TLJ400连续挤压机部件连接强度分析
|
摘要
螺栓连接件连接着连续挤压机的底座和机架,在连续挤压机工作时起着对机架的固定的作用,对于连续挤压机的正常工作和安全生产有着重要的意义。传统的工程计算采用类比的经验设计方法,为了可靠起见,选择了过大的安全系数,因此有必要对螺栓的受力状况进行分析,并通过模拟结果进行优化。
本文利用通用有限元软件ANSYS中的实体建模的方法建立机架、螺栓以及底座的模型,选取软件中合适的单元和网格划分生成有限元模型,底座和机架的垫板之间设置为摩擦接触,螺栓和底座以及螺栓和机架之间也设置为摩擦接触进行有限元计算,得出了底座,机架及螺栓的应力分布状况,对螺栓进行了强度校核,验证了连续挤压机工作的稳定性和安全性。
为了验证数值模拟结果的正确性,进行了动态应力应变实验。利用DH-5920动态信号测试分析系统,采集了连续挤压机的螺栓及底座右侧垫板处应力曲线,对比分析了试验结果和有限元模拟结果,吻合良好。
根据数值模拟结果分析,提出了TLJ400连续挤压机的机头部分的改进方案,连续挤压机的右侧受压部分垫板加长,去掉挤压机内部的斜筋板和左侧的筋板,对挤压机右侧受压的部分增加筋板,通过有限元技术对其结构进行改进,使改进后机头部分应力分布更均匀,变形更小,结构更合理,为连续挤压机以后的设计提供参考。
Continuous extrusion machine bolts connect the base and frame, When the the continuous extrusion machine work, it plays the role of the fixed frame, For continuous extrusion machines work and safety of great significance. Works calculated using the traditional analog design experience, for reliability purposes, too large safety factor was chosen, so it is necessary to analyze bolt of the stress state and optimization through simulation results.
In this paper, using finite element software ANSYS modeling methods to establish the rack, bolts and the base model, select the appropriate software modules and mesh generation finite element model, the base and the frame plate is set to friction contact, between the bolts and the base, the bolts and the rack is set to the frictional contact to finite element simulation, reached the base, frame and bolts of the stress distribution, carried out on the bolt strength check to verify the work of continuous extrusion machine stability and security.
In order to verify the correctness of simulation results, using the dynamic stress-strain experiment DH-5920 dynamic signal measurement and analysis system, collecting the stress of the continuous extrusion machine bolts and the right side of base plate, analyzed the test results and finite element simulation results are in good agreement.
Based on the simulation analysis, proposed TLJ400 continuous extrusion machine of the nose section of the improvement program, making the right of the compression part of the plate continuous extrusion machine longer, remove the internal oblique tendon extruder plate and the left tendon plate, increase the reinforcement plate the right side of extrusion machine, by finite element techniques to improve its structure, so that the nose section of the improved stress distribution more uniform deformation smaller, structure is more reasonable for the continuous extrusion machine design of future reference.
本文利用通用有限元软件ANSYS中的实体建模的方法建立机架、螺栓以及底座的模型,选取软件中合适的单元和网格划分生成有限元模型,底座和机架的垫板之间设置为摩擦接触,螺栓和底座以及螺栓和机架之间也设置为摩擦接触进行有限元计算,得出了底座,机架及螺栓的应力分布状况,对螺栓进行了强度校核,验证了连续挤压机工作的稳定性和安全性。
为了验证数值模拟结果的正确性,进行了动态应力应变实验。利用DH-5920动态信号测试分析系统,采集了连续挤压机的螺栓及底座右侧垫板处应力曲线,对比分析了试验结果和有限元模拟结果,吻合良好。
根据数值模拟结果分析,提出了TLJ400连续挤压机的机头部分的改进方案,连续挤压机的右侧受压部分垫板加长,去掉挤压机内部的斜筋板和左侧的筋板,对挤压机右侧受压的部分增加筋板,通过有限元技术对其结构进行改进,使改进后机头部分应力分布更均匀,变形更小,结构更合理,为连续挤压机以后的设计提供参考。
Continuous extrusion machine bolts connect the base and frame, When the the continuous extrusion machine work, it plays the role of the fixed frame, For continuous extrusion machines work and safety of great significance. Works calculated using the traditional analog design experience, for reliability purposes, too large safety factor was chosen, so it is necessary to analyze bolt of the stress state and optimization through simulation results.
In this paper, using finite element software ANSYS modeling methods to establish the rack, bolts and the base model, select the appropriate software modules and mesh generation finite element model, the base and the frame plate is set to friction contact, between the bolts and the base, the bolts and the rack is set to the frictional contact to finite element simulation, reached the base, frame and bolts of the stress distribution, carried out on the bolt strength check to verify the work of continuous extrusion machine stability and security.
In order to verify the correctness of simulation results, using the dynamic stress-strain experiment DH-5920 dynamic signal measurement and analysis system, collecting the stress of the continuous extrusion machine bolts and the right side of base plate, analyzed the test results and finite element simulation results are in good agreement.
Based on the simulation analysis, proposed TLJ400 continuous extrusion machine of the nose section of the improvement program, making the right of the compression part of the plate continuous extrusion machine longer, remove the internal oblique tendon extruder plate and the left tendon plate, increase the reinforcement plate the right side of extrusion machine, by finite element techniques to improve its structure, so that the nose section of the improved stress distribution more uniform deformation smaller, structure is more reasonable for the continuous extrusion machine design of future reference.
引文
[1]宋宝韫,刘建华,樊志新,刘元文.250CONFORM连续挤压机[J].重型机械.1990年第5期.
[2] WU Peng-yue,XIE Shui-sheng,LI Hua-qing,etc.Effect of extrusion wheel angular velocity on continuous extrusion forming process of copper concave bus bar[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2007,17:280-286
[3]刘元文,宋宝韫,樊志新,贾春博.铜扁线连续挤压工艺[J].锻压机械,2002,(5):31-32
[4]刘元文,宋宝韫,樊志新,贾春博. TLJ 300铜扁线连续挤压机的研制[J].电线电缆.2003年第1期
[5]宋宝韫. CONFORM连续挤压包覆设备[J].大连铁道学院学报.第17卷第3期.1996年9月
[6]宋宝韫.连续挤压和连续包覆技术的理论研究与工程实践[J].中国机械工程,1998,(8):69-73
[7]牛玉英,陈莉,宋宝韫,刘元文,康京,高素霞.拉拔退火法与连续挤压法铜扁线的组织分析[J].有色金属,2007,(1):31-33
[8]运新兵,宋宝韫,高飞.连续挤压技术在铜管生产上的应用[J].金属成形工艺,2002,(03):46-47
[9]宋宝韫,于欣,陈吉光.生产铜扁线的最新技术――连续挤压[J].变压器,2002,(9): 32 -33
[10]牛玉英,宋宝韫,刘元文,康京,高素霞.铜扁线生产的连续挤压工艺[J].有色金属.2007,(4):20-22
[11]宋宝韫,樊志新,刘元文.应用连续挤压技术生产铜扁线[J].电线电缆.2001(1)
[12]屈钧利,韩江水.工程结构的有限元方法[M].西北工业大学出版社.2004.9
[13]康国政.大型有限元程序的原理、结构与使用[M].西南交通大学出版社.2004.7
[14]傅永华.有限元分析基础[M].武汉大学出版社.2003.8
[15]王世忠.结构力学与有限元法[M].哈尔滨工业大学出版社.2003
[16]乔端,钱仁根.非线性有限元法及其在塑性加工中的应用[M].冶金工业出版社.1990
[17]张方瑞. ANSYS 8.0应用基础与实例教程[M].电子工业出版社.2006
[18]赵海峰.ANSYS工程结构实例分析[M].中国铁道出版社.2004
[19]倪栋.通用有限元分析ansys7.0实例精解[M].电子工业出版社.2003
[20]宋勇.精通ANSYS 7.0有限元分析[M].`清华大学出版社2003
[21]刘国庆,杨庆东.ANSYS工程应用教程——机械篇[M].中国铁道出版社.2003
[22]邵蕴秋.ANSYS 8.0有限元分析实例导航[M].中国铁道出版社.2004
[23]祝效华余志祥.ANSYS高级工程有限元分析范例精选[M].电子工业出版社.2004
[24] ANSYS Inc.Operations Guide Release 10.0 Documentation for ANSYS[M].ANSYS Inc,2006
[25] ANSYS Inc.Structural Analysis Guide Release 10.0 Documentation for ANSYS[M].ANSYS Inc,2006
[26] ANSYS Inc.Element Reference Release 10.0 Documentation for ANSYS[M].ANSYS Inc,2006
[27]郭仲衡.弹性接触问题分析的广义子结构法.中国科学[J].No.9,1980
[28]赵杰,常俊英,陈家庆.ANSYS在求解带摩擦接触问题中的应用[J],北京石油化工学院学报,2003年12月.
[29] Contact analysis Guide.[M].ANSYS, Ico.2001
[30] l徐积善.强度理论及其应用[M].水利电力出版社.1984年3月
[31]刘鸿文.材料力学(上、下册)[M].第三版.北京:高等教育出版社.1993.5
[32]于惠力,冯新敏,李广慧.连接零部件设计实例精解[M].机械工业出版社.2009.4
[33]游泰山.连续挤压机变形工具压力分布的实验研究[D].大连:大连交通大学,2008
[34]李乐. TLJ400连续挤压机机架的轻量化设计[D].大连:大连交通大学,2009
[35]吉林工业大学农机系.应变片电测技术[M].北京:机械工业出版社,1987:368-380
[36]孙军艳,曹西京,张锁怀.基于ANSYS的堆垛机结构强度分析[J]轻工机械,2005(1)
[37]谷玉洪肖文生.水下套管悬挂器螺纹连接强度分析[J]石油机械,2009年12期
[38]万长东.基于有限元的鼓式制动器强度分析[J].苏州市职业大学学报,2009年4期
[39]余华俐徐创文.基于Pro/E和ANSYS的钻机大钩强度有限元分析[J].制造业自动化.2009年10期
[40]朱荣东陈平.钻铤螺纹的有限元分析及应力分散槽优化设计[J].西南石油大学学报.2008年2期
[41]陈黎明李小东.球磨机筒体强度分析的ANSYS建模及分网[J]株洲工学院学报.2003年2期.
[42]张成玉虞伟建.基于ANSYS的起落架刹车系统前摇臂强度分析和优化设计[J].中国制造业信息化:学术版.2009年12期
[43]王义质,李叔涵.工程力学(修订版)[M].重庆大学出版社.1998
[44]哈尔滨工业大学教研室.理论力学(上、下册)(M).第四版.北京:高等教育出版社.1993.04
[45]刘云平,包华,洪俊清,陈国庆.ANSYS的接触分析在钢筋混凝土滑移中的应用.南通大学建筑工程学院.南通大学学报,自然科学版.2009年第2期
[46]郑银环,张仲甫.ANSYS接触分析在钢板弹簧设计中的应用.武汉理工大学学报,信息管理与工程版.2009年第5期
[2] WU Peng-yue,XIE Shui-sheng,LI Hua-qing,etc.Effect of extrusion wheel angular velocity on continuous extrusion forming process of copper concave bus bar[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2007,17:280-286
[3]刘元文,宋宝韫,樊志新,贾春博.铜扁线连续挤压工艺[J].锻压机械,2002,(5):31-32
[4]刘元文,宋宝韫,樊志新,贾春博. TLJ 300铜扁线连续挤压机的研制[J].电线电缆.2003年第1期
[5]宋宝韫. CONFORM连续挤压包覆设备[J].大连铁道学院学报.第17卷第3期.1996年9月
[6]宋宝韫.连续挤压和连续包覆技术的理论研究与工程实践[J].中国机械工程,1998,(8):69-73
[7]牛玉英,陈莉,宋宝韫,刘元文,康京,高素霞.拉拔退火法与连续挤压法铜扁线的组织分析[J].有色金属,2007,(1):31-33
[8]运新兵,宋宝韫,高飞.连续挤压技术在铜管生产上的应用[J].金属成形工艺,2002,(03):46-47
[9]宋宝韫,于欣,陈吉光.生产铜扁线的最新技术――连续挤压[J].变压器,2002,(9): 32 -33
[10]牛玉英,宋宝韫,刘元文,康京,高素霞.铜扁线生产的连续挤压工艺[J].有色金属.2007,(4):20-22
[11]宋宝韫,樊志新,刘元文.应用连续挤压技术生产铜扁线[J].电线电缆.2001(1)
[12]屈钧利,韩江水.工程结构的有限元方法[M].西北工业大学出版社.2004.9
[13]康国政.大型有限元程序的原理、结构与使用[M].西南交通大学出版社.2004.7
[14]傅永华.有限元分析基础[M].武汉大学出版社.2003.8
[15]王世忠.结构力学与有限元法[M].哈尔滨工业大学出版社.2003
[16]乔端,钱仁根.非线性有限元法及其在塑性加工中的应用[M].冶金工业出版社.1990
[17]张方瑞. ANSYS 8.0应用基础与实例教程[M].电子工业出版社.2006
[18]赵海峰.ANSYS工程结构实例分析[M].中国铁道出版社.2004
[19]倪栋.通用有限元分析ansys7.0实例精解[M].电子工业出版社.2003
[20]宋勇.精通ANSYS 7.0有限元分析[M].`清华大学出版社2003
[21]刘国庆,杨庆东.ANSYS工程应用教程——机械篇[M].中国铁道出版社.2003
[22]邵蕴秋.ANSYS 8.0有限元分析实例导航[M].中国铁道出版社.2004
[23]祝效华余志祥.ANSYS高级工程有限元分析范例精选[M].电子工业出版社.2004
[24] ANSYS Inc.Operations Guide Release 10.0 Documentation for ANSYS[M].ANSYS Inc,2006
[25] ANSYS Inc.Structural Analysis Guide Release 10.0 Documentation for ANSYS[M].ANSYS Inc,2006
[26] ANSYS Inc.Element Reference Release 10.0 Documentation for ANSYS[M].ANSYS Inc,2006
[27]郭仲衡.弹性接触问题分析的广义子结构法.中国科学[J].No.9,1980
[28]赵杰,常俊英,陈家庆.ANSYS在求解带摩擦接触问题中的应用[J],北京石油化工学院学报,2003年12月.
[29] Contact analysis Guide.[M].ANSYS, Ico.2001
[30] l徐积善.强度理论及其应用[M].水利电力出版社.1984年3月
[31]刘鸿文.材料力学(上、下册)[M].第三版.北京:高等教育出版社.1993.5
[32]于惠力,冯新敏,李广慧.连接零部件设计实例精解[M].机械工业出版社.2009.4
[33]游泰山.连续挤压机变形工具压力分布的实验研究[D].大连:大连交通大学,2008
[34]李乐. TLJ400连续挤压机机架的轻量化设计[D].大连:大连交通大学,2009
[35]吉林工业大学农机系.应变片电测技术[M].北京:机械工业出版社,1987:368-380
[36]孙军艳,曹西京,张锁怀.基于ANSYS的堆垛机结构强度分析[J]轻工机械,2005(1)
[37]谷玉洪肖文生.水下套管悬挂器螺纹连接强度分析[J]石油机械,2009年12期
[38]万长东.基于有限元的鼓式制动器强度分析[J].苏州市职业大学学报,2009年4期
[39]余华俐徐创文.基于Pro/E和ANSYS的钻机大钩强度有限元分析[J].制造业自动化.2009年10期
[40]朱荣东陈平.钻铤螺纹的有限元分析及应力分散槽优化设计[J].西南石油大学学报.2008年2期
[41]陈黎明李小东.球磨机筒体强度分析的ANSYS建模及分网[J]株洲工学院学报.2003年2期.
[42]张成玉虞伟建.基于ANSYS的起落架刹车系统前摇臂强度分析和优化设计[J].中国制造业信息化:学术版.2009年12期
[43]王义质,李叔涵.工程力学(修订版)[M].重庆大学出版社.1998
[44]哈尔滨工业大学教研室.理论力学(上、下册)(M).第四版.北京:高等教育出版社.1993.04
[45]刘云平,包华,洪俊清,陈国庆.ANSYS的接触分析在钢筋混凝土滑移中的应用.南通大学建筑工程学院.南通大学学报,自然科学版.2009年第2期
[46]郑银环,张仲甫.ANSYS接触分析在钢板弹簧设计中的应用.武汉理工大学学报,信息管理与工程版.2009年第5期