基于ANSYS的翻卷机液压缸的有限元分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
要求．
材 料 名 称
４ ５钢
屈服强度／ ａ ＭＰ
３３ ５
抗拉强度／ Ｐ Ｍａ
５８ ９
５ 改进 措 施
５１ 总 体 结构 分 析 ．
最 大 的 应力 主 要 存 在 于 翻卷 液 压 缸 上 端 吊耳 处 ， 较 大 角 度转 折 的 部 位 也 有 应 力集 中 ； 油缸 内上 部 有 在 角 处 产 生较 大 的应力 ， 在 高 压作 用 下 产 生 应 力集 中现 象 。 该 利 用 过 渡 圆角 的形 式 减 少 其 应 力集 中的 可 是 应 能 性 ． 变 形 集 中在 翻卷 液 压 缸 的上 部 耳 环 附 近 。 主要 而且 由于 是 接 触 ， 液 压 缸 缸 筒 也 产 生 了较 大变 形 ， 在 活 塞 杆 和液 压 缸 缸 壁 之 间产 生 了相 互 的 作 用 力 。 时也 增 加 了 它们 之 间 的磨 损 ［ ３ 同 ６． － ７
４ 结 果
翻卷 缸 静 力 学分 析 结 果 总 结 如 表 ２ ． 液压 缸 使 用 的材 料 为 ４ ５钢 ． 它们 的 材 料 主 要 力 学 性
能参 数 如表 ３ ．
表 ２ 机 架静 力 学 分 析分 析结 果
翻卷缸 的安全 系数 ：ｌ ３ ３ １２ ３ ２ ， ５钢 的安 ｎ ＝ ５／ ０ ＝ ． ７ ４ ４ 全 系数 为 １ ～ ．。 以它们 的设 计满足静力强 度的设计 ． １ 所 ２ ５
到水平位置 ， 由水平位置翻转到垂直位 置 ， 或 以便进行开卷或运输． 钢卷 翻卷 机通常 的有 ３ 种动力传动方 式： 液压传动 、 压传 动和齿轮传动 ． 中 ， 气 其 液压传动 的传递系统 动力稳定 ， 适合大吨位的钢卷 ； 气压传动运 作周期小 ， 反应灵敏 ， 适合小 吨位的钢卷或者轮胎 ； 齿轮传动传递动力稳定 ， 适合 中速 、 中等载荷的场合 ［ １ ］ ． 翻卷机使用对象是钢卷直径 （ 外径／ 内径 ） ： １ ０ ｍ ／ ７０ ｍ， 为 ４ ０ ｍ ￣ ６ ｍ 钢卷单重 ： ，８ ｂ 最大 ２ ｔ ５． 它的驱动方式采用
７ Байду номын сангаас２
广西 工 学 院 学 报
第２ ２卷
２ 翻 卷 缸 有 限元 模 型 的建 立
在保 证 分 析结 果 精 度 的前 提 下 ， 了 提 高 有 限元 网格 划 分 质 量 ， 小 模 型 规 模 ， 要 对模 型进 行 适 当 为 减 需
的简 化 ：
（ ） 考 虑铰 接 处 材 料 特性 的变 化 ； １不
［］ ８ 王新 田． 高炉装料液压缸 耳环断裂分析及改进［ ］ Ｊ． 冶金设备管理与维修 ，９ ８２ ：１３ ． １９ （ ） －３ ３
Ｆｅ ｉｅＥｌｍ ｅ ｔ ｎ ｔ ｅ ｎ ａｙ ｉ ｆ ｙ ｒ ｕ ｉ ｌ ｄ ｒｉ ｉ Ｄｏ ｅ ｄｎ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｄ ａ ｌ Ｃｙｉ ｅ Ｃｏｌ ｗｎ ｎ ｉ ｇ Ｈ ｃ ｎ ｎ
２ Ｌｕｈ ｕＩ ｎａ ｄＳｅ ｌ ｒｕ ｏｄＲ ｉｎ ｌ ｔ ｉｚｏ ４ ０ ２， ｈｎ ） ． ｉｚ ｏ ｏ ｎ ｔｅ ｏ ｐＣ ｌ ｏｌ ｇ ａ ，Ｌｕ ｈ ｕ５ ５ ０ Ｃ ｉａ ｒ Ｇ ｉ Ｐｎ
Ａ
Ｍ ＡＹ ９ ２ Ｏ ｌ ０１
２ ：９ ｌ ３ １ ：３ ＰＬ ０Ｔ ＮＯ．
面积上 ， 耳环直径 ８ ｍ， ０ ｍ 宽度 ６ ｍ， ０ ｍ 折算到 吊耳垂直面积上的压
强为 ４ ４ＭＰ ， 中液压 缸 内部油压 １ ａ载 荷 和 约束 的加 载情 况 ａ其 ６ ＭＰ ，
液压传动 。 动力来源于翻卷缸 、 移动缸和同步缸 ； 因此 ， 液压缸的寿命显 著影 响了翻卷机 的寿命 ， 为此 ， 本文
利用 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 软件对翻卷机 的液压缸进行静力学分析 。 并对其进行强度校核．
１ 液 压 缸 的结 构 尺 寸 和材 料 属 性
翻 卷机 采 用 ＨＳ Ｇ型 工 程 用 型 液 压 缸 。 结构 参 数 结构 尺 寸 如 图 １ 示 ［３ 其 所 ２１ －．
如 图 ３所 示 ．
在 满载 荷 与 约 束 条 件 下 。 限 元 分 析 得 到 满 载 荷下 的 变形 和 有
应力结果 。 分别 如 下 图 ４ 图 ５所 示 ． 、
图 ４ 满载 轴 荷 下的 变 形 云 图
图 ３ 载 荷 和 约 束 分 布 图
图 ４中应 力 主要 集 中在 耳 环 、 压 缸 筒 部 分 ， 液 在有 较 大 角 度 过 渡 位 置 也 存 在应 力 集 中 ， 大 应 力 在 上 最 端 承受 垂 直轴 向力 的耳 环 位 置 ， 下 图 ６所 示 ． 如
参 考 文献
［］ １ 俞新陆． 液压机现代设计 理论 【 ． Ｍ］ 北京 ： 机械工业 出版社 ，９７１ ． １８ ．０
［ ］ 培 起． 压 缸 ［ ． 京 ： 京 科 学 技 术 出版 社 ，９ ７６ ２贾 液 Ｍ］ 北 北 １ ８ ． ．
［ ］ 天 觉． 编 液 压 工 程 手册 ［ ． 京 ： 京 理工 大学 出版 社 ，９ ８１ ３雷 新 Ｍ］ 北 北 １９ ． ２ ［ ］ 曙光 ．Ｎ Ｙ ４ 龚 Ａ Ｓ Ｓ基 础应 用 及 范 例 解 析 ［ ． 京 ： Ｍ］ 北 机械 工业 出版 社 ，０ ３１ ２ ０ ．．
到 的 网格 模 型 如 图 ２所 示 ．
３ 翻 卷 缸 的 结构 静 力分 析
图 ２ 液 压 缸 的 有 限 元模 型 图
当翻卷 机 装 上 ２ 钢 卷 ， 卷 液 压 缸 处 于 垂 直状 态 时 所 受 的 ５ｔ 翻
力 最 大 ， 时 翻 卷缸 只有 轴 向 受 力 ， 端 铰 链 约束 ， 承受 径 向力 此 下 不 和弯 矩 ． 端 受 力 为 ２ １ １ 由 于 Ａ Ｓ 上 １ ０Ｎ。 ６ Ｎ ＹＳ中加压 是 加 到投 影
［］ ５ 张胜 民． 于有 限元 软 件 Ａ Ｓ Ｓ ． 结 构 分 析 ［ ． 京 ： 基 Ｎ Ｙ ７０的 Ｍ］ Ｅ 清华 大学 出版 社 ，０ ３１ ｊ ２ ０ ． ． 【 ］ 庆 ， 富 强． 于 有 限 元分 析 的 ６ ＭＮ挤 压铸 造 机 主液 压 缸 设 计 ［］ 电工 程 ，０ ｌ ８ １ ，３３ ６孙 应 基 ０ Ｊ． 机 ２ １ ＇ （ ）３ —５ ２ ［ ］ 秀 萍 ， 晓 ． 压 缸 结 构 设 计 的有 限元 法 ［］ 床 与 液 压 ，０ ４ １ ：０ ．０ ． ７ 杨 曹 液 Ｊ． 机 ２０ （ ）１ ８１９
第２ ２卷 第 ３ 期 ２ １ 年 ９月 ０１
广 西 工 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＵ ＡＮＧ￣ ＵＮｌ ＥＲＳＴＹ ＯＦＴＥ ＨＮＯＬ Ｖ Ｉ Ｃ ＯＧＹ
Ｖ０．２ １ Ｎｏ３ ２ ． Ｓ ｐ ２ １ ｅ．０ １
文章编号 １０ ．４ ０ ２ １ ）３０ ７ ．３ ０ ４６ １ （０ ０ ．０ １０ １
关键词 ： 翻卷 机 ； 压缸 ； 限 元 分 析 液 有 中图 分 类 号 ：’１５ Ｔ ３ ５４ ． １ ；Ｇ １ ． Ｉ Ｂ 文献 标 志 码 ： Ａ
０ 引言
钢 卷 翻卷 机 是 钢 厂 大 型 钢 卷 在 输 送 过 程 中的 重要 辅 助 设 备 之 一 ．翻 卷 机 可 以将 钢 卷 由垂 直位 置 翻 转
收 稿 日期 ：０ １Ｏ －９ ２ １．６２
表１ ４ ５钢 材 料 参数 弹 性模 量
泊松 比
２０ Ｐ ０ Ｇ Ｍａ
０３ ．
基金项 目： 柳州市应用技术与开发计划 （０ １０ ０ ０ ）院科硕（ ７２ ５ 项 目资助 ２ １ｃ ３ １ ７ ； ００ １） 作者简介 ： 罗海 萍． 讲师 ， 硕士 ． 研究方 向： 机械电子工程 ，－ ａｌｈ ｚｒ＠１ ３ｏｍ Ｅ ｍ ｉ ｐｅｏ ６ ． ． ： ｏ
Ｌ５ ２ 恐
ｄ（１） ３Ｅ０
厂＿＿
１
．
．
ｆ ’ Ｉ ｒ Ｉ
Ｈ Ｓ Ｇ Ｋ
Ｉ ’
１
Ｊｌ Ｉ Ｉ Ｊ
写 Ｊ
Ｌ ３ Ｌ６
．
Ｌ６
．
圈 １ ＨＳ 工程 用 型 液 压 缸 结 构 参数 图 Ｇ
其 中翻卷缸参数 ： 无杆腔 内径为 １０ ｍ， ６ ｍ 有杆腔 内径 为 １５ ｍ， ２ 最大行程为 ２ ０ ｍ 油压为 １ Ｐ ． ｍ ６０ ｍ， ６ ａ Ｍ 液压缸耳环根据使用 的位置不 同，耳环可分为杆用 吊耳和缸筒 用耳环两 种． 杆用耳 环安装安装 在活塞杆 的外 端部 ， 通常用螺纹连接． 缸筒用耳 环一般 与 缸筒后端盖为一体 ， 但耳环 的销 孔应该焊后加工． 文中材料均为 ４ 本 ５钢 ， 料 材 参数 如表 １ 所示．
Ｍ ａ ｈ ｎ ｓ ｄｏ ｃ ｉ ｅＢａ ｅ ｎ ＡＮＳ ＹＳ
Ｌ ＯＨ ｌ ｉｇ，Ｐ ＮＺ ｏ ｕ Ｔ Ｎ ｉ ・ ｕ Ｕ ａ ｐｎ Ａ ｕ－ ｎ， Ａ ＧＱｎ ｃ ｎ — ｙ ｇｈ
（． ｅ ａ ｍｅ ｔ ｆ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｇ ａ ｇ ｉ ｎｖｒｉ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｌｕｈ ｕ５ ５ ０ ， ｈｎ ； １ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｈ ｎｃ ｇｎ ｅ ｎ ， ｕ ｎ ｘ Ｕ ｉｅｓ ｙｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｉｚ ｏ ４ ０ ６ Ｃ ｉａ ｔ ｏ Ｍｅ ａＥ ｉ ｔ ｆ
基于 Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ的翻卷机液压缸的有 限元分析
罗海 萍 ， 佐 云 ２唐 清 春 潘 ，
（． 工 学 院 机 械 工 程 系 ， 西 柳 州 ５ ５ ０ ；． 州 钢 铁 （ 团 ） 司冷 轧 板 带 厂 自动 化 室 ， 西 柳 州 ５ ５ ０ ） １广西 广 ４ ０ ６ ２柳 集 公 广 ４ ０ ２
（） ２ 略去 端盖 上 的进 油 出油 加 注 口 、 封 件等 对 结构 受 力 分 布影 响 不 大 的 结构 ； 密 （ ） 向机构 简 化 到 筒 壁 ， ３导 为使 其 后 接 触单 元 分 析提 供 帮 助 ： （） 厚 壁 圆筒 模 拟 轴 承 以简 化 模 型 ； ４用
ＡＮ
ＭＡＹ ９ ２ ０ ｌ ０１
图 ５ 液 压 缸 应 力 云 图
图 ６ 上 端 耳 环 承 受 最 大 应 力 云 图
第 ３期
罗海萍等 ： 于Ａ Ｓ Ｓ 基 Ｎ Ｙ 翻卷机液压缸的有限元分析
７ ３
缸 筒 上 的 最 大 应 力 为 １２ＭＰ ， 料 为 ４ ０ ａ材 ５号 钢 ， 服 极 限 为 ３ ０ＭＰ ， 此 翻 卷 缸 的最 大 应 力 小 于材 屈 ６ ａ因 料 的屈 服极 限 ， 大 变 形 为 ０２４ｍｍ， 液 压缸 顶 端 的 耳 环上 ． 最 ． 在 ５
摘 要： 以有 限 元 结 构 静 力 学 分 析 的 相 关 理 论 为 基 础 ， 用 Ａ Ｓ Ｓ软 件 对 翻 卷 机 中 的 液 压 缸 各 部 件 在 承 受 轴 向力 时 利 ＮＹ 进 行 有 限 元 分 析 ， 到 活 塞 杆 、 塞 、 向套 和 缸 筒 的 应 力及 变形 分 布 云 图 ， 对其 强 度 校 核 ， 而 提 高 整 体 性 能． 得 活 导 并 从
（） ５将导向装置进一步简化为一接触模块 ， 于分析和计算 ； 便 （） ６ 简化是 为了在 Ａ Ｓ Ｓ中分析简 单 ， ＮＹ 减少计算 量 、 算时 计
间 ， 要 的时 候 可去 掉 过 渡 圆 角 ， 比较作 用 不 大 的机 械部 件 ． 必 相
有限元模型选用 ８ 节点六面体实体单元 ｓ ｉ ５ ｏ ｄ 划分网格 ． ｌ４ 得
５ ２ 耳环 结构 改进 ．
（） １为使 吊耳设计尺 寸的变化不产生 翻卷执行机构设计尺 寸变化 ， 将原耳 环外 廓尺寸增大 ， 且耳环外
廓 和 内孑 做 偏 心 设计 ． 加 吊耳 危 险断 面承 载 面积 ： Ｌ 增
（） ２ 耳环结构材质进行调质处理 ，５ ４ 钢调质后抗拉强度 ６ ６ ａ屈服强度 ４ ０ Ｐ ［ ８ ； ＭＰ ９ ａ ］ Ｍ ８
材 料 名 称
４ ５钢
屈服强度／ ａ ＭＰ
３３ ５
抗拉强度／ Ｐ Ｍａ
５８ ９
５ 改进 措 施
５１ 总 体 结构 分 析 ．
最 大 的 应力 主 要 存 在 于 翻卷 液 压 缸 上 端 吊耳 处 ， 较 大 角 度转 折 的 部 位 也 有 应 力集 中 ； 油缸 内上 部 有 在 角 处 产 生较 大 的应力 ， 在 高 压作 用 下 产 生 应 力集 中现 象 。 该 利 用 过 渡 圆角 的形 式 减 少 其 应 力集 中的 可 是 应 能 性 ． 变 形 集 中在 翻卷 液 压 缸 的上 部 耳 环 附 近 。 主要 而且 由于 是 接 触 ， 液 压 缸 缸 筒 也 产 生 了较 大变 形 ， 在 活 塞 杆 和液 压 缸 缸 壁 之 间产 生 了相 互 的 作 用 力 。 时也 增 加 了 它们 之 间 的磨 损 ［ ３ 同 ６． － ７
４ 结 果
翻卷 缸 静 力 学分 析 结 果 总 结 如 表 ２ ． 液压 缸 使 用 的材 料 为 ４ ５钢 ． 它们 的 材 料 主 要 力 学 性
能参 数 如表 ３ ．
表 ２ 机 架静 力 学 分 析分 析结 果
翻卷缸 的安全 系数 ：ｌ ３ ３ １２ ３ ２ ， ５钢 的安 ｎ ＝ ５／ ０ ＝ ． ７ ４ ４ 全 系数 为 １ ～ ．。 以它们 的设 计满足静力强 度的设计 ． １ 所 ２ ５
到水平位置 ， 由水平位置翻转到垂直位 置 ， 或 以便进行开卷或运输． 钢卷 翻卷 机通常 的有 ３ 种动力传动方 式： 液压传动 、 压传 动和齿轮传动 ． 中 ， 气 其 液压传动 的传递系统 动力稳定 ， 适合大吨位的钢卷 ； 气压传动运 作周期小 ， 反应灵敏 ， 适合小 吨位的钢卷或者轮胎 ； 齿轮传动传递动力稳定 ， 适合 中速 、 中等载荷的场合 ［ １ ］ ． 翻卷机使用对象是钢卷直径 （ 外径／ 内径 ） ： １ ０ ｍ ／ ７０ ｍ， 为 ４ ０ ｍ ￣ ６ ｍ 钢卷单重 ： ，８ ｂ 最大 ２ ｔ ５． 它的驱动方式采用
７ Байду номын сангаас２
广西 工 学 院 学 报
第２ ２卷
２ 翻 卷 缸 有 限元 模 型 的建 立
在保 证 分 析结 果 精 度 的前 提 下 ， 了 提 高 有 限元 网格 划 分 质 量 ， 小 模 型 规 模 ， 要 对模 型进 行 适 当 为 减 需
的简 化 ：
（ ） 考 虑铰 接 处 材 料 特性 的变 化 ； １不
［］ ８ 王新 田． 高炉装料液压缸 耳环断裂分析及改进［ ］ Ｊ． 冶金设备管理与维修 ，９ ８２ ：１３ ． １９ （ ） －３ ３
Ｆｅ ｉｅＥｌｍ ｅ ｔ ｎ ｔ ｅ ｎ ａｙ ｉ ｆ ｙ ｒ ｕ ｉ ｌ ｄ ｒｉ ｉ Ｄｏ ｅ ｄｎ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｄ ａ ｌ Ｃｙｉ ｅ Ｃｏｌ ｗｎ ｎ ｉ ｇ Ｈ ｃ ｎ ｎ
２ Ｌｕｈ ｕＩ ｎａ ｄＳｅ ｌ ｒｕ ｏｄＲ ｉｎ ｌ ｔ ｉｚｏ ４ ０ ２， ｈｎ ） ． ｉｚ ｏ ｏ ｎ ｔｅ ｏ ｐＣ ｌ ｏｌ ｇ ａ ，Ｌｕ ｈ ｕ５ ５ ０ Ｃ ｉａ ｒ Ｇ ｉ Ｐｎ
Ａ
Ｍ ＡＹ ９ ２ Ｏ ｌ ０１
２ ：９ ｌ ３ １ ：３ ＰＬ ０Ｔ ＮＯ．
面积上 ， 耳环直径 ８ ｍ， ０ ｍ 宽度 ６ ｍ， ０ ｍ 折算到 吊耳垂直面积上的压
强为 ４ ４ＭＰ ， 中液压 缸 内部油压 １ ａ载 荷 和 约束 的加 载情 况 ａ其 ６ ＭＰ ，
液压传动 。 动力来源于翻卷缸 、 移动缸和同步缸 ； 因此 ， 液压缸的寿命显 著影 响了翻卷机 的寿命 ， 为此 ， 本文
利用 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 软件对翻卷机 的液压缸进行静力学分析 。 并对其进行强度校核．
１ 液 压 缸 的结 构 尺 寸 和材 料 属 性
翻 卷机 采 用 ＨＳ Ｇ型 工 程 用 型 液 压 缸 。 结构 参 数 结构 尺 寸 如 图 １ 示 ［３ 其 所 ２１ －．
如 图 ３所 示 ．
在 满载 荷 与 约 束 条 件 下 。 限 元 分 析 得 到 满 载 荷下 的 变形 和 有
应力结果 。 分别 如 下 图 ４ 图 ５所 示 ． 、
图 ４ 满载 轴 荷 下的 变 形 云 图
图 ３ 载 荷 和 约 束 分 布 图
图 ４中应 力 主要 集 中在 耳 环 、 压 缸 筒 部 分 ， 液 在有 较 大 角 度 过 渡 位 置 也 存 在应 力 集 中 ， 大 应 力 在 上 最 端 承受 垂 直轴 向力 的耳 环 位 置 ， 下 图 ６所 示 ． 如
参 考 文献
［］ １ 俞新陆． 液压机现代设计 理论 【 ． Ｍ］ 北京 ： 机械工业 出版社 ，９７１ ． １８ ．０
［ ］ 培 起． 压 缸 ［ ． 京 ： 京 科 学 技 术 出版 社 ，９ ７６ ２贾 液 Ｍ］ 北 北 １ ８ ． ．
［ ］ 天 觉． 编 液 压 工 程 手册 ［ ． 京 ： 京 理工 大学 出版 社 ，９ ８１ ３雷 新 Ｍ］ 北 北 １９ ． ２ ［ ］ 曙光 ．Ｎ Ｙ ４ 龚 Ａ Ｓ Ｓ基 础应 用 及 范 例 解 析 ［ ． 京 ： Ｍ］ 北 机械 工业 出版 社 ，０ ３１ ２ ０ ．．
到 的 网格 模 型 如 图 ２所 示 ．
３ 翻 卷 缸 的 结构 静 力分 析
图 ２ 液 压 缸 的 有 限 元模 型 图
当翻卷 机 装 上 ２ 钢 卷 ， 卷 液 压 缸 处 于 垂 直状 态 时 所 受 的 ５ｔ 翻
力 最 大 ， 时 翻 卷缸 只有 轴 向 受 力 ， 端 铰 链 约束 ， 承受 径 向力 此 下 不 和弯 矩 ． 端 受 力 为 ２ １ １ 由 于 Ａ Ｓ 上 １ ０Ｎ。 ６ Ｎ ＹＳ中加压 是 加 到投 影
［］ ５ 张胜 民． 于有 限元 软 件 Ａ Ｓ Ｓ ． 结 构 分 析 ［ ． 京 ： 基 Ｎ Ｙ ７０的 Ｍ］ Ｅ 清华 大学 出版 社 ，０ ３１ ｊ ２ ０ ． ． 【 ］ 庆 ， 富 强． 于 有 限 元分 析 的 ６ ＭＮ挤 压铸 造 机 主液 压 缸 设 计 ［］ 电工 程 ，０ ｌ ８ １ ，３３ ６孙 应 基 ０ Ｊ． 机 ２ １ ＇ （ ）３ —５ ２ ［ ］ 秀 萍 ， 晓 ． 压 缸 结 构 设 计 的有 限元 法 ［］ 床 与 液 压 ，０ ４ １ ：０ ．０ ． ７ 杨 曹 液 Ｊ． 机 ２０ （ ）１ ８１９
第２ ２卷 第 ３ 期 ２ １ 年 ９月 ０１
广 西 工 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＵ ＡＮＧ￣ ＵＮｌ ＥＲＳＴＹ ＯＦＴＥ ＨＮＯＬ Ｖ Ｉ Ｃ ＯＧＹ
Ｖ０．２ １ Ｎｏ３ ２ ． Ｓ ｐ ２ １ ｅ．０ １
文章编号 １０ ．４ ０ ２ １ ）３０ ７ ．３ ０ ４６ １ （０ ０ ．０ １０ １
关键词 ： 翻卷 机 ； 压缸 ； 限 元 分 析 液 有 中图 分 类 号 ：’１５ Ｔ ３ ５４ ． １ ；Ｇ １ ． Ｉ Ｂ 文献 标 志 码 ： Ａ
０ 引言
钢 卷 翻卷 机 是 钢 厂 大 型 钢 卷 在 输 送 过 程 中的 重要 辅 助 设 备 之 一 ．翻 卷 机 可 以将 钢 卷 由垂 直位 置 翻 转
收 稿 日期 ：０ １Ｏ －９ ２ １．６２
表１ ４ ５钢 材 料 参数 弹 性模 量
泊松 比
２０ Ｐ ０ Ｇ Ｍａ
０３ ．
基金项 目： 柳州市应用技术与开发计划 （０ １０ ０ ０ ）院科硕（ ７２ ５ 项 目资助 ２ １ｃ ３ １ ７ ； ００ １） 作者简介 ： 罗海 萍． 讲师 ， 硕士 ． 研究方 向： 机械电子工程 ，－ ａｌｈ ｚｒ＠１ ３ｏｍ Ｅ ｍ ｉ ｐｅｏ ６ ． ． ： ｏ
Ｌ５ ２ 恐
ｄ（１） ３Ｅ０
厂＿＿
１
．
．
ｆ ’ Ｉ ｒ Ｉ
Ｈ Ｓ Ｇ Ｋ
Ｉ ’
１
Ｊｌ Ｉ Ｉ Ｊ
写 Ｊ
Ｌ ３ Ｌ６
．
Ｌ６
．
圈 １ ＨＳ 工程 用 型 液 压 缸 结 构 参数 图 Ｇ
其 中翻卷缸参数 ： 无杆腔 内径为 １０ ｍ， ６ ｍ 有杆腔 内径 为 １５ ｍ， ２ 最大行程为 ２ ０ ｍ 油压为 １ Ｐ ． ｍ ６０ ｍ， ６ ａ Ｍ 液压缸耳环根据使用 的位置不 同，耳环可分为杆用 吊耳和缸筒 用耳环两 种． 杆用耳 环安装安装 在活塞杆 的外 端部 ， 通常用螺纹连接． 缸筒用耳 环一般 与 缸筒后端盖为一体 ， 但耳环 的销 孔应该焊后加工． 文中材料均为 ４ 本 ５钢 ， 料 材 参数 如表 １ 所示．
Ｍ ａ ｈ ｎ ｓ ｄｏ ｃ ｉ ｅＢａ ｅ ｎ ＡＮＳ ＹＳ
Ｌ ＯＨ ｌ ｉｇ，Ｐ ＮＺ ｏ ｕ Ｔ Ｎ ｉ ・ ｕ Ｕ ａ ｐｎ Ａ ｕ－ ｎ， Ａ ＧＱｎ ｃ ｎ — ｙ ｇｈ
（． ｅ ａ ｍｅ ｔ ｆ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｇ ａ ｇ ｉ ｎｖｒｉ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｌｕｈ ｕ５ ５ ０ ， ｈｎ ； １ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｈ ｎｃ ｇｎ ｅ ｎ ， ｕ ｎ ｘ Ｕ ｉｅｓ ｙｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｉｚ ｏ ４ ０ ６ Ｃ ｉａ ｔ ｏ Ｍｅ ａＥ ｉ ｔ ｆ
基于 Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ的翻卷机液压缸的有 限元分析
罗海 萍 ， 佐 云 ２唐 清 春 潘 ，
（． 工 学 院 机 械 工 程 系 ， 西 柳 州 ５ ５ ０ ；． 州 钢 铁 （ 团 ） 司冷 轧 板 带 厂 自动 化 室 ， 西 柳 州 ５ ５ ０ ） １广西 广 ４ ０ ６ ２柳 集 公 广 ４ ０ ２
（） ２ 略去 端盖 上 的进 油 出油 加 注 口 、 封 件等 对 结构 受 力 分 布影 响 不 大 的 结构 ； 密 （ ） 向机构 简 化 到 筒 壁 ， ３导 为使 其 后 接 触单 元 分 析提 供 帮 助 ： （） 厚 壁 圆筒 模 拟 轴 承 以简 化 模 型 ； ４用
ＡＮ
ＭＡＹ ９ ２ ０ ｌ ０１
图 ５ 液 压 缸 应 力 云 图
图 ６ 上 端 耳 环 承 受 最 大 应 力 云 图
第 ３期
罗海萍等 ： 于Ａ Ｓ Ｓ 基 Ｎ Ｙ 翻卷机液压缸的有限元分析
７ ３
缸 筒 上 的 最 大 应 力 为 １２ＭＰ ， 料 为 ４ ０ ａ材 ５号 钢 ， 服 极 限 为 ３ ０ＭＰ ， 此 翻 卷 缸 的最 大 应 力 小 于材 屈 ６ ａ因 料 的屈 服极 限 ， 大 变 形 为 ０２４ｍｍ， 液 压缸 顶 端 的 耳 环上 ． 最 ． 在 ５
摘 要： 以有 限 元 结 构 静 力 学 分 析 的 相 关 理 论 为 基 础 ， 用 Ａ Ｓ Ｓ软 件 对 翻 卷 机 中 的 液 压 缸 各 部 件 在 承 受 轴 向力 时 利 ＮＹ 进 行 有 限 元 分 析 ， 到 活 塞 杆 、 塞 、 向套 和 缸 筒 的 应 力及 变形 分 布 云 图 ， 对其 强 度 校 核 ， 而 提 高 整 体 性 能． 得 活 导 并 从
（） ５将导向装置进一步简化为一接触模块 ， 于分析和计算 ； 便 （） ６ 简化是 为了在 Ａ Ｓ Ｓ中分析简 单 ， ＮＹ 减少计算 量 、 算时 计
间 ， 要 的时 候 可去 掉 过 渡 圆 角 ， 比较作 用 不 大 的机 械部 件 ． 必 相
有限元模型选用 ８ 节点六面体实体单元 ｓ ｉ ５ ｏ ｄ 划分网格 ． ｌ４ 得
５ ２ 耳环 结构 改进 ．
（） １为使 吊耳设计尺 寸的变化不产生 翻卷执行机构设计尺 寸变化 ， 将原耳 环外 廓尺寸增大 ， 且耳环外
廓 和 内孑 做 偏 心 设计 ． 加 吊耳 危 险断 面承 载 面积 ： Ｌ 增
（） ２ 耳环结构材质进行调质处理 ，５ ４ 钢调质后抗拉强度 ６ ６ ａ屈服强度 ４ ０ Ｐ ［ ８ ； ＭＰ ９ ａ ］ Ｍ ８