Φ370mm型KOCKS軋機機芯虛擬樣機逆向設(shè)計及動力學(xué)分析.pdf

1、工業(yè)的發(fā)展對棒線材的質(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)長期受限于國外的技術(shù)。因此，有關(guān)國際上先進軋機的逆向工程研究成為了一個熱點，其中的KOCKS軋機是目前世界上一流棒線材軋機的典型代表之一。本論文以Φ370mm型KOCKS軋機的機芯為研究對象對其進行系統(tǒng)級虛擬樣機逆向設(shè)計及動力學(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)文件對機芯各零部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、部分

2、標(biāo)準(zhǔn)件等進行初步逆向設(shè)計。依據(jù)設(shè)計結(jié)果，對運動副、摩擦力和軸套力等關(guān)鍵參數(shù)進行分析確定，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)動函數(shù)。考慮到多剛體系統(tǒng)的分析誤差，本文利用改進的結(jié)構(gòu)柔性化方法對輥系裝配體作柔性化處理。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，完成機芯剛?cè)狁詈咸摂M樣機的構(gòu)建。
　　其次，對軋制過程做合理化假設(shè)，并采用控制變量法對虛擬樣機進行研究。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、空轉(zhuǎn)、軋材咬入、穩(wěn)定軋制、軋材拋出、空轉(zhuǎn)和制動共7個階段。在此基礎(chǔ)上，以6個典型節(jié)點的信息為表征量，對不同軋制速度下輥系的彈性變形以及旋轉(zhuǎn)機械三個振動評價指標(biāo)（即軸承座振動位移、軸承座振動烈度和輥系徑向振動位移）的特性及原因進行分析，證明機芯的剛度和振動特性初步滿足工作要求，并據(jù)此提出進一步優(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，對輥系的應(yīng)力應(yīng)變

4、進行分析，根據(jù)第一強度理論證明輥系的結(jié)構(gòu)符合強度要求，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)動轉(zhuǎn)矩在整個軋制過程的變化曲線，其可用作軸承壽命預(yù)測、電機選型和基座設(shè)計等的參考數(shù)據(jù)。此外，按照軸承載荷分布，對軋材咬入瞬間的偏心套結(jié)構(gòu)和外殼進行有限元結(jié)構(gòu)分析，驗證其強度的安全性，并且對外殼進行模態(tài)分析，以輔助外殼設(shè)計。
　　本文針對該型號軋機進行一系列逆向工程研究，完成機芯虛擬樣機的構(gòu)建和工作特性分析及初步合理性驗證，并