方法的选择。因此对二者的力学性能的研究也十分重要。
　　本文应用ANSYS软件，通过有限元方法对机架进行了静力分析，对机架在最大轧制力作用下，其各个位置的应力分布情况进行了比较精确的仿真模拟。找到了最大应力点和应力比较大的各个部位，并依据该公司提供的轧机机架材料性能，对其进行了校核。通过采利柯夫计算法对机架进行了理论计算，计算出在最大轧制力作用下机架各个典型部位的应力情况以及机架的变形情况。这样通过传统方法和现代有限元方法对机架进行分析，使二者形成相互验证的局面，进一步提高本文对机架应力和变形情况的估计精度。
　　由于机架在实际轧制过程中受到各种动态载荷的作用，对机架的模态进行分析，了解其各阶固有频率对于合理利用机架，避免各种不利振动具有重要意义。本文利用ANSYS软件对机架的前十阶频率进行了求解。为了起到相互验证的效果，本文又通过能量法对机架的动态特性进行了计算，得到了比较典型的一阶和二阶固有频率值，进一步验证了ANSYS分析的结论有很高的参考价值。
　　本文又通过ANSYS软件对轧机的辊系进行了建模，对在最大轧制力作用下工作辊与轧件接触处以及工作辊与支承辊接触处的应力情况进行了分析，得出了应力分布云图。找到了在最大轧制力作用瞬间两对接触面最大接触应力的位置和数值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源

1．2 课题背景

1．3 课题内容

1．4 课题意义

第2章 基于ANSYS的机架有限元分析与静力计算

2．1 机架三维建模及网格划化

2．2 施加载荷及施加约束

2．3 机架的有限元结果分析

2．4 机架应力计算和变形计算

2．4．1 轧机机架设计理论的介绍

2．4．2 采利柯夫计算方法

第3章 机架模态分析

3．1 引言

3．2 模态分析基本理论

3．3 模态分析基本步骤

3．3．1 机架的建模

3．3．2 加载和求解

3．3．3 分析结果

3．4 通过结构力学对机架进行结构动力学分析

3．4．1 利用等效质量法求解机架的一阶固有频率

3．4．2 利用能量法计算机架的二阶固有频率

第4章 5000mm轧机辊系接触分析

4．1 接触分析概述

4．2 接触问题类型

4．3 接触问题的解决方法

4．3．1 接触问题的基本理论

4．3．2 经典Hertz弹性接触理论

4．3．3 Hertz理论不能解决的弹性问题

4．3．4 接触问题有限元工具——ANSYS

4．4 辊系接触分析过程和结果分析

4．4．1 模型的建立和接触相关项目的设定

4．4．2 接触设置

4．4．3 接触结果及其分析

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与的项目和发表的论文

致谢