挤压机挤压筒过盈计算.doc

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1、挤压筒过盈配合计算StudyontheInterferenceFitofExtrusionContainer中国重型机械研究院重庆大学ChinaNationalHeavyMachineryResearchInstituteCo.,Ltd.ChongqingUniversityMar.23,2012目录1.挤压筒内孔型腔基本理论研究41.1厚壁圆筒解析法描述41.1.1弹性力学的基本方程41.1.2典型受力情况下的应力及位移计算51.2组合圆筒接触应力计算81.2.1三层挤压筒接触应力计算91.2.2三层挤压筒接触应力计算对

2、比101.3受内压组合挤压筒应力应变122.经验解、解析解及有限元结果对比173.120MN金属挤压机挤压筒过盈配合有限元计算分析203.1过盈情况一213.1.1内筒壁加压：213.1.2内筒壁局部加压：273.2过盈情况二323.2.1内筒壁加压：323.2.2内筒壁局部加压：373.3过盈情况三423.3.1内筒壁加压：423.3.2内筒壁局部加压：473.4过盈情况四523.4.1内筒壁加压：523.4.2内筒壁局部加压：57主要工作1.挤压筒应力计算解析解推导；2.经验解、解析解与有限元计算对比；3.120MN金

3、属挤压机挤压筒过盈配合有限元计算分析。Thisreportincludes：1.Theanalyticsolutionsonthestressesofextrusioncontainer.2.Acomparisonbetweentheempirical,analyticsolutionsandFiniteElementAnalysis(FEA)results.3.FEAontheinterferencefitoftheextrusioncontainerof120MNExtrusionPress.1.挤压筒内孔型腔基本理论

4、研究挤压筒在挤压过程中受三向应力，分别为径向压力，周向压力和轴向压力，挤压沿轴向应力分布比较均匀，所以将挤压筒可简化为厚壁圆筒模型，即为平面应变问题，根据弹性力学计算三层圆挤压筒的接触应力及受内压时的应力应变。1.1厚壁圆筒解析法描述1.1.1弹性力学的基本方程等厚较长的圆筒，内外表面受有径向均匀分布的压力作用，并假定压力沿筒轴方向均相同。由于压力和物体本身的对称性，故变形后的圆筒对其轴线一定也是对称的，所以当利用极坐标时既没有切向位移也没有剪应力，这是轴对称的弹性力学平面应变问题。基本方程应变与位移间的微分关系式为1.1

5、(1.1)平衡微分方程简化为1.2(1.2)圆筒开口时不受轴向力，此时，应力应变关系化简为1.3(1.3)整理计算得到(1.4)将1.4带入1.2中计算得式1.5(1.5)将应变与位移见的微分关系式1.1带入进行计算得到式1.6(1.6)经计算得到最终解为：(1.7)(1.8)其中积分常数、可由边界条件决定。1.1.2典型受力情况下的应力及位移计算（一）圆筒受有均匀内压设内压力为，时，边界条件变为：当时，；当时，。如图1.1所示图1.1受内压Fig.1.1Alayerunderainnerpress将边界条件带入1.8中计

6、算积分常数，则应力应变关系变化为：(1.9)(1.10)(1.11)并且在处，圆筒内圈位移变化为：(1.12)（二）圆筒受有均匀外压力设外压力为，边界条件为当时，；当时，。如图1.2所示。图1.2受外压Fig.1.2Alayerunderaouterpress带入1.8进行计算，可得应力应变关系式为：(1.13)(1.14)(1.15)外径变化为(1.16)（三）圆筒受均匀分布的内外压设内压力为，外压力为，此时边界条件为当时，；当时，。如图2.3所示，图1.3受内外压Fig.2.3Alayerwithinnerandout

7、erpressatthesametime利用此边界条件可得应力应变公式为：(1.17)(1.18)(1.18)1.2组合圆筒接触应力计算单层挤压筒工作时内壁存在很高的峰值，而采用组合挤压筒可以利用装配产生的压应力来抵消由于挤压力而引起的拉应力，采用预应力组合的挤压筒，允许采用比单层挤压筒高的工作压力。挤压筒一般采用三层或四层组合结构来提高挤压筒的承载能力，使用组合筒代替单层筒，可以提高使用寿命，改善受力情况。组合筒各层之间采用过盈装配，由内向外进行热装，各层之间会产生预紧力的组合，内层的压应力大于外层的压应力，过盈面处的压

8、应力最大，有效的提高了挤压筒的刚度。当内表面受压时，整个筒子收到向外的拉应力，与预紧产生的压应力抵消一部分，余下的拉应力处于组合挤压筒屈服强度范围内，使挤压筒内应力趋于均匀，有效地提高挤压筒的受载能力，所以研究挤压筒的接触应力非常有必有，下面是对三层挤压筒的接触应力计算，并与经验公式做出对比，提出了经验