关于80mn双柱斜置式快锻液压机机架有限元分析

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1、文章编号：1672—0121(2012)o4—0016—0380MN双柱斜置式快锻液压机机架有限元分析刘兴，李永堂，闫红红，李晓-。张亦工(1．太原科技大学，山西太原030024：2．太原重型机械集团有限公司技术中心，山西太原030024)摘要：利用Pro／E软件建立了80MN双柱斜置式快锻液压机机架的三维全接触实体模型，以ANSYS软件作为有限元分析工具，先对机架施加预应力，再施加极限工作载荷，得到主要部件应力和位移分布图，并对结果进行分析。根据分析结果，对下横梁进行了结构优化，为液压机设计提供一定参考。关键词：机床技术；液压机；机架；有限元分析；结构

2、优化中图分类号：TG315．4文献标识码：A1前言节点191345个。大型自由锻造液压机已成为一个国家大型装备机架各部件之问存制造能力的重要标志。国外发达国家对液压机的设在多处接触，在ANSYS计积累了丰富经验，充分运用现代科学技术进行液分析中采用面一面接触压机的优化设计，其结构合理，机构尺寸轻巧。在我处理，拉杆与上横梁、下国，由于设计方法落后，国内厂商难以同发达国家在横梁之间的接触不存在激烈的市场上竞争。滑移，采用绑定接触；上传统的锻造压机的主导机型一直是三梁四柱式横梁、下横梁与立柱之结构。而斜置式双柱结构由于其开阔的操作空间和间的接触面可能出现裂广泛

3、的工艺适应性越来越受到青睐。而且，预应力机缝，采用粗糙接触；3个架结构已经在锻造压机上得到采用。太原重工开发液压缸应固定在上横梁了80MN双柱斜置式快锻液压机，使我国锻造压机上，法兰与上横梁之间图1液压机模型的整体结构、传动方式和控制技术发生了根本变化。也采用绑定接触。根据本文对此液压机的双柱斜置式预应力机架结构进行液压机的实际情况，机架通过地脚螺栓固定，因此下了有限元分析，为液压机的设计提供参考。横梁的8个螺栓孔设定为全约束。2．3载荷加载2机架有限元分析(1)加载预应力，采用直接加载法，选取PRETS2．1模型的建立179单元，预紧系数选为1．4。双

4、柱斜置式预应力机架由上横梁、立柱、下横(2)加载工作载荷80MN，分别施加在3个液压梁、拉杆、预紧螺母、液压缸组成。用Pro／E软件建立缸的顶部和下横梁与工作台接触的面上。了机架的三维实体模型，为了简化模型，减少计算2．4计算结果分析量，建模中将拉杆与预紧螺母建为一体，略去了一些机架的等效应力如图2所示，机架位移分布如图3所示。由图可知，机架整体应力分布比较均匀，最大应力出现在预紧螺母与拉杆连接处，此外上下横梁与拉杆的接触位置也有较大应力，都在材料性能的允许范围之内。产生较大应力的原因是：①局部变形较大，产生应力集中；②由于模型较大，单元划分过大，计算不

5、够精确。施加极限工作载荷后，立柱与上、下横梁接触处无开缝，液压机预紧效果较好。上横梁的等效应力分布如图4所示。最大应力图9优化后下横梁等效应力图图8优化筋板(4)液压机部件存在优化空间，通过合理的结构构优化，得出结果如表1所示。优化设计可使液压机轻量化。优化后，下横梁的应力分布更均匀，最大等效应【参考文献】力133．58MPa，与初始设计变化不大，小于材料的许[1]俞新陆．液压机的设计与应用fM]．北京：机械工业出版社，2007用应力。说明按照优化设计方案，不会影响液压机的[2]博弈创作室．ANSYS9．0经典产品基础教程与实例详解[M】．北京：工作性能

6、，下横梁的重量减轻了4．9％，节省了材料，中国水利出版社，2006．并为液压机其他零部件的优化设计提供了一定指【3】张洪信．有限元基础理论与ANSYS应用．北京：机械工业出版社，2o06．导。[4]张庆飞，赵宏松，陆爱国．组合框架式机身的温差法预紧分析[JJ．表1优化结果锻压技术，2010，35(5)：6O一63．Pl／ramP^

7、mmP0mmPdmm最大等效应力／MPa【5]段志东，苏铁明．基于广义模块化设计的预应力机架有限元分析初始值14014019019O137．67lJJ．锻压技术，2009，34(2)：74—78．优化后72．9567．32l2

8、0．5l15_31136．63[6]蒲广益．ANSYSWorkbench12基础教程与实例详解[M]．北京：中国水利水电出版社，2010．圆整后707012012Ol33．58【7】翟富刚，张军，王建军，等．20MN快锻液压机关键部件有限元分析【J1_锻压装备与制造技术，2007，42(6)：28—29．4结论[8]刘志存，叶臻．IOMN液压机整体框架机身有限元分析锻压通过对80MN油泵直接传动双柱自由(快速)装备与制造技术，2010，45(4)：20—21．锻造液压机机架的有限元分析，得出如下结论：(1)机架整体应力、变形分布比较均匀，强度、刚度符合设

9、计要求，设计合理。(2)施加工作载荷后，立柱与上、下横梁接触处无开缝，液压机预紧