液壓擺式剪板機機架有限元分析
剪板機是工業(yè)生產(chǎn)中普通的機械，剪板機性能是受很多因素影響的，機架的結(jié)構(gòu)同樣起到重要作用，機架有限元分析試生產(chǎn)強度保障的必要措施。計算機技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個行業(yè)之中，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)在機械發(fā)展的重點方向。有限元分析技術(shù)在工程設(shè)計和分析中得到了越來越廣泛的重視和應(yīng)用，已經(jīng)成為解決復(fù)雜工程分析計算問題的有效方法，是現(xiàn)代工程分析和設(shè)計流程的核心。對冶金機械設(shè)備運用有限元方法進行靜力學分析和模態(tài)分析，可為設(shè)計和制造提供可靠的數(shù)據(jù)，具有很大的經(jīng)濟意義和實用價值。
剪板機的主要用途是切定尺、切頭、切尾、切邊、切試樣及切除軋件的局部缺陷等。剪板機是軋鋼機械中重要的輔助設(shè)備之一，因此剪板機的能力大小，直接影響軋機生產(chǎn)能力能否充分發(fā)揮以及軋制線生產(chǎn)流程的平衡問題。 本論文以寶鋼熱軋廠質(zhì)檢站的液壓擺式剪板機為研究對象，對其中的三個關(guān)鍵技術(shù)進行分析和研究。首先對剪板機的機械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)進行技術(shù)方案設(shè)計，通過計算設(shè)備的參數(shù)，分析比較設(shè)備的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動方式，并考慮設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟指標，確認剪板機的技術(shù)方案；其次對剪板機機架的受力狀態(tài)運用有限元技術(shù)進行計算、分析和優(yōu)化。在軟件中建立剪板機機架的三維實體模型，并利用有限元分析軟件對其各部位的應(yīng)力進行數(shù)值計算，找出薄弱環(huán)節(jié)，從受力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)兩方面進行優(yōu)化，為機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計和確認提供有力的設(shè)計依據(jù)。以優(yōu)化后的機架為模型，對其系統(tǒng)進行模態(tài)分析，找出其前十階固有頻率和振型，為設(shè)備的動力學分析提供數(shù)字依據(jù)。最后，對剪板機實際工作時局部受力點的應(yīng)力進行動態(tài)測試，并對數(shù)據(jù)進行頻譜分析，將測試結(jié)果同有限元計算的結(jié)果進行比較。通過分析其比較結(jié)果得出此種有限元分析方法在冶金工程中應(yīng)用的可靠性結(jié)論。
在測試點上，第一主應(yīng)力的計算值和測試值吻合的較好，考慮到在計算時對模型的簡化、測試可能出現(xiàn)的誤差等因素，其結(jié)果較以往經(jīng)驗設(shè)計和類比設(shè)計的計算精度有提高。通過分析結(jié)果可得出以下幾點結(jié)論。①采用拋物線型四面體對框架式大型焊接件進行單元劃分是合理和可行得；②將焊接件簡化為一個實體零件來進行有限元分析可以滿足工程設(shè)計的精度要求，這種方法簡化了整個工程的計算量，提高了設(shè)計速度；③通過本課題的實踐，為冶金行業(yè)中非標機械設(shè)備設(shè)計提供了一種小成本，并具有可靠性和實用性的解決方案。
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