150MN轮毂模锻液压机机架有限元分析.pdf

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1、２０１６年第１１期（总第１８８期）江西建材工程管理１５０ＭＮ轮毂模锻液压机机架有限元分析■刘川■二十二冶集团精密锻造有限公司，河北唐山０６３０００摘要：１５０ＭＮ轮毂模锻液压机结构复杂，工作载荷和预应力巨大，在设计中采用有限元方法对其整机结构进行力学分析尤为重要。本文采用有限元软件ＳｏｌｉｄｗｏｒｋｓＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ进行计算，重点考察了机架在预应力状态和偏心载荷工作状态下的受力和变形情况。结果表明：在各种工况条件下，机架的位移、变形和应力都在设计的允许范围内，机架处于安全状态。关键词：模锻液压机机

2、架有限元分析１５０ＭＮ轮毂锻造液压机机架由上垫梁、下垫梁、立柱通过钢丝缠绕施加预应力组成一个结构完整的整体机架。压机的工作载荷和预应力（ａ）立柱导轨面Ｘ向位移（ｂ）立柱导轨面Ｘ向位移取点巨大，机架的强度、刚度和整体工作性能对整机的安全和锻件质量影响图２－２预紧状态立柱导向面处Ｘ向位移分布很大，因此保证压机安全工作是及重要的设计难点。本文采用ＳｏｌｉｄｗｏｒｋｓＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ有限元软件对１５０ＭＮ模锻液压机整机机架结构在预紧状态和工件处于偏心位置的合成状态下偏心载荷进行三维建模和有限元模拟分析，通过

3、对模型适当的简化处理，研究机架在静态加载情况下的应力和位移分布情况，此分析对于液压机结构参数的合理确定是十分重要的。１三维模型１５０ＭＮ模锻液压机主要结构由机架、动梁、主缸、工作台部件组成，图２－３预紧状态机架Ｐ１应力分布机架由上垫梁、立柱、下垫梁通过预应力钢丝缠绕为一个整体机架。机载荷、额外面压和预应力合成在一起的状态。本算例偏心载荷工况取架零件材料均定义为Ｑ３４５，采用钢板焊接而成。工件位置：Ｘ＝５０，Ｚ＝５０的合成状态。２预应力状态受力分析计算加载在垫梁上的面压ｑ１为３２．７ＭＰａ，加载区域为上下

4、垫梁的２．１计算模型和边界条件外径面。加载在活塞上表面和缸底下表面的压力为６０ＭＰａ。模型材料预紧状态是指在制造压机过程中，要通过钢丝缠绕施加预应力的性能取弹性模量Ｅ为２．０ｅ５ＭＰａ，泊松比λ为０．３。采用整体模型。接方法，将压机机架各个分体结构组成一个整体的阶段。当压机处于不触面设置为无穿透，摩擦系数取０．３。工作状态时，压机结构承担的主要载荷，也是钢丝缠绕产生的预应力。３．２位移变形计算模型如图２－１所示，机架模型简化后属于对称特征，２－１（ａ）图３－１是立柱变形分布，机架合成状态偏心载荷下，立柱

5、导轨四是机架简化后模型图，２－１（ｂ）是计算用１／８模型图；模型材料性能取个内侧面的挠度分别为０．１２８ｍｍ，０．１４ｍｍ，０．１４ｍｍ，０．１３８ｍｍ，导向面弹性模量Ｅ为２．０ｅ５ＭＰａ，泊松比λ为０．３。长度２０００ｍｍ，则立柱四个导向面处刚度分别为０．０６４ｍｍ／ｍ，０．０７ｍｍ／ｍ，０．０７ｍｍ／ｍ，０．０６９ｍｍ／ｍ，此刚度小于工程上刚度要求０．１５ｍｍ／ｍ，可认为立柱变形可以接受。（ａ）机架主视图（ｂ）１／８模型轴式图图２－１机架预紧状态模型图２．２位移变形每根立柱在预紧和工作状态都是机架整

6、体结构中相对薄弱的区图３－１偏心载荷状态下立柱导向面处Ｘ向位移分布域。立柱在预紧状态下向外凸，其挠度就是一个比较重要的设计指标。３．３应力分布图２－２显示了立柱导轨面的位移分布。由于预紧力的作用，立柱沿着图３－２为偏心载荷工作状态机架Ｐ１应力分布，Ｐ１为第一主应力。ｙ方向被压缩，立柱长度缩小，缩小量为４．９４ｍｍ；同时立柱沿着ｘ方向最大值为１３８．７ＭＰａ，从图中可以看出大于７０ＭＰａ应力区域非常小。产生变形，计算结果显示立柱导轨内侧的挠度为０．２３ｍｍ。导向面长度２０００ｍｍ，则立柱导向面处刚度为０．

7、１１５ｍｍ／ｍ，此刚度优于工程上刚度要求０．１５ｍｍ／ｍ，可认为立柱变形可以满足设计要求。２．３应力分布图２－３为预紧状态机架Ｐ１应力分布，Ｐ１为第一主应力。最大值为１６１．７ＭＰａ，从图中可以看出大于７０ＭＰａ应力区域非常小。３偏心工作载荷状态受力分析３．１计算模型和边界条件压机的偏心工作载荷状态是在保持预应力状态下，通过主油缸的图３－２偏心载荷状态机架Ｐ１应力分布活塞和上垫板分别施加ｙ方向１５０ＭＮ的工作压力，同时由于机架外侧（下转第３００页）缠绕的钢丝会由于机架伸长而产生一个额外的面压力，将机架的

8、工作·２９５·５结语［Ｊ］．江西建材，２０１５（０１）：２８２－２８３．现场施工项目的管理是一项复杂而又繁琐的工作，它的初衷是为［２］谢玲玲．现场施工控制管理在建设工程项目中的应用分析［Ｊ］．江了保证和检测工程质量的建筑成果，负责人员对比设计方案进行实地西建材，２０１５（０１）：３００．监督，发现质量问题，及时的基于监测和纠正。因为房屋的建设关系着［３］谢斌．ＢＩＭ技术在房建工程施工中的研究及应用［Ｄ］．西南交通大千家万户的居住条件，所以，