Φ370mm型KOCKS軋機(jī)機(jī)芯虛擬樣機(jī)逆向設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、工業(yè)的發(fā)展對(duì)棒線材的質(zhì)量提出越來越高的要求，而國內(nèi)相關(guān)軋機(jī)設(shè)備的技術(shù)水平卻普遍落后，優(yōu)質(zhì)棒線材的生產(chǎn)長(zhǎng)期受限于國外的技術(shù)。因此，有關(guān)國際上先進(jìn)軋機(jī)的逆向工程研究成為了一個(gè)熱點(diǎn)，其中的KOCKS軋機(jī)是目前世界上一流棒線材軋機(jī)的典型代表之一。本論文以Φ370mm型KOCKS軋機(jī)的機(jī)芯為研究對(duì)象對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)虛擬樣機(jī)逆向設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)分析。
　　首先，根據(jù)大量調(diào)研資料、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及廠家提供的部分技術(shù)文件對(duì)機(jī)芯各零部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、部分

2、標(biāo)準(zhǔn)件等進(jìn)行初步逆向設(shè)計(jì)。依據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)運(yùn)動(dòng)副、摩擦力和軸套力等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析確定，基于S.愛克倫德公式推導(dǎo)本研究的軋制力計(jì)算模型，并基于STEP函數(shù)編制軋材咬入（拋出）沖擊力函數(shù)、軋制力函數(shù)和驅(qū)動(dòng)函數(shù)?？紤]到多剛體系統(tǒng)的分析誤差，本文利用改進(jìn)的結(jié)構(gòu)柔性化方法對(duì)輥系裝配體作柔性化處理。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，完成機(jī)芯剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)的構(gòu)建。
　　其次，對(duì)軋制過程做合理化假設(shè)，并采用控制變量法對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行研究。其中，研究所用的軋制工藝參

3、數(shù)盡量接近極限工況，軋制仿真過程依次劃分為啟動(dòng)、空轉(zhuǎn)、軋材咬入、穩(wěn)定軋制、軋材拋出、空轉(zhuǎn)和制動(dòng)共7個(gè)階段。在此基礎(chǔ)上，以6個(gè)典型節(jié)點(diǎn)的信息為表征量，對(duì)不同軋制速度下輥系的彈性變形以及旋轉(zhuǎn)機(jī)械三個(gè)振動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)（即軸承座振動(dòng)位移、軸承座振動(dòng)烈度和輥系徑向振動(dòng)位移）的特性及原因進(jìn)行分析，證明機(jī)芯的剛度和振動(dòng)特性初步滿足工作要求，并據(jù)此提出進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)的思路和部分軋制工藝選擇的參考方法。
　　最后，在理論極限軋制速度下，對(duì)輥系的應(yīng)力應(yīng)變

4、進(jìn)行分析，根據(jù)第一強(qiáng)度理論證明輥系的結(jié)構(gòu)符合強(qiáng)度要求，并且可得到用于疲勞分析的輸入載荷。分析得到軸承載荷和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩在整個(gè)軋制過程的變化曲線，其可用作軸承壽命預(yù)測(cè)、電機(jī)選型和基座設(shè)計(jì)等的參考數(shù)據(jù)。此外，按照軸承載荷分布，對(duì)軋材咬入瞬間的偏心套結(jié)構(gòu)和外殼進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)分析，驗(yàn)證其強(qiáng)度的安全性，并且對(duì)外殼進(jìn)行模態(tài)分析，以輔助外殼設(shè)計(jì)。
　　本文針對(duì)該型號(hào)軋機(jī)進(jìn)行一系列逆向工程研究，完成機(jī)芯虛擬樣機(jī)的構(gòu)建和工作特性分析及初步合理性驗(yàn)證，并