Feb 14, 2022
劉麗秋
(河套學(xué)院機電工程系,內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000)
摘 要 :利用三維建模軟件SolidWorks建立板坯定寬幾何模型,并在有限元分析軟件ANSYS/ LS-DYNA中模擬板坯定寬全過程
分別研究了不同側(cè)壓量與不同板坯寬度對板坯側(cè)壓沖擊力的影響,利用MATLAB軟件進行曲線回歸,得到了板坯側(cè)壓沖擊力的變化規(guī)律及其與側(cè)壓沖擊力和板坯寬度之間的函數(shù)表達式,進而得到板坯側(cè)壓沖擊力與相對側(cè)壓量之間的函數(shù)表達式。
結(jié)果表明,相對側(cè)壓量和最大側(cè)壓沖擊力基本呈單調(diào)遞增關(guān)系,為保證在實際工作過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對板坯的穩(wěn)定側(cè)壓,應(yīng)盡量選取較小的相對側(cè)壓量,以防止側(cè)壓沖擊力過大而造成設(shè)備故障。
關(guān)鍵詞 :有限元分析;板坯定寬;軋制力;應(yīng)力狀態(tài)
中圖分類號:TH112;TF305 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:18-1511007(2018)03-0092-07
板坯大側(cè)壓定寬壓力機作為熱軋帶鋼生產(chǎn)中的一種新型在線調(diào)寬技術(shù),與傳統(tǒng)立輥調(diào)寬技術(shù)相比,其具有調(diào)寬精度高、能耗低、側(cè)壓量大、頭尾切損量少等特點。
但因其改變了板坯與變形工具的接觸形式,使得板坯的變形過程由立輥軋制時的穩(wěn)態(tài)變形過程變?yōu)閭?cè)壓模塊拍擊時的非穩(wěn)態(tài)變形過程 [1-4],而且在實際生產(chǎn)過程中,最大側(cè)壓沖擊力對于機構(gòu)能否穩(wěn)定工作以及機構(gòu)的使用壽命都會帶來很大影響。
因此,有必要對模塊的運動規(guī)律及板坯側(cè)壓沖擊力的大小進行分析研究,進而為生產(chǎn)現(xiàn)場定制板坯規(guī)程以及改善板坯質(zhì)量提供理論依據(jù)。
1 定寬壓力機機構(gòu)組成及工作原理
SSP定寬壓力機在結(jié)構(gòu)特點上有別于其他同類設(shè)備,屬于起—停式調(diào)寬模式,在結(jié)構(gòu)上主要包括側(cè)壓機構(gòu)和定寬機構(gòu)兩個部分,其中側(cè)壓機構(gòu)如圖1所示,它是由兩個曲柄滑塊機構(gòu)及擺桿組成,側(cè)壓模塊固定在滑架上,通過機構(gòu)運動將主電機的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)槎▽挋C側(cè)壓模塊的往復(fù)運動,從而實現(xiàn)對板坯的側(cè)壓。表1為SSP定寬機主要技術(shù)參數(shù)。
在起—停式調(diào)寬模式下,板坯的壓縮和傳送動作單獨進行操作,使板坯與側(cè)壓模塊的相對位置能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位。
在側(cè)壓過程中,側(cè)壓模塊按照一定的運動規(guī)律進行往復(fù)運動,其中,當(dāng)兩個側(cè)壓模塊從相對的方向擠壓板坯的邊部時板坯不動,而當(dāng)模塊離開板坯時,板坯向前進一個行程,使沒有減寬的部分進入到模塊側(cè)壓范圍內(nèi),如此反復(fù),直到板坯全長通過壓力機 [5]。
2基于虛擬樣機的起—停式定寬壓力機運動學(xué)仿真
2.1 多剛體虛擬樣機模型的建立
由于動力學(xué)仿真軟件ADAMS對于復(fù)雜模型的構(gòu)建能力略遜于專業(yè)實體建模軟件,所以,在充分了解起—停式定寬壓力機側(cè)壓機構(gòu)組成及工作原理的基礎(chǔ)上,利用專業(yè)建模軟件SolidWorks創(chuàng)建側(cè)壓機構(gòu)各組成零部件的實體模型,并完成整體裝配。
由于定寬壓力機的實際尺寸較大,模型較為復(fù)雜,為了便于分析和計算,在不影響運動精度的前提下可對其進行適當(dāng)簡化。
由側(cè)壓機構(gòu)簡圖可知,其主要由底座、偏心輪、側(cè)壓連桿、滑架、側(cè)壓模塊及擺桿組成,現(xiàn)在Solidworks環(huán)境下建立其三維實體模型,并將三維實體模型導(dǎo)入ADAMS中。
在ADAMS中,首先,設(shè)置系統(tǒng)單位及重力方向,賦予各零部件質(zhì)量、材料等參數(shù);其次,根據(jù)側(cè)壓機構(gòu)各零部件間的連接方式及相對運動情況對模型添加運動副,并對其進行檢驗,以保證仿真過程順利進行,具體模型如圖2.1所示。
2.2運動學(xué)仿真結(jié)果分析
在空載狀態(tài)下,對定寬壓力機的主曲柄施加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動,主曲柄轉(zhuǎn)速取42r/min,即252deg/sec,可得到側(cè)壓模塊的運動規(guī)律,如圖2.2(a)(b)所示。其中,將仿真時間設(shè)置為5s,載荷步數(shù)為50, X方向為軋制方向,
Y為板坯步進方向。
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