UR轧机主传动系统异常时动力学行为仿真及关键零部件强度分析

摘要

UR轧机是轧钢的重要设备，轧机的顺利生产及日常维护就变得较为重要，而主传动系统是轧机中最重要的部分。近来由于轧制频率的增加，齿轮座地脚螺栓出现了故障（开裂、断裂），生产进程受到较大影响，损失也较为惨重。由于轧钢受载冲击较大，轧辊轴承座与机架间也存在一定的间隙，易使轧机的磨擦磨损增加。为了探究上述异常对UR轧机主传动系统关键零部件的影响，本文以UR轧机为研究对象，借助有限元分析找出以上异常工况下主传动系统关键零部件的内力变化规律，以及地脚螺栓尺寸改进后的对比分析。本文研究的主要内容如下：
　　首先，本文介绍了UR轧机的工作原理，并分析了结构，通过SolidWorks软件绘制轧机实体模型，并确定齿轮座地脚螺栓的三种工况，分别为正常、开裂和断裂，再运用ANSYS对轧机主传动系统在轧制压下量为20mm时进行模拟仿真。得出UR轧机主传动系统在不同工况下各关键零部件内力变化及载荷大小的趋势；为了确保模拟的准确性，同时对轧制压下量为15mm进行仿真分析。并对两种轧制压下量分析的结果进行对比，两种轧制压下量的应力、变形趋势基本一致，表明仿真较为准确。
　　其次，运用ANSYS显示动力学模块对轧辊与机架间的不同间隙进行仿真，研究存在间隙时对轧机万向节、轧辊以及机架载荷分布及变形的影响，并找出对主传动系统影响最小的间隙量为0.3mm。
　　最后，对齿轮座地脚螺栓进行改进，将地脚螺栓的直径由M90mm改为M100mm，并运用ANSYS Workbench软件对UR轧机整体动力学研究，分析改进后的地脚螺栓受载与改进前的进行对比；同时进行理论计算分析，将理论与有限元分析相结合。结果表明：改进后的轧机地脚螺栓受载明显减小，在同等的工作条件下不易发生破坏。
　　本文对UR轧机齿轮座地脚螺栓存在异常及轧辊轴承座与机架间存在间隙进行有限元分析，给出了这些异常时对轧机主传动系统中关键零部件应力和变形的影响，指出了这些异常的许用范围，研究成果为企业提供了理论参考。

目录

声明

1绪论

1.1选题背景

1.2轧机主传动系统研究现状

1.3轧机问题的提出

1.4选题的目的和意义

1.5本课题主要研究内容与方案

2 UR轧机及软件简介

2.1轧钢生产

2.2UR轧机主传动系统

2.3SolidWorks软件介绍

2.4有限元方法的概述

2.5有限元软件ANSYS Workbench简介

3齿轮座地脚螺栓异常时主传动系统的力学分析

3.1显示动力学简介

3.2地脚螺栓工况的确定

3.3有限元模型的建立

3.4有限元结果分析

3.5不同轧制压下量的UR轧机有限元分析

3.6不同轧制压下量有限元结果分析对比

3.7本章小结

4轧辊轴承座与机架间隙时的动力学分析

4.1有限元模型的建立

4.2有限元分析结果

4.3本章小结

5地脚螺栓的改进

5.1改进地脚螺栓分析

5.2地脚螺栓理论分析

5.3地脚螺栓有限元分析

5.4本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢