大型三辊卷板机机架的强度与刚度分析
三辊卷板机的设计.
三辊卷板机的设计作者伟人指导教师宋诚生摘要：卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成型设备。
本设计旨在设计出用于卷制最大厚度为10mm、最大宽度为2000mm钢板的卷板机。
本文首先简单介绍了卷板机的分类、工作原理及在我国的发展情况。
结合任务书要求，通过对常用机构类型的论证，选择了本课题的对称式三辊卷板机。
由分析整个卷板运动，将其分为主运动和辅运动。
论证确定了主运动和辅运动的传动系统方案后，经过计算工作机构的工作功率及运动参数，选择电动机的型号。
再对传动系统中各传动装置分别进行类型选择、材料及热处理选择、设计计算和校核。
设计和校核工作机构的材料和尺寸后，对轴、轴承、联轴器和键进行设计计算，最后简述了机架的设计。
关键词：三辊卷板机参数化设计校核The Design of The Three Roller Coiling MachineAbstract：The bending machine is a common molding equipment which could bend plate into a cylinder, cone, curved body or other body .This design is aimed to design the bending machine rolling the maximum thickness of 10mm, maximum width of 2000mm plate .This article first briefly describes the classification of the bending machine, working principle and development in China. Through the demonstration of the common types of institutions and the task book , having chosen this three roller coiling machine. By the analysis of the entire coiling movement, it could be divided into the main and the auxiliary movement. After determining the drive system program of the main and the auxiliary movement , then calculating the power of working bodies and motion parameters, reaching the model of motor .And select the type of transmission system , materials and heat treatment , design calculations and check. Design and check the materials and size, shaft, bearings, couplings and key design calculations, the final rack design.Key words：The three roller coiling machine Parameter design Check目录1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 工作原理 (2)1.3 卷板机在我国的发展 (2)2 机构方案的论证及确定 (4)2.1 方案的论证 (4)2.2 方案的确定 (5)3 主运动系统的设计 (6)3.1 主传动系统的设计 (6)3.2 主电动机的选择 (7)3.3 确定传动系统的总传动比和分配传动比 (10)3.4 带传动的设计 (11)3.5 减速器的选择 (14)3.6 末级输出齿轮传动设计 (15)3.7 下辊的校核 (18)3.8 键的选择 (20)3.9 下辊轴承的设计 (21)4 辅运动系统的设计 (23)4.1 辅传动系统的设计 (23)4.2 辅电动机的选择 (23)4.3 丝杠螺母传动的设计 (24)4.4 确定传动系统的总传动比和分配传动比 (27)4.5 减速器的选择 (28)4.6 蜗杆传动的设计 (29)4.7 上辊的校核 (33)4.8 上辊轴承的设计 (35)4.9 辅电动机与减速器联轴器的选择 (35)4.10 减速器与蜗杆轴联轴器的选择 (36)4.11 蜗杆轴的设计 (37)4.12 蜗杆轴轴承的选择 (40)4.13 蜗轮轴的设计 (42)4.14 蜗轮轴轴承的选择 (43)5 上、卸料机构的设计 (44)5.1 机构设计 (44)5.2 设计校核 (44)6 机架的设计 (46)6.1 结构设计 (46)6.2 材料和厚度 (46)结论 (46)致谢 (46)参考文献 (47)1 绪论1.1 概述机械制造业是国民经济的中流砥柱，在国家经济实力中具有非常重要的作用和地位。
三辊卷板机标准
三辊卷板机标准
三辊卷板机标准有机械式和液压式两种，具体标准如下：
机械式三辊卷板机分为对称和非对称。
可将金属板材卷成圆形、弧形和一定范围内的锥形工件。
液压式三辊卷板机：该机为上调式对称式三辊卷板机，可将金属板材卷成圆形、弧形和锥形工件，两下辊为主动辊，上辊为从动辊。
卷板机规格平整的塑性金属板通过卷板机的三根工作辊（二根下辊、一根上辊）之间，借助上辊的下压及下辊的旋转运动，使金属板经过多道次连续弯曲，产生永久性的塑性变形，卷制成所需要的圆筒、锥筒或它们的一部分。
该卷板机适用于卷板厚度在50mm以上的大型卷板机，两下辊下部增加了一排固定托辊，缩短两下辊跨距，从而提高卷制工件精度及机器整体性能。
三辊卷板机参数
三辊卷板机参数
三辊卷板机的主要参数包括：
1. 最大卷板厚度：这表示机器能够卷制最厚的钢板厚度。
2. 最大卷板宽度：表示机器能够处理的最大钢板宽度。
3. 钢板屈服极限：表示机器能够处理的钢板的屈服极限。
4. 卷板速度：表示机器卷制钢板的速度。
5. 满载小直径：表示机器在满载情况下，可以卷制的最小直径。
6. 上辊直径和下辊直径：分别表示上辊和下辊的直径大小。
7. 两下辊中心距：表示两个下辊之间的中心距离。
8. 主电机功率：表示驱动机器工作的电机功率。
9. 外形尺寸（长×宽×高）：表示机器的整体尺寸。
这些参数将帮助您了解三辊卷板机的性能和适用范围，并选择适合您需求的机器。
20x2500三辊卷板机使用说明书机械部分
1 机器的型号、名称、用途、基本参数1．1 产品型号、名称产品型号： W11XNC－20×2500名称： 20×2500毫米水平下调式三辊卷板机1．2 机器的用途该机为水平下调式三辊卷板机，用于金属板材的弯曲成型，可将金属板材一次上料，不需调头即可完成板材两端部预弯和弯卷成型，卷制成各种规格圆形或弧形工件，还可用于成型工件的校圆，该机是石油、化工、锅炉、造船、机车车辆、金属结构及机械制造等行业最为理想的弯曲成型设备。
2 机器的主要结构概述本机上、下辊均为主驱动辊，机器的机架、底座为钢板焊接，辊子为锻钢件（上辊为50Mn,下辊为42CrMo），上辊主传动由22KW电机通过行星减速机驱动，下辊由1QJM32-1.0液压马达及齿轮驱动，三个工作辊均为主动辊。
上辊升降运动由安装在底座两端的的油缸驱动,下辊水平移动由安装在底座侧面的水平移动油缸驱动，上辊升降运动的位移量和下辊水平移动的位移量由显示器显示。
为便于成型筒体工件的卸料，机器上辊左端设有液压倾倒轴承体，右端尾部设有平衡拉杆机构，以保证倾倒轴承体倾倒后上辊悬空始终处于平衡状态（如倾倒轴承体倾倒后上辊不能保持平衡，可调节此机构）。
机器的上下辊位移采用NC自动调整,使液压系统驱动下的辊子位移的同步精度达到规定值,移动量有数字显示。
整机结构图见图2-1。
3 机器传动系统3．1 主传动机构上辊传动线速度约为4m/min，是由22KW带制动电机驱动行星齿轮减速器，经联轴器直接与上辊联接，带动上辊正反转动，能确保在传动中准确定位,操作方便。
具体结构见图3-1。
下辊传动的线速度约为4 m/min,由液压马达通过齿轮传动使两下辊转动，卷制不同板材筒件的实际线速度不同,由液压系统控制调节。
详见图3-2。
3.2 辅助传动机构上辊升降、下辊水平移动及倒头立起与倒下,为辅助传动系统。
4 液压系统(见系统原理图4-1)本机的液压驱动为开式系统,电机额定功率为7.5KW,额定工作压力为20MPa,用于驱动下辊油马达旋转系统油缸的升降。
立辊轧机机架强度和变形的有限元分析
[1] 邹家祥.轧钢机械[M]. 冶金工业出版社，1995 [2] 邹家祥等著. 轧钢机现代设计理论. 冶金工 业出版社, 1991 作者简介:周建刚(1971-)，男，内蒙古包头人，包 头轻工职业技术学院讲师，工程师，硕士，主要从 事机械力学行为分析研究。 Email:jiangang060@. 作者通信地址：包头轻工职业技术学院机电工程系 邮编 014030 作者联系电话：13847260837
图 5 机架立柱的等效应力图 3.3 变形分析 机架的位移变形主要发生在垂直的 z 方向（轧制方向）和水平的 x 方向（压下方 向）, 而在轧制过程中, 影响轧件厚度精度 的变形主要是机座沿压下方向的位移。 从机 架整体变形来看， 机架沿压下方向的位移值 增大了，其位移值为 0.154×2=0.308mm,机 架沿轧制方向的位移减小，其值为 0.149× 2=0.298 mm, 根据相关文献 [1], 此变形小于
3.1 机架整体应力分析 如图 3 所示， 机架的等效应力具体分布规律 是 ：
图 3 机架的等效应力图 （1）机架整体应力变化为由机架内侧到外 侧逐渐减小。 （2）立柱中部孔槽区上下两侧及横梁的承 压区是应力集中区。 （3）机架立柱与横梁交界处以及机架立柱 中段应力变化平缓， 应力水平也不高。 3.2 局部应力分析 （1）横梁应力分析 如图 4 所示， 横梁应力变化趋势为等效 应力沿 x 轴负方向减小当接近横梁对称轴线 时，应力又逐渐增大。横梁承压面应力集中
1、
引言
在近代轧机中 , 随着设备负荷不断 加大, 以及对轧制带材的板型和厚度公差的 要求越来越高, 因此要求轧机有足够的强度 和刚度, 而机架是保证轧机有足够强度和刚 度的最重要的零件, 因此, 对轧机机架进行 强度和刚度分析就显得相当重要。 本文对某 厂立辊轧机机架进行强度和刚度有限元分 析，并对结果进行了分析，得出了结论。
20x2500三辊卷板机使用说明书机械部分
1 机器的型号、名称、用途、基本参数1．1 产品型号、名称产品型号： W11XNC－20×2500名称： 20×2500毫米水平下调式三辊卷板机1．2 机器的用途该机为水平下调式三辊卷板机，用于金属板材的弯曲成型，可将金属板材一次上料，不需调头即可完成板材两端部预弯和弯卷成型，卷制成各种规格圆形或弧形工件，还可用于成型工件的校圆，该机是石油、化工、锅炉、造船、机车车辆、金属结构及机械制造等行业最为理想的弯曲成型设备。
2 机器的主要结构概述本机上、下辊均为主驱动辊，机器的机架、底座为钢板焊接，辊子为锻钢件（上辊为50Mn,下辊为42CrMo），上辊主传动由22KW电机通过行星减速机驱动，下辊由液压马达及齿轮驱动，三个工作辊均为主动辊。
上辊升降运动由安装在底座两端的的油缸驱动,下辊水平移动由安装在底座侧面的水平移动油缸驱动，上辊升降运动的位移量和下辊水平移动的位移量由显示器显示。
为便于成型筒体工件的卸料，机器上辊左端设有液压倾倒轴承体，右端尾部设有平衡拉杆机构，以保证倾倒轴承体倾倒后上辊悬空始终处于平衡状态（如倾倒轴承体倾倒后上辊不能保持平衡，可调节此机构）。
机器的上下辊位移采用NC自动调整,使液压系统驱动下的辊子位移的同步精度达到规定值,移动量有数字显示。
整机结构图见图2-1。
3 机器传动系统3．1 主传动机构上辊传动线速度约为4m/min，是由22KW带制动电机驱动行星齿轮减速器，经联轴器直接与上辊联接，带动上辊正反转动，能确保在传动中准确定位,操作方便。
具体结构见图3-1。
下辊传动的线速度约为4 m/min,由液压马达通过齿轮传动使两下辊转动，卷制不同板材筒件的实际线速度不同,由液压系统控制调节。
详见图3-2。
辅助传动机构上辊升降、下辊水平移动及倒头立起与倒下,为辅助传动系统。
4 液压系统(见系统原理图4-1)本机的液压驱动为开式系统,电机额定功率为,额定工作压力为20MPa,用于驱动下辊油马达旋转系统油缸的升降。
三辊卷板机的设计
前言三辊卷板机的设计1 前言1.1 选题背景机械制造业在近代中国的发展过程中起到非常重要的作用，在国民经济中占有很大的比例，因此在国民经济中具有很重要的作用和地位。
一个国家的技术的发展与进步离不开机械制造业。
当一个国家的机械制作非常发达是，它的国民经济实力和科学技术水平也会是非常的厉害，因此世界各国都把发展机械制造业作为振兴和发展本国经济的战略重点之一。
机械制造装备的先进程度决定了机械制造生产能力和制造水平。
因此，机械制造业的发展是离不来机械制造装备技术的。
努力地研究机械装备技术可以让我们国家的经济实力和科学技术都能得到发展。
我国也是制造业非常发达的大国，因此更应该花费资金投入机械制造业去，去研究和发展。
卷板机是一个将金属板材弯卷成锥体、曲面体体、筒体或其他形体的通用成型设备。
根据以往的概论三点可以成圆的原理，卷板机在工作时的工作辊他们的位置不是固定的，而是变化和旋转运动从而使板材产生连续不断的塑性变形，可以以获得预制的工件。
该通用设备可应用于造船、锅炉、石油、化工及机械制造行业等。
与外国的工作辊（一般以工作辊的配置方式划分）划分方式不同，国内基本都以工作辊调整形式及数量作为标准，实行分类，一般分为：1、特殊用途卷板机：有双辊卷板机、船泊式卷板机、立体式卷板机、多功能卷板机和锥体式卷板机等。
2、三辊卷板机：分为机械式三辊卷板机（机械式三辊卷板机包括机械式对称式三辊卷板机和机械式非对称式三辊卷板机）和液压式三辊卷板机。
3、四辊卷板机：分为侧辊倾斜调整式四辊卷板机和侧辊圆弧调整式四辊卷板机。
机械传动式卷板机已经有很长的发展时间，但是由于它的机械运动简单，工作性能很好，制造价格很低，因此在很多中、小型的卷板机仍然使用中。
但是由于现在的卷板机都是低速大扭矩的卷板机，所以传动系统体积过于庞大，卷板机在工作时产生的功率较大，并且在启动的时候电能的上下起伏太大，因此现在大型的卷板机都是在用液压传动。
三辊卷板机的设计卷板机可分为冷卷和热卷。
水平下调式三辊卷板机技术说明资料
水平下调式三辊卷板机技术说明一、设备型号型号：W11XNC-100×2000型 1台价：256万元名称：W11XNC-100×2000型毫米水平下调式三辊卷板机二、主要技术参数注:t－—板厚三、设备概述该设备为水平下调式三辊卷板机，上辊可升降位移；下辊可水平位移；在该设备上能将金属板材一次上料，不需调头即可完成板材端部的预弯和卷制成形，是卷制圆形、锥形、弧形工件的理想设备，广泛应用于水电、化工、航空、造船、建筑、锅炉、桥梁、金属结构、机械制造等各行业。
四、设备主要构成：上辊部分（上辊、上辊主传动装置、传动侧轴承体、倾倒平衡装置）下辊部分（两下辊、下辊辅助传动装置、水平移动装置、对料装置）架体部分（底座、左右机架、上辊驱动油缸）倾倒部分（上辊倾倒侧轴承体、倾倒油缸）卷锥筒装置液压系统（液压泵站系统、阀组）电气控制部分，强电部分、数显部分（PLC控制系统）、操作台润滑系统五、设备的结构特征1.机器由底座、上辊、下辊、左右机架、主驱动系统、辅助驱动系统、液压系统、电气控制系统等组成。
底座及机架采用焊接结构，严格要求焊缝质量，并进行时效处理，以保证机器在工作负荷下有足够的强度和刚度。
2.工作部分上辊装在两轴承体内，分别镶在两侧的机架内侧，由两端油缸驱动上辊升降运动。
上辊两端轴承均采用低速度、重载荷的调心滚子轴承，上辊的升降位移量由数字显示，可根据数字显示调整工作辊平行或倾斜。
其同步精度±0.2mm。
上辊的倾倒侧装有倾倒油缸，方便取料。
上辊尾部装有平衡机构。
在倾倒侧失去支承时，平衡上辊处于水平位置。
两下辊装在上辊机架内侧，由下辊机架进行支承，采用低速度、重载荷的调心滚子轴承。
两下辊在油缸驱动下同时进行水平移动，下辊水平移动量数字显示，根据数字显示调整下工作辊平行。
其同步精度为±0.2mm，并可自动回中。
对料装置安装在下辊一侧，由油缸驱动其工作。
卷锥筒装置安装在上辊的左端，随上辊同升降。
轧钢机械机辊系结构优化及强度分析
轧钢机械机辊系结构优化及强度分析近年来，随着我国经济的快速发展，人民的消费水平不断提高，极大促进了民用建筑、汽车等行业的蓬勃发展。
政府亦不遗余力的加大对基础建设的投资力度。
作为上游受益行业，钢铁行业得到了大力的发展，对钢铁行业的要求也日益提高。
如何提高轧制质量的问题已经成为每个钢铁企业和轧钢设备制造企业关注的重中之重。
然而，就轧钢机械设备而言，主要部件及易损件就是辊系装置，所以，如何提高辊系的强度和性能，延长使用寿命是一个关键问题。
标签：辊系装置；优化结构；强度分析；生产效率1 辊系装置是轧钢设备的核心部件在市场经济的作用下，轧钢企业竞争日趋激烈，各家企业在节约生产成本的同时，都在不断挖掘本企业设备潜力，主要从两面提高企业产品附加值，一是提高产品宽度规格，另一方面提高产品产量。
以上两种方式无疑都加大了轧机辊系的负荷强度，对轧辊提出了更高的要求。
基于上述要求和我们多年在轧钢生产线的实际经验对轧机辊系做出以下分析。
1.1 辊系装置改造前的结构分析如图1、图2所示序号3轧辊台阶位置与序号1轴承内圈接触固定，序号1轴承外圈由固定在序号2轴承座上的序号6端盖固定，同时序号6端盖上装有序号4水封以及序号5防尘圈，用来防水防尘。
此种结构在实践过程中证明并不理想。
问题一，水封与轧辊侧面为端面密封型式，端盖到轧辊端部是装配尺寸并不是加工尺寸，在实际生产过程中难以保证，经常出现漏水现象，而防尘圈又难以防住水，所以水通过水封后很容易进入轴承内部从而破坏轴承，需更换新轧辊轴承。
问题二，轧辊由台阶顶住轴承内圈，由于台阶圆角很小，在轧制过程中轧辊受弯曲应力及扭转应力综合作用下，此处为轧辊的薄弱环节，轧机稍有过载就将出现断辊现象。
1.2 辊系装置优化后的结构分析如图3、图4所示，序号3轧辊与序号1轴承内圈之间增加了序号7定位套，通过序号7定位套固定轴承内圈，序号1轴承外圈由固定在序号2轴承座上的序号6端盖固定，同时序号6端盖上装有序号4水封及序号5双J型密封用来防水。
三辊卷板机毕业设计
三辊卷板机毕业设计三辊卷板机毕业设计随着工业的发展，卷板机在生产过程中扮演着重要的角色。
而三辊卷板机作为其中一种常见的类型，具有广泛的应用领域。
本文将探讨三辊卷板机的毕业设计，从设计原理、结构和功能等方面进行分析。
设计原理三辊卷板机的设计原理基于金属材料的塑性变形特性。
通过三个辊子的旋转和压力，使得金属材料在两个辊子之间发生塑性变形，从而实现卷板的目的。
其中，上辊和下辊是主动辊，通过电机驱动旋转；而中辊则是被动辊，起到支撑和引导作用。
结构设计三辊卷板机的结构设计需要考虑到多个因素，包括机身框架、辊子、传动系统、润滑系统等。
机身框架需要具备足够的强度和刚度，以承受辊子的旋转和金属材料的压力。
辊子的设计需要考虑辊径、辊长、辊材质等因素，以满足不同卷板需求。
传动系统通常采用齿轮传动或链条传动，确保辊子的同步旋转。
润滑系统则用于减少辊子之间的摩擦，延长使用寿命。
功能设计在三辊卷板机的毕业设计中，功能设计是至关重要的一环。
根据不同的应用需求，可以设计出多种功能的卷板机。
例如，可以设计出具有自动送料功能的卷板机，通过传感器和控制系统实现材料的自动进给和定位。
另外，还可以设计出带有压力调节功能的卷板机，通过调整上辊和下辊之间的压力，控制卷板的厚度和硬度。
此外，还可以增加辊子的翻转功能，以便更好地处理较宽的金属材料。
设计考虑在进行三辊卷板机的毕业设计时，需要考虑到多个因素。
首先是安全性考虑，设计中必须确保操作人员的人身安全。
例如，可以增加安全防护装置，避免操作人员接触到旋转的辊子。
其次是稳定性考虑，设计中需要确保卷板机的运行平稳，避免产生振动和噪音。
此外，还需要考虑到易维护性和可靠性，设计中应尽量采用易于维修和更换的零部件，以减少故障和停机时间。
应用领域三辊卷板机在许多行业中都有广泛的应用。
例如，它可以用于金属加工行业，用于制造金属板材、管材和型材等。
此外，它还可以用于建筑行业，用于卷制钢筋和钢板等。
另外，它还可以用于汽车制造行业，用于卷制汽车车身板材。
大型三辊卷板机机架的强度与刚度分析
3. 2
板壳单元有限元模型( 简称模型 II) 该模型将机架的各部件都采用板壳单元来离散, 分析对称卷板和非对称卷板两种荷载工况下的应力和
第 23 卷
第 1期
张
晶等 : 大型三辊卷板机机架的强度与刚度分析
49
变形情况。其中 P 1 施加在约 80 个单元上 , P 2 施加在约 9 个单元上。
图 3 平面应力模型位移等值线图
表 1 机架材料性能参数表 部件 上联结体 结构件 缸套 下联结体 材料名称 ZG230- 450H Q235 ZG310- 570 ZG230- 450H 弹性模量 E/ GPa 205. 8 210. 0 205. 8 205. 8 泊松比 / 0. 30 0. 30 0. 30 0. 30 许用应力 [ ] / Mpa 7590 6070 100120 7590
由表 3 可得 : 工况 2 作用下机架的位移大于工况 1 作用时的位移 , 所以可以只考虑工况 2 作用时的情 况, 见图 8。同时, 左半机架的位移大于右半机架位移。从数值上分析, 机架的位移均较小 , 在卷板机的使用
50 中是可以接受的。
武
汉
理
工
大
学
学
报
2001 年 1 月
图8
板壳元模型在工况 2 下的位移图
图 4 平面应力模型最大主应力等值线图
3. 2. 1 应力分析 板壳模型两种工况下各部件的最大应力在表 2 中给出, 分析表 2 和其他应力结果, 结构在工况 2 作用下 相对较危险, 以下仅讨论工况 2 作用时的情况。在该工况下的最大主应力分布见图 5。
图5
模型 ! 最大主应力等值线图 ( 工况 2)
图6
上联接体应力分布图 ( 工况 2)
三辊卷板机压下力分析
中的 关 于 弹 性 弯 曲 的 平 面 假 设 对 于 塑性 弯 曲仍 然 适 用 ， 弯 曲变 即
形时 截 面 上 各 点的 位 移 正 比 于 该 点 至 中性 层 的 距 离 ， 横截 面仍 为
平面 ， 是 扭 转 一 个 角度 而 仍 与 中性 层相 垂 直 。 只 弹 塑 性 弯 曲变 形 时 ， 截 面 应 力分 布 规 律 根 据 材 料 的拉 伸 和 沿 压缩 实验 应 力—— 应 变 曲线 确 定 。 般 来讲 ， 料 的拉 伸和 压 缩 实 一 材 验 应 力一 应 变 曲 线 很 接 近 ， 其 对 于 矫 正 过 程 所 达 到 的 弹 塑 性 一 尤 变 形程 度 ， 以 认 为一 条 曲线 。 同材 料 具有 不 同的 ａ一￡曲 线 ， 可 不 实 际 应 用时 往 往 采用 各种 材 料 的 ａ一 ￡ 化 曲线 ， 图２ 与其 对应 的 简 如 。 弹 塑 性 弯 曲应 力分 布 规 律 ， 图 ３ 示 。 如 所 卷板 是采 用 “ 点 ” 曲 的 方 法 使 板 材 发 生 塑性 变 形 ， 力后 三 弯 受
之 比 的 范 围为 ： ． ～０ ９ 。 中厚 板矫 正 机 辊 距范 围 为 ：１ ０ ７ 。４ 且 （２～２ ） 的 。 ０ 实 验 分 析 和 计 算 结 果 表 明 ： 于 轧 件 横 断 面 的 高宽 比值 很 小 对 ｈ ～（０ ０ｈ ， … ４ ～６ ） … 即辊 距 为（６ ～１ ０ ） ｍ～（０ ～１０ ） ｍ。 ９ ０ ６ ０ｒ ａ ８０ ２ ０ｒ ａ 由
１前言
为 了 满足 我 公 司 目前 及 今 后 生 产 的 需 要 ， 据 我 公 司 的业 务 根
此确 定下辊 间 距为 １ ０ ｍｍ， 定 下辊 直径 为 ０７ ０ Ｏ０ 确 ０ ｍｍ。 体三辊 的 具 布 置 情 况 如 下 图 １ 。 从 图中可 得 ： 用 中８ ０ 辊 ， 程 至少 ２ ０ 采 ０上 行 ０ ｍｍ， 并进 一 步 确定
一种美制大型三辊卷板机的结构与特点
【 姜 琪， ５ 】 主编． 机械运 动方案及机构设 计【 】 Ｍ． ： 北京 高等教育 出版
社 ．９ １ １９ ．
【 郭芝俊 ， 山 ， ６ ］ 左宝 张林芳 ， 主编 ． 机械设计便 览［ ］ Ｍ． ： 天津 天津科学 技术 出版社． ８ ． １ ８ ９
［ 孟宪源 ， ３ 】 编著． 机构构型与应用． ］ ［． ： Ｍ 北京 机械工业 出版社． ０ ． ２ ３ ０ ［ 孟宪源 ， ４ 】 主编 ． 现代机构手 册［ ］ ． Ｍ ． 下册． ： 上 北京 机械工业 出版社．
２兰 州 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院 ， 肃 兰 州 ７ ０ ５ ． 甘 ３ ０ ０； ３ 兰 州 石 油 重 型 机 械 设 备 有 限公 司 ， 肃 兰 州 ７ ０ ５ ． 甘 ３ ０ ０）
摘 要 ： 点 介 绍 了 一 种 美 制 大 型 三 辊 卷 板 机 的 卷 板 原 理 、 术 性 能 及 机 械 结 构 特 点 。 分 析 了该 卷 板 机 的 重 技
２ 主 要技 术参 数 上 辊 直 径 １ １ ｍｍ， 辊 直 径 １ ６ ｍｍ， 辊 直 １８ 下 １８ 侧
【 考 文献 】 参
［ 刘鸿文 ， １ 】 主编． 材料力学【 第三版】 ］ ［． Ｍ 北京： 高等教育出版社． ９ ． １ ２ ９
［】 张美麟 ， ２ 主编． 机械创新设 计［ ． Ｍ］北京 ： 化学工业出版社． ０ ５ ２０ ．
型 。上 个世 纪 ８ ０年 代 ， 产 卷 板 机 多 数 采 用 三 辊 对 国
调 式 三 辊卷 板 机 （ 括 弧线 下 调 式 、 平 下 调式 、 包 水 垂 直下 调式 等 ） 但这 些依 然都 是三 辊对 称 型 ， 有 一 。 具 些 相 似 的结构 特征 和特 点 。
某大型卷板机设备基础损坏分析及其优化设计
某大型卷板机设备基础损坏分析及其优化设计摘要：大型设备的基础受力复杂，应力变化多，其自身强度和可靠性直接影响着设备运行的稳定性。
因此，在设计设备基础时，需要详细核算所承载设备对基础的作用力，并充分考虑循环应力造成的影响。
本文就某大型卷板机设备基础开裂损坏情况进行分析并提出优化设计方案，主要包含设备基础损坏情况介绍，基础受力分析计算，基础损坏原因分析和优化设计方案四个方面。
关键词：设备基础；分析；优化设计；减速箱；引言设备基础是用来支撑设备的、承载设备全部或部分重量的钢筋混凝土构筑物，通常还包含地脚螺栓孔和各类预埋钢板。
大型设备的基础受力复杂，应力变化多，其自身强度和可靠性直接影响着设备运行的稳定性。
因此，在设计设备基础时，需要详细核算所承载设备对基础的作用力，并充分考虑循环应力造成的影响。
以下从设备基础损坏情况介绍、基础受力分析计算、基础损坏原因分析和优化设计方案四个方面做介绍。
1.设备基础损坏情况介绍：某公司购置有某大型三辊卷板机44"/46"×10'，上辊直径44英寸（1117.6mm），下辊直径46英寸（1168.4mm），工作长度10英尺（3048mm），该设备为早期进口美制设备，部分设计资料已经缺失。
设备采用落地安装方式，基础坑平面尺寸约16m×12m，最深处-2.8m，包含卷板机主机、减速箱、液压站三个主要部分，基础共计称重约950T，为钢筋混凝土结构，原安装时采用二次灌浆方式固定地脚螺栓并使用螺母将卷板机主体与减速箱固定在基础上。
卷板机主机与减速箱分别安装在同一设备基础坑内的不同设备安装平台上，通过联轴器连接。
图1 某大型三辊卷板机设备基础设计图该设备采用3台液压马达驱动，其中2台液压马达通过大型减速箱减速后，带动卷板机下辊工作，另一台液压马达与上辊采用直连方式传动。
图2 某大型三辊卷板机侧视图（右侧为减速箱）设备安装运行约6年后，卷板机减速箱四周混凝土基础出现开裂现象，部分地脚螺栓被设备拔出，设备无法稳定运行。
三辊卷板机关键零件有限元结构分析毕业设计
三辊卷板机关键零件有限元结构分析毕业设计毕业论文题目：三辊卷板机关键零件有限元结构分析学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：学号：学生姓名：导师姓名：完成日期： 2014年6月6日诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。
作者签名：日期：年月日毕业设计（论文）任务书题目：三辊卷板机关键零件有限元结构分析姓名系机械工程专业机械设计制造及自动化班级学号指导老师谭加才职称副教授教研室主任一、基本任务及要求：1.查阅有关三辊卷板机结构分析文献15篇以上，分析三辊卷板机结构分析的现状和常用方法，写出文献综述。
2.建立三辊卷板机各关键零部件的三维实体模型。
3.根据三辊卷板机的工作原理和工作过程，进行三辊卷板机的典型工况载荷分析。
4.对关键零件机架、辊轮进行有限元强度、刚度分析，得到最大应力、最大的变形和危险位置。
5.撰写毕业论文，字数15000以上。
二、进度安排及完成时间：2.23－3.10：熟悉课题、查阅文献资料3.11－3.24：撰写文献综述、开题报告4.1－4.10：零、部件的三维建模（4月份完成毕业实习）4.11－4.20：典型工况载荷分析4.21－5.1：辊轮分析5.2－5.15：支架分析5.16－5.26：撰写毕业论文5.27－5.31 根据指导老师评阅意见进行修改6.3－6.7：毕业答辩目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1机械对称式三辊卷板机基本概况 (2)1.1.1三辊卷板机的工作原理 (2)1.1.2三辊卷板机的工作过程 (2)1.1.3三辊卷板机的发展趋势与结构分析的现状 (4)1.2方案的确定 (5)1.3课题的主要内容与技术方案 (6)第2章三维实体建模 (7)2.1基本参数及各零部件载荷 (7)2.1.1基本参数内容 (7)2.1.2设计参数 (7)2.1.3 关键零部件实体模型 (11)第3章有限元法与各零部件静力学分析 (13)3.1有限元法简介 (13)3.1.1有限元法基本原理 (13)3.1.2 solidworks有限元分析步骤 (13)3.2各零部件静力学分析 (14)3.2.1静力学分析的步骤 (14)3.3上辊静态分析 (14)3.3.1施加约束和载荷 (14)3.3.2 划分网格 (15)3.3.3 静力分析结果 (16)3.4 下辊静力学分析 (19)3.4.1施加约束和载荷 (19)3.4.2 划分网格 (19)3.4.3 静力分析结果 (20)3.5 支架静力学分析 (22)3.5.1施加约束和载荷 (22)3.5.2划分网格 (23)3.5.3静力学结果分析 (23)第4章三辊卷板机辊轮和支架的模态分析 (27)4.1模态分析概述 (27)4.1.1模态分析的步骤 (27)4.1.2模态分析的意义 (28)4.2上辊轮的模态分析 (29)4.2.1划分网格和施加约束条件 (29)4.2.2 结果分析 (29)4.3下辊轮的模态分析 (33)4.3.1划分网格和施加约束条件 (33)4.3.2结果分析 (34)4.4支架的模态分析 (38)4.4.1划分网格和施加约束条件 (38)4.4.2结果分析 (39)第5章三辊卷板机辊轮的疲劳分析 (46)5.1上辊疲劳分析前处理 (46)5.1.1疲劳分析结果 (46)5.2下辊疲劳分析 (48)5.2.1疲劳分析结果 (48)结论 (51)参考文献 (52)致谢 (53)三辊卷板机关键零件有限元分析摘要：本设计是基于solidworks simulation软件来对三辊卷板机关键零部件进行分析。
压榨辊等辊强度和刚度校核
辊子强度和刚度校核压辊和导辊轴头许用应力压辊：[σ]=250KG/cm2 导辊：[σ]=500KG/cm2 其它辊：[σ]=350KG/cm2压辊和导辊辊筒许用应力钢件：[σ]=200KG/cm2铸铁件：小压榨辊：[σ]=150KG/cm2 小压榨辊：[σ]=110KG/cm2压辊和导辊辊筒刚度许用值压辊：ε/b〈1/5500-1/6000导辊：ε/b〈1/3500-1/4000胸案辊：ε/b〈1/9000-1/11000式中ε--辊体变形量即下式f，b---辊面宽钢件弹性模量=2.1X10的6次方KG/cm2铸铁件弹性模量=1.13X10的6次方KG/cm2一压辊和导辊轴头校核已知线压力q KG/cm2 ,辊体面宽b, 辊子轨距L, 辊子重量GR=(qb+G)/2-----------式中R为辊子单面支撑力轴头应校核边形截面I-I,II-II,III-IIIMI=RL1,MII=RL2,MIII=RL3------------式中LI,L2,L3为轴承中心到各截面的距离WI=π(D4-d4)/32D -----------式中D为外径,d为内径当d=0,WI=0.1D3 -----------式中D为不同截面外径σ=M/W σ<[σ] [σ] == 许用应力说明轴的弯应力不足以破坏轴校核剪应力τ<[τ] [τ]=0.3-0.4[σ]τ=R/A A---------最小截面面积=Πd2/4二压辊和导辊辊筒强度校核校核辊体中间截面WI=π(D4-d4)/32D -----------式中D为外径,d为内径M=(qb+G)(2L-b)/8 KG.CMσ=M/W σ<[σ] [σ] == 许用应力= 压辊和导辊辊筒许用应力三辊体刚度校核辊体最大挠度fmax=qb3(12L-7b)/384EI (mm)式中q为线压力和重量产生的线压力E--弹性模量I=π(D4-d4)/64L和b同上压辊：fmax/b〈1/5500-1/6000导辊：fmax/b〈1/3500-1/4000胸案辊：fmax/b〈1/9000-1/11000 既满足刚度条件四中高确定及中高分配确定相应辊fmaxK=2(fmax1+ fmax2) K 两个辊中高总和中高分配K1=D2/D1+D2K2=D1/D1+D2由于压力不同, 中高不同, 中高按工作压力磨制,给出几个压力下的中高值,出厂中高按85%磨制五石辊计算。
一种大型三辊卷板机分体机架的设计
一种大型三辊卷板机分体机架的设计
目前，大型三辊卷板机的一种主流机型以瑞士Haeusler HDR机型为代表，机架尺寸超大时需要分体制造。
本人以下按主缸单个油缸受力2000 吨（上辊单端垂直力4000 吨），水平缸预弯侧单缸受力1200 吨，下辊预弯侧单端垂直受力3000 吨，机架导向槽上部水平受力2000 吨（杠杆作用），设计了机架，分体方式如下：
个人感觉比Haeusler 的要好，下机架把安装开口开在了两侧，这样，主缸和上机架导向槽受力后，能受到了下机架更好的限制，机架的整体刚度更有保证。
对！就是比老外的联接更合理。
上图为应力云图，最大值626MPa出现在机架上部，需加强。
当然也观察了位移云图，上，下机架结合面变形不大，准备在中部增加联接点，结合面长度超５.５米，宽度超２.５米，中部联接是有必要的。
分析中结合面中部未加联接，现准备增加M42螺栓，根据本次结合面变形量可推断，要加的M42 这几个小螺栓不会被拉断。
可能很多人一看图片背景色就猜出是用什么软件做的，我不是不想显示数值，是不想显示坐标系。
对称式三辊卷板机的设计设计说明书
摘要本设计是关于对称式三辊卷板机的设计，主要对卷板机的上下辊的结构进行设计和受力分析，对主传动系统及上辊压下传动系统进行设计计算。
本文针对水平对称式三辊卷板机进行几何参数、力学参数和工艺参数的分析，建立卷板工艺计算数学模型；编写一次进给卷板工艺流程；根据工艺要求，确定卷板机总体设计方案；对规格为12×2200卷板机进行结构和工艺参数的确定和校核。
本课题研究的水平对称式卷板机特点如下：采用水平下调式，即下辊可作水平移动，可实现不用调头便可预弯端头，使进料、对中、预弯、卷圆、矫圆整个卷板过程连续完成，利于提高生产效率，降低工人劳动强度；设置板料对中装置和支承辊装置，利于提高卷板精度和卷板质量；采用全液压驱动，使设备结构简化，便于卷板过程中的速度和压力控制，起停、换向灵活，运行平稳，操作方便；结构简单，便于操作和维护维修，符合现场技术工人的操作和维修水平，高效实用。
关键词：卷板机；工作辊；受力分析；传动系统ABSTRACTThis design is designed on the symmetric three rollers coiling machine, mainly designed and mechanically analyzed on the top and bottom Bending Machine roll structure, and designed calculations on the main drive system and roll pressure on the transmission system.Based on the principle of metal plate mold capability bend distortion,theathletics and motivity of plate coiling has been analyzed.The geometry parameter,mechanics parameter and technics parameter was optimized on level adjust belowthree rollers Rolling Machine.The mathematical model of plate coiling was built andproduction process was ing the hydraulic pressure driving protocol.The analyses of the basic loop and hydraulic pressure system have been performed.According to the demand of the produce,the whole project of Rolling Machine wasdesigned.The structure and technics parameter of 12×2200 Rolling Machine wascomputed and confirme.The characteristic of level adjust below three rollers Rolling Machine in thisinvestigation is as ing the type of level adjust,the end can be bendedwithout turn around and the whole process of plate coiling including entering、center adjusting、pre-bending、coiling、cylinder proofread can be completedcontinuously;due to whole hydraulic pressure driving protocol,the structure wassimplified,and speed and pressure was easily controlled in the process of platecoiling;The setup of the center adjusting and the equip of supporting,the preciseand quality of plate coiling was improved;owing to the simplified structure,theoperation and maintenance is easy to carried out.KeyWord: Bending Machine；the work rolls；mechanical analysis；the transmission system目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1卷板机的介绍 (1)1.2卷板机在我国的发展 (1)1.3主要研究内容 (2)1.4塑性弯曲 (2)1.5塑性弯曲时的应力应变状态 (4)1.5.1应变状态 (5)1.5.2应力状态 (5)1.5.3宽板塑性弯曲时三个主应力的分布性质 (5)1.5.4塑性弯曲中现象的复杂性 (8)1.6卷板工艺和卷板质量分析 (9)1.6.1卷板工艺 (9)1.6.2卷板质量 (12)1.6.3卷板设备 (13)1.6.4卷板机安全操作规程 (15)第二章方案设计 (17)2.1总方案的确定 (17)2.2三辊卷板机的设计方案的确定 (17)第三章三辊卷板机设计分析 (18)3.1主要参数 (18)3.1.1卷管所需最大力矩确定 (18)3.1.2主参数确定 (22)3.1.3 受力情况分析 (23)3.2下辊传动系统的设计 (24)3.2.1 下辊驱动力矩 (24)3.2.2下辊驱动功率的计算 (25)3.23 电动机的选择 (26)3.24 计算并分配传动比 (26)3.25 离合器的选择 (26)3.26 末级齿轮传动比的设计 (26)3.3齿轮传动的强度设计计算 (27)3.3.1 材料 (27)3.3.2 按接触强度设计计算 (27)3.3.3验算齿轮速度 (28)3.34验算弯曲强度 (28)3.4辊子刚度的计算 (28)3.4.1 上辊 (29)3.4.2 下辊 (29)3.5上辊压下系统的设计计算 (30)3.5.1电机的选择 (30)3.5.2 螺旋副的设计计算 (30)3.5.2.1 材料 (30)3.5.2.2 螺纹直径、螺距 (30)3.5.2.3 自锁性 (31)3.5.2.4 螺杆强度的计算 (31)3.5.2.5 螺母螺纹牙强度计算 (31)3.6传动比计算 (31)3.7减速器的选择 (32)3.8 蜗杆机构设计 (32)第四章结束语 (37)4.1结论 (37)4.2展望 (37)参考文献 (39)致谢 (41)第一章绪论1.1卷板机的介绍卷板机是一种将金属板料弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的一种专用锻压机械设备，其广泛应用于锅炉、造船、化工、金属结构和机械制造行业。
卷板机工作能力换算图表
自制卷板机工作能力换算图表张英杰卷板机的工作能力由卷板板宽、卷板厚度、卷筒直径和板材的屈服极限4个主要参数确定。
应用较广泛的对称上调式三辊卷板机，一般在使用说明书中仅给出机器最大工作能力，即所卷板材屈服极限为σs0(一般为25kg/mm2)、最大板宽B0(mm)、最大板厚H(mm)、卷制最小卷筒直径D(mm)。
在实际工作中，卷制的工件是各种各样的。
当接到工件图时，往往不能很快地合理选择所用设备。
为解决这一问题，我们自制了卷板机工作能力换算图表。
在工作中，我们收集了对称上调式三辊卷板机工作能力的简便换算公式，该公式是以机器在最大工作能力时的强度和刚度要求为标准的，在卷筒直径、卷板宽度、板材屈服极限变化后，进行选择卷板的最大厚度。
主参数B、σs不变，最小卷筒直径D变化时，相应的最大卷板厚度为H＝C1H 0当D≥D0时，H=(0.03D/D+0.97)H当D0/2≤D＜D时，H＝（0.3D／D＋0.7）H主参数D、σs不变，卷制板宽B变化时，相应的最大卷板厚度为主参数D、B不变，板材屈服极限σs变化时，相应的最大卷板厚度为以上三种情况为某一主参数变化而影响板厚变化的情况。
实际工作中，通常是多个主参数同时变化，尤其是D、B的变化，需通过上述三种情况联立求解得允许卷板的最大厚度。
即从三种情况分别求得C1H、C2H、C3H，最后确定板厚H=C1C2C3H。
在实际工作中，应用上述公式计算，虽能合理选择设备，但计算过程较繁琐。
为了应用方便，我们对自己拥有的卷板机都绘制了D-B-H图表。
以S24010-25×4000对称上调式三辊卷板机为例说明自制图表的制做与使用方法。
从机器使用说明书可知H0＝25mm、B＝4000mm、D＝1000mm、σs0＝25kg／mm2。
应用第1、2种情况的公式，在坐标纸上以卷筒直径为横轴、选取的最大板厚为纵轴，并以板宽分别为某一数值时画出最大范围的曲线，如图1。
图1图1为25×4000对称上调式三辊卷板机工作能力换算表，适用于Q235B(σs＜25kg/mm2)的板材；对16Mn(σs =35kg/mm2)板材应校正图表中的H，H校=0.83H。
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２卷板机机架力学模型的建立
图】是茅．公司正在设计巾的新型卷板机的主传动侧机架 （以下简称机架），该机架的长×宽×高为５，３５ ｍ×５．４５ ｍ× ０ ７２ ｍ。机架由左、右半机架、缸套用螺栓和斜键联结而成。左 右半机架分别由上联接体、下联接体和结构件焊接组成，各组件 的作用和相互连接方式为：
（１）上联接体：用螺栓和斜键与缸套相连，与结构件焊接在 一起．承受纵向荷载；
Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｒａｍｅ ｏｆ
Ｌａｒｇｅ Ｔｈｒｅｅ—ｒｏｌＩｅｒ Ｂｅｎｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ
Ｚｈａｎｇ．Ｊｉｎｇ Ｚａｉ Ｐｅｎｇｃｈｅｎｇ Ｚｈａｎｇ Ｂｅｎｙｔｍｎ
Ａｂｓｔｒａｃ！．ＴｔｌＩ、ｐａｐｅｒ ｄｅａｋ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｌｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｍｅ ｏｆ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｔｈｒｅｅ—ｒｏｌｌｅｒ ｈｅｎｄｉｎｇ ｎ１Ｆ
和类比设计，而在实际工程应用中，曾发生大型三辊卷板机机架的强度和刚度不够现象。 本文利用有限元分析方法，对某公司设计的一新型卷板机
机架进行了强度和刚度分析，为该型卷板机机架的优化设计奠
定了 基础。在分析中，分别建立了机架的板壳有限元模型和平面
应力有限元模型。通过将两种模型的计算结果进行对比，为复杂 结构的简单定性分析提供了一种有效的方法。
万方数据
｛８
武汉理工大学学｛挝
卷板机机架的结构复杂，用解析法进行力学分析是不可能的，本文采用有限元法进行分析。机架在结构 Ｅ可认为是左右方向对称的，但机架承受的荷载是非对称的，所以不能利用对称性原则予以简化、本丈将整 个机架划分网格。在分析中，主要建立了两个分析模型：
（１）机架的平面应力有限元模型，对关键工况作用下结构的应力和位移分布规律进行定性研究； （２）结合以后结构优化的需要，全部采用板壳单元建立有限元模型，并在承受荷载处进行网格细分。此模 型共有５ １ ８０个节点．９ ２８６个板壳单元，自由度总数为２５ ９００。 ２．２荷载工况 卷板机在进行冷卷板时，有两种荷载工况： （１）对称卷板：左右半机架分别承受对称的纵向荷载．合力大小为Ｐｔ一１ ５ ７００ ｋＮ，见图１中的局部放大 Ａ：同时在左半机架结构件内侧面承受横向分布荷载，台力为Ｐ：＝３２５ ｋＮ，见图１局部放大Ｂ； （２）预弯非对称卷板：简称非对称卷板。机架承受的纵向荷载为偏心荷载，合力大小为Ｐ．一１ ４ ５００ ｋＮ，相 对于中轴线的偏心距为ｌ Ｏ（）ｌｌｌｌＦｌｌ；同时左半机架结构件内侧面承受横向分布荷载，合力为Ｐ！一２ ５００ ｋＮ， ２．３材料性能
万方数据
大型三辊卷板机机架的强度与刚度分析
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数：
张本源 湖北重型机器集团有限公司
武汉理工大学学报 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 2001，23(1) 1次
参考文献(3条) 1.成大先.王德夫.姜勇 机械设计手册 1993 2.李培武.解春雷 J53--1 600型双盘摩擦压力机机身有限元分析 1989(8) 3.马文华.欧阳鬯 弹性·塑性·有限元 1983
ｒｈｉｎＰ ｈｙ ｆｍｉｔｅ ｃｌｅｎｌｅｎｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｌｈｏｄ ｗｉｔｈ ｔｗｏ ｍｏｄｅｌｓ—ｐｌａｔｅ—ｓｈｅｌｌ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｐｌａｎｅ ｓｔ ｒｅｓｓ ｍｏｄｅｌ．ｗｈｉｃｈ ｓｅｔｔ［ｅ ｔｈｆ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ
ｔｍｆｍ、ｌｚａ：：ｏ洲ｆ ｔｌ、ｃ
ｔｈｅ ｆｒａｍｅ Ｉｎ ａｄｄｉ，ｄｏｎ，ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｏｄｅｌｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｕｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｈｉｌｉｔｙ ｕｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｅ ｓｔｆｅｎｓ ｍｏｄｅｌ ｉｓ（ｈｈｃｕｓｓｅｄ
＿Ｉ结论
ａ）机架平面应力模型的应力和位移分布规律与板壳模型的分析结果相似，模型ｌ可以用来定性分析复
杂 结构的应力和位移分布规律；但两模型的应力水平和位移值相差较大，所以不能采用模型ｌ对复杂结构进
行应力和位移的定量分析； ｂ）结构的位移较小，在允许位移范围之内； ｃ）机架部分组件的局部应力超过了许用应力，实际工程中，机架正是在此区域出现局部强度不够现象·
斟｛半面应力模型位移等值线圈
图４ 平面应力模型最大主应力等值线罔
３．２．１应力分析
板壳模型两种工况下各部件的最大应力在表２中给出．分析表２和其他应力结果，结构在工况２作用下
相对较危险，以下仅讨论工况２作用时的情况。在该工况下的最大主应力分布见图５。
图。模型Ｉ最大主应力等值线图（３－况２） 图６上联接体应力分布图（３２况２） 图７结构件应力分布图（工况ｚ Ｊ
本文的分析结果与实际工程情况相符台； ｄ）机架部分组件的局部应力超过厂诈用应力，但机架的整体应力水乎较低，结构未能充分发挥材料特
性．机架整体应力分布不理想。
参考文献
１成大先，丁德走，姜勇等机械设计手册（第三版），第三卷．北京：化学工业出版社，ｉ９９３ １车培武，解春宙Ｊ５３ ｌ ６００型双盘摩擦压力机机身有限元分析．重型机械，１９８９，１４（８）：７～１ ３ ３马文华．欧阳鬯，弹性·塑性·有限元长沙：湖南科学技术出版社，１９８３．
表２有限元计算结果分析一最大应力
图２板壳有限元模型罔 ＭＰａ
３．２板壳单元有限元模型（简称模型ＩＩ） 该模型将机架的各部件都采用板壳单元米离散，分析对称卷板和非对称卷板两种荷载工况下的应力和
万方数据
第１３卷第ｌ期
张晶等：大型三辊卷板机机架的强度与刚度分析
变形情ห้องสมุดไป่ตู้。其中，），施加在约８０个单元上，｜Ｄ：施加在约９个单元上。
6.学位论文 张晶 大型三辊卷板机机架的有限元分析和优化设计 2001
该文在国内首次将遗传算法与有限元法结合,对大型三辊卷板机机架的强度和刚度问题及最小重量优化设计问题进行了研究.该文建立了大型三辊卷 板机机架的板壳有限元分析模型,利用有限元方法,对机架的强度和刚度问题进行了分析和讨论;在遗传算法优化理论的基础上,编制了遗传算法优化程序 ;建立了机架最小重量优化设计数学模型,采用小种群遗传算法和该文提出的"记忆器",将现代优化优化算法——遗传算法与有限元法相结合,编制了大型 复杂结构优化设计程序,对大型三辊卷板机机架进行了最小重结构优化设计,取得了较为理想的优化结果.同时,该文为离散变量优化问题提出了离散映射 器和离散设计变量非均匀变异算子,通过算例验证产有效的.
5.期刊论文 杨沛浩.王迎春.Yang Peihao.Wang Ying-Chun 钢结构卷板机机架的应用设计 -天津冶金2006(2)
西安建筑科技大学粉体工程研究所成功地开发了一台卷板机,该卷板机机架采用全焊钢结构代替了传统的铸造结构.利用有限单元法中的板壳计算程 序单元求得了该支架在使用条件下的应力和形变.数值模拟结果表明该支架完全满足生产工艺要求,这台卷板机已在工程实践中成功地应用.
（２）下联接体：用螺栓和平键与床身相连，与结构件焊接在 一起．使机架固定在床身上；
（３）结构件：钢板焊接结构，内部设有纵向隔板和横向加劲 肋．承受横向荷载；
（１）缸套：上辊的纵向荷载通过缸套作用在机架上。 ２．１网格划分
①①
上联接体 图ｌ机架结构图
收稿日期：２０００一０８—２８ 张晶．女，１９７６年生．硕士；武汉：武汉理工大学工程结构与力学系（４３００７０）
3.期刊论文 傅宣 卷板机机架断裂的补焊 -新疆有色金属2007,30(z1)
对卷板机断裂的机架采用卡具固定、裂缝栽丝补焊及对加强板加强的方法进行修复后,运行效果良好.
4.期刊论文 张承谱.阎祥安.曹玉平 上辊万能式三辊卷板机机架翻倒装置液压系统 -液压与气动2002(10)
文章分析了上辊万能式三辊卷板机机架翻倒装置对卷弯制件质量的影响及对液压系统的要求;讨论了翻倒装置液压系统设计中存在的问题;提出新的 设计方案.
（３）缸套：在两种工况下，其最大主应力和Ｍｉｓｅｓ应力都在在许用应力范围内，满足应力条件；
（４）下联结体：在下联结体的约束处，由于应力集中，局部的最大主应力和Ｍｉｓｅｓ应力超出许用应力ｌｏ～
３０ＭＰａ，见表２。
３．２．２变形分析
首先，将两种模型下的最大位移量进行比较．见袭３。
袁３有限元计算结果分析——最大位移
在工况ｚ作用的情况下，各部件的应力情况为： （】）上联接体：在上联接体与结构件的联接处，局部的最大主应力和Ｍｉｓｅｓ应力同时超过了许用应力，位
置见图６．其他９０％区域的应力均低于４０ ＭＰａ；
（２）结构件：在与上联接体的连接处、下联接体的联接处及结构件的侧面弯曲处最大主应力和Ｍｉｓｅｓ应 力都超过了许用应力，见图７，其他８０％区域的应力均低于４０ Ｍｎ；
表１机桨材料性能参数表
２．４边界条件
卷板机机架通过下联接体用螺栓与平键固定在床身上，在
有限元分析中．机架的约束位于下联接体与床身的联接处，作为 固定约束，其它边界是自由的。
３计算结果分析
３．１ 平面应力有限元模型（简称模型Ｉ） 在非对称卷板情况下，机架的偏心荷载很大．是研究的关键
工况。本文首先建立平面应力模型来定性地研究此工况下的应 力和变形特性。模型中左右半机架采用三维梁单元进行联接。计 算的应力和变形等值线可见图３和图４。从图４的最大主应力 分布情况看，左右上联接体的应力分布规律基本一致，但右半机 架的总体应力水平较高，尤其是右半机架结构件的高应力区比 车半机架的高应力区大。最大应力值见表２。
ｌ问题的提出
卷板机足用来弯曲金属板材的锻压设备。是锅炉、造船、石化、金属结构、水泥机械、化工机械、机械制造 及维修等部门的关键设备之一。随着卷板机卷板能力的不断增大，工程上对卷板机设计的要求不断提高，机 架作为荷载的主要承受构件，受力情况复杂．是设计的主要部件之一。但一直以来，卷板机设汁主要采用经验