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轧机升降台摇杆体有限元分析及结构改造

发布于:2020-10-13 21:34
有限元分析

       650轧机升降台摇杆体原设计为组合式可调节结构,但在实际生产过程中不需要调节摇杆体。原摇杆体组合结构在生产过程中,由于升降频繁,压盖螺栓易松动,很容易造成滑块与摇杆体磨损,产生间隙,当间隙量达到一定值后,产生冲击载荷,随着间隙量的增大,冲击载荷成倍上升,致使与摇杆体连接的连杆、轴承座零件断裂频繁。进而促使摇杆体在R15处断裂。因此必须消除产生间隙的根源,并取消应力集中部位。对摇杆体进行受力分析及有限元分析后,进行了结构改造,从根本上解决了摇杆体断裂的问题。
       由于摇杆体内侧R15处存在较大应力集中,实际使用时,不需要调节摇杆体内滑块,因此在结构上对其进行了改造。
       1)将组合结构改为整体式结构,从而消除了圆角R15处的应力集中,同时消除了滑块与摇杆体内侧产生间隙的根源。
       2)厚度由原来的120 mm增加到150 mm。
       改造后的摇杆体受力大小末发生改变,但危险断面的受力位置、受力形式均发生改变,改造后的危险断面有两处,即 140处受压和 280断面处受扭转,下面分别校核其强度
       由于摇杆体为45钢,据有关资料查得其抗拉强度σ为580 MPa,剪应力为抗拉强度的一半,取安全系数为2,则许用剪应力为145 MPa。因此其最大剪应力远小于许用剪应力,并且其压应力也远小于许用正应力。由此可见改造的效果是非常明显的。
       1)改造前摇杆体应力较大区域集中在底部R15圆角处,其它位置应力值较小。
       2)摇杆体应力最大的部位应力状态为弯曲应力,应按第三强度理论进行强度分析。
       3)改造前最大主应力最大值位于底部R15圆角处,其值为146.83 MPa,改造后最大主应力最大值位于 280断面处,其值下降到8.45 MPa,远小于其许用应力值145 MPa。可见摇杆体改造的效果是非常明显的。
       4)改造后的摇杆体已连续使用二年,至今未出现任何裂纹,相关连接件也未出现断裂现象。实践证明,该项改造项目是成功的。


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