大型水電站檢修組合機(jī)床有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、大型水電站水輪機(jī)組由于檢修時(shí)間和現(xiàn)場環(huán)境的限制，對水電站機(jī)組的轉(zhuǎn)輪、底環(huán)、座環(huán)等大型結(jié)構(gòu)部件的修復(fù)，提出了智能化程度高的現(xiàn)場修復(fù)理念。這不僅可以克服機(jī)組局部修補(bǔ)精度不高的問題;而且還可以節(jié)省大量的人力物力資源，所以設(shè)計(jì)制造現(xiàn)場水電機(jī)組修復(fù)的數(shù)控多功能組合機(jī)床非常有必要。大型水電站機(jī)組現(xiàn)場檢修的數(shù)控多功能組合機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，該機(jī)床的剛度和振動(dòng)頻率等機(jī)械性能關(guān)系到機(jī)床的加工精度、加工效率和工件表面粗糙度，關(guān)系到機(jī)床的安全可靠性及使用壽命。有必

2、要對該機(jī)床床身結(jié)構(gòu)等進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)分析，找出機(jī)床床身的最大變形處和最大應(yīng)力;通過模態(tài)分析可以判斷振型是否影響該機(jī)床加工精度;這樣可以對機(jī)床床身相關(guān)的部位進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來改進(jìn)性能。所以本文的研究具有重要的理論與工程意義。
　　本文對國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究的現(xiàn)狀與發(fā)展做了全面深入的評述。對ANSYS Workbench平臺(tái)建立機(jī)床結(jié)構(gòu)有限元分析模型做了闡述。本文對水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪底環(huán)止漏環(huán)現(xiàn)場加工時(shí)的專用組合機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元

3、靜力分析與振動(dòng)模態(tài)分析;在此基礎(chǔ)上對機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，并且對優(yōu)化后的機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元靜力分析與振動(dòng)模態(tài)分析。機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)后整個(gè)機(jī)床的靜動(dòng)態(tài)特性都有了明顯提高，機(jī)床總體變形和各個(gè)方向的變形有了較為明顯的改善，應(yīng)力集中也有明顯的改善，靜態(tài)性能有了顯著提高，機(jī)床結(jié)構(gòu)剛度分布較合理;機(jī)床固有頻率和模態(tài)振型也有一定的改善。其次，針對水電機(jī)組轉(zhuǎn)輪下環(huán)現(xiàn)場加工數(shù)控組合機(jī)床的懸臂系統(tǒng)，分析計(jì)算該加工工況下機(jī)床的變形及應(yīng)力，并以機(jī)床設(shè)計(jì)部門

4、提出的機(jī)床刀尖處綜合變形0.15mm為目標(biāo)，提出機(jī)床結(jié)構(gòu)的改進(jìn)措施，增強(qiáng)該機(jī)床懸臂系統(tǒng)剛性，減小機(jī)床在受切削力時(shí)的結(jié)構(gòu)變形，提高機(jī)床加工質(zhì)量;提出了適當(dāng)降低機(jī)床切削力的方案。最后，對大型水電站水電機(jī)組轉(zhuǎn)輪現(xiàn)場檢修加工數(shù)控專用組合機(jī)床進(jìn)行了靜特性和振動(dòng)模態(tài)有限元分析。分析結(jié)果認(rèn)為機(jī)床刀架刀夾附近剛度需要加強(qiáng);機(jī)床刀架立柱的軌道處安裝刀具，因此該處的各方向有限元變形是影響加工精度的重要因素，要引起重視。機(jī)床垂直連接臂和刀架部分是薄弱環(huán)節(jié)，影