中厚板精轧机机架强度和刚度分析

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中厚板 精 轧 机 机 架 强 度 和 刚度 分 析
朱长启 ， 兆亮ｈ ， 宇强 杨 。郭
（． 宁科 技 大 学 机 械 工 程 与 自动 化 学 院 ， 宁 鞍 山 １ ４ ５ ；． 东 钢 铁 集 团 济南 钢 铁 有 限 公 司 ， 东 济 南 １辽 辽 １０１２山 山 ２００） ５ １ １
中厚 板精 轧机 闭式 机架 所建 立 的全模 型 如 图 ｌ 所 示 。为 了精 确 揭示 机 架 的应 力 、 变 情 况 ， 少 ａ 应 减 计算 量 ， 考虑 模型 结构 和载 荷 的对称 性 ， 只取 一个 机架 的一 半作 为计 算模 型进 行分 析 ， 图 ｌ 如 ｂ所示 。
ＭＯＳＷｏ ｋ 软 件精 度相 对较 低 ， ｒｓ 不能 得 到非 常 精 确 的数 据ｌ 。李 绍 强 只 对 轧 机 机架 进 行 了模拟 和 强 ３ ］
度 刚度 分析 ， 没有 给 出减 小危 险 点应力 的具 体措 施Ｌ 。 并 ４
本文 采用 ＡＮＳ Ｓ有 限元分 析软 件对 某 中厚 板 厂 ３ ０ Ｙ ５ ０精 轧机 机 架牌坊 的剐度进 行模 拟 和 分析 ， 得
出机 架 的破坏 大都 在压 下螺 母孔 、 架窗 口转 角处 等应 力 集 中 的部 位 ， 出 整个 机 架各 部 位 的应 力 场 ， 机 求
真 实地 反映局 部 高应力 水平 的数 值 。
１ 有 限元 法 求 解
机 架选用 铸钢 材料 为 Ｚ ５ 弹性 极限 为 ５ ０ＭＰ ， Ｇ３ ， ０ ａ 弹性模 量 为 ２ １ ０ ． ×１ ＧＰ ， ａ 泊松 比为 ０ ３ 密 度 ．，
圆 角 位 置 ， 过 采 取 增 大接 触 面 积 和 过 渡 圆 角 半 径 的 方 法 来 减 小 危 险 点 的应 力 。揭 示 了机 架 结 构 的 薄 弱 环 通
节 ， 轧 机 刚 度 与 强度 设 计 及 其 工程 分析 提 供 了更 为 可 靠 的 科 学 依 据 为
关键词： 中厚板轧机； 轧机机架； 有限元分析； 强度
刚度进 行计 算 。 以往 的机 架设 计都 采用 材料 力学 的 方 法 ， 根据 机 架 形 状特 点 ， 化 为各 种 矩 形框 架 口 。 简 ］ 这 种方 法物 理意 义 明确 ， 能够提 示 机架 的总体 变形 趋 势 ， 但不 能 获得 机 架 受 力 与变 形 的 细节 ， 且 计算 并
摘 要 ： 利用 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 有限元分析法， 对某钢厂 ３０ ５０中厚板精轧机进行强度和刚度分析， 出了在轧钢载荷 得
下 的 应 力 应 变数 据 。确 定 了机 架 的 最 大 应 力 位 于 支 撑 压 下 螺 母 的 圆环 面上 及 立 柱 和 上 、 下横 梁连 接 处 的过 渡
度方 向 的不均 匀性 ， 按平 面应 力 问题 处 理 ； 计 横 向受 力 ， 考虑 轧 制力 ， 将 其 看 成 作 用 于对 称 轴 附 不 只 并
收 稿 日期 ：０ １０ —５ ２ １－３２ 。
作者简介 ： 朱长启 （ ９７ ， ， １８ 一）男 山东菏泽人 。
辽 宁 科 技 大 学 学 报
第３ ４卷 第 ３期
２１ ０ １年 ６ 月
辽 宁 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉ ｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｌｉｏ ｉ ｇ ｏ ｒ ａ ｆＵｎｖ ｒ ｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｎｎ ｙ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ３ １３ ．
度 。对轧 机进行 准 确 的刚度 特性计 算 和分析 具有 重 要 的实 际 意义 。根据 轧 钢 机 型式 和 工 作要 求 ， 钢 轧
机机架 分 为闭式 和 开式 两种 。闭式 机架 是一 个 整体框 架 ， 具有 较 高强度 和 刚度 ， 可满 足产 品尺 寸精度 的
要求 。闭式机架 主 要用 于轧 制力较 大 的初轧 机 、 板坯 轧机 和板 带轧 机 等 ， 以获得较 好 的轧件 质量 ［ 。 】 ］ 为保证 轧 机机架 在 工作 中安全 可靠 ， 须对 其强 度 进行 计 算 。 同时 ， 了保证 轧 制 精 度 ， 应 对 其 必 为 还
中图分 类号 ： Ｇ ３．３ 文 献标识 码 ： 文章 编号 ：６４１４（０ １０—２３ ４ Ｔ ３３１ Ａ １７—０８２１ ）３ ４— ０ ０ 轧 机机 架是 轧钢机 的 重要非 更换 部件 。轧机机 架 要 承受 轧 制力 ， 结 构 和受 力 状 况及 使 用 工况 都 其 比较 复 杂 。轧 机机 架 的变形 、 刚度 和 强度直 接影 响 到轧 机 的工 作 安 全性 和所 轧制 产 品 的尺 寸 规格 与 精
精 度低 。现代 轧 钢工 业对 产 品的质 量要 求越 来越 高 ， 而对 轧机 系统 提 出 了 高精 度 的技 术 要求 。随 着 从 计 算机 软件 技术 的不 断发 展 ， 要机 架设 计 大都采 用 弹性力 学有 限元 法 和最优 化设 计 ， 设计 水平 得 到 重 使 了显著 提 高 。王 春 成 等 采 用 Ｃ Ｓ Ｏ ＭＯＳ Ｗｏｋ ｒ ｓ软 件 对 某 １ ０ ７ ０粗 轧 机 机 架 进 行 有 限元 分 析 ， Ｃ — 但 ＯＳ
第３ 卷 ４
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
近的局 部 分布载 荷嘲 。ＡＮＳ ＹＳ虽然 也有 建 模 功 能 ， 对 于 复 杂零 件 选 用 Ｐ ｏ Ｅ进 行 建 模 能起 到事 半 但 ｒ／ 功 倍 的效 果 。轧钢 机机 架模 型采 用 Ｐ ｏ Ｅ建模 ， ＡＮＳ ｒ／ 用 ＹＳ内置 的接 口实现 从 Ｐ ｏ Ｅ的模 型导 人 。 ｒ／
为 ７８ ０ ｋ ／ 。 ． ｘ１ 。 ｇ ｍ。 １ １ 模 型 的 建 立 ．
计算 的结 构体 是一 个整 体闭 式板带 轧 机机架 ， 际厚 度 和受力 分布 存在 不均 匀性 。此 外 ， 制过 程 实 轧
中机 架还 可能 承受 横 向力 。为 了简化计 算 ， 对其 几何 结构 作 了适 当简化 ： 计其 厚度差 异 以及受 力在 厚 不