ZR軋機(jī)關(guān)鍵傳動(dòng)部件的非線性有限元分析.pdf

1、森吉米爾軋機(jī)是生產(chǎn)硅鋼片產(chǎn)品的主要設(shè)備。隨著市場(chǎng)對(duì)這類電工鋼產(chǎn)品需求量的增大及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷也隨之加大，而由此引起的主傳動(dòng)系統(tǒng)事故停產(chǎn)已成為急待解決的問題。因此，深入開展對(duì)森吉米爾軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵傳動(dòng)部件的強(qiáng)度及承載能力研究，對(duì)于提高軋機(jī)生產(chǎn)能力，保證安全生產(chǎn)，降低故障率，提高產(chǎn)品質(zhì)量都有著十分重要的意義。本文以某硅鋼片廠ZR22BS-42型森吉米爾軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要設(shè)備——安全銷和齒輪分配箱為主要研究

2、對(duì)象，運(yùn)用非線性有限單元法對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算及承載能力研究。 對(duì)于齒輪箱斜齒輪的有限元計(jì)算，首先要面對(duì)的關(guān)鍵問題是齒輪齒廓面的精確建模。為彌補(bǔ)有限元軟件建模的缺陷，文章運(yùn)用參數(shù)化建模技術(shù)在三維實(shí)體造型軟件PRO/E中實(shí)現(xiàn)了齒輪箱斜齒輪齒廓面的精確建模，同時(shí)進(jìn)行了齒輪的裝配和運(yùn)動(dòng)仿真，并檢驗(yàn)了運(yùn)動(dòng)干涉，為有限元數(shù)值的精確模擬做好鋪墊。 齒輪的接觸非線性分析由于牽扯到很多因素，因此是比較復(fù)雜的求解問題。齒輪模型的前處理是保障

3、齒輪接觸分析計(jì)算順利進(jìn)行的重要一環(huán)，文章首先對(duì)森吉米爾軋機(jī)齒輪箱斜齒輪模型的簡(jiǎn)化進(jìn)行了討論，隨后研究了齒輪接觸分析的加載和邊界條件的選擇等問題。關(guān)于網(wǎng)格對(duì)齒輪接觸有限元計(jì)算結(jié)果的影響，文章通過不斷加密網(wǎng)格并進(jìn)行試驗(yàn)性計(jì)算再比較計(jì)算結(jié)果的方法，確定出了該軋機(jī)齒輪分配箱斜齒輪的合理網(wǎng)格密度。在此基礎(chǔ)上，文章還研究了齒間摩擦力對(duì)齒輪有限元計(jì)算的影響，分析表明，齒面最大接觸應(yīng)力和齒根最大主應(yīng)力會(huì)隨摩擦系數(shù)的增大而增大，但隨著摩擦系數(shù)的逐步均勻增

4、大，齒面最大接觸應(yīng)力和齒根最大主應(yīng)力的增大趨勢(shì)會(huì)逐漸減弱，而在對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)取最大摩擦系數(shù)產(chǎn)生的應(yīng)力值進(jìn)行校核。文中關(guān)于網(wǎng)格劃分方式的選擇及摩擦系數(shù)的選取的研究方法對(duì)同類型的齒輪接觸有限元計(jì)算提供了有價(jià)值的參考。最后，利用有限元計(jì)算結(jié)果，文章對(duì)該廠森吉米爾軋機(jī)齒輪箱斜齒輪的齒根應(yīng)力和齒面接觸應(yīng)力進(jìn)行了疲勞強(qiáng)度校核和承載能力研究，為指導(dǎo)生產(chǎn)中的設(shè)備維護(hù)提供了重要依據(jù)。 同時(shí)，針對(duì)森吉米爾軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)軸器上的安全銷

5、經(jīng)常出現(xiàn)非正常剪斷這一嚴(yán)重影響生產(chǎn)的故障情況，本文運(yùn)用彈塑性有限元方法對(duì)安全銷進(jìn)行了應(yīng)力計(jì)算和承載能力研究。首先理論分析了其復(fù)雜的實(shí)際受載狀況，然后結(jié)合APDL語(yǔ)言在有限元軟件中實(shí)現(xiàn)了模型復(fù)雜載荷的函數(shù)加載。由于計(jì)算中考慮到了模型變形的彈塑性問題，因此本文的有限元計(jì)算結(jié)果更貼切實(shí)際，這也為軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的強(qiáng)度研究提供了更新穎的思路。 本文的研究成果已被該硅鋼片廠全面采納，不僅為該軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)提供了可靠依據(jù)，同時(shí)大大降低了