卷筒轴端疲劳失效分析及其改进.pdf

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1、·62·重型机械2011NO．5·设备改造·卷筒轴端疲劳失效分析及其改进叶乃威，孙朝阳，张建民(1．宁波宝新不锈钢有限公司，浙江宁波315807；2．北京科技大学机械工程学院，北京100083)摘要：针对某种卷取机卷筒的典型结构建立了卷筒的三维有限元模型，该模型考虑了卷筒实际工作时的循环加载特点，对卷简四种典型工况进行分析。通过仿真分析得到了卷筒实际加载情况下的应力、应变分布及卷简循环工作条件下的疲劳强度，分析结果表明卷筒在叉头部存在应力集中和安全系数低，并对卷筒结构进行了改进，减小卷筒轴端又头长度，改进后的卷筒使用效果良好。关

2、键词：卷筒；有限元分析；平整机；疲劳中图分类号：TG155．1文献标识码：A文章编号：1001—196X(2011)05—0062—04FatigueinvalidationanalysisforshaftendofcoilermandrelanditsmodificationYENai．wei，SUNChao．yang，ZHANGJian．min(1．NingboBaoxinStainlessSteelCo．，Ltd．，Ningbo315807，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，Uni

3、versityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China)Abstract：Athree—dimensionalfiniteelementmodelofthemandrelwithatypicalstructurewasestablishedforthecoilermandrelofstainlesssteelstrip．Thecharacteristicsofcyclicloadingintheactualworkprocessandfourtypicalworkingc

4、onditionsofthemandrelwereanalyzedbeforetheestablimentofthemode1．Thedistribu—tionofstressandstrainunderloadingconditionsofthemandrelandthefatiguestrengthofthemandrelundercycleworkingconditionswereobtainedaftersimulationanalysis．Theresultsofsimulationanalysisshowthatst

5、ressconcentrationoccursattheheadofthemandreljaw，andthesafetyfactorofthejawislow．Thus，themandrelstructurewasmodifiedandthelengthofthejawattheshaftendwasshortenedbasedonthefiniteele—mentanalysis．Themodifiedmandrelmettherequirementsofactualapplication．Keywords：jaw；mandr

6、el；finiteelementanalysis；fatigueinvalidationanalysis材J，要有足够的强度和刚度，卷筒易于发生1日IJ舌断裂失效。。某不锈钢冷轧带钢厂的平整机卷在带钢连续化成卷生产过程中，需要对带钢筒为带钳口的扇形块式卷筒，在实际使用中发生进行平整及卷取，以便实现带钢生产的连续化、断裂失效。机械化及自动化J。卷筒在带钢卷取过程中，本文针对该卷筒的典型结构建立有限元模用于收集超长带(线)材，将其卷曲成卷，以便型，分析卷筒应力、应变分布并提出了卷筒结构于贮存和运输。对于不锈钢板带轧机和平整机的改进方

7、案。卷取机，卷筒在较高速度下卷取大张力的带2典型卷筒结构的有限元建模2．1卷筒工作过程参数收稿日期：2011—04—26；修订日期：2011—05—18该平整机组卷取机卷筒工作过程的相关参数作者简介：叶乃威(1955一)，男，宁波宝新不锈钢有限公司高见表1。级工程师。重型机械·63·表1平整机组卷筒工作过程的相关参数斜楔板上面加工有不同角度的斜面与角形镶条和Table1Relevantparametersofmandrelinworkingprocess扇形板上对应的斜面相配合。涨缩液压缸活塞带动拉杆在芯轴孔中运动，引起斜楔条及

8、中间斜楔板做轴向滑动，在斜面的带动下，角形镶条和扇形板做相应的径向移动，在“T”形键作用下促使扇形板涨开或收缩，从而实现卷简直径变化。扇形板涨开后，角形镶条顶面与扇形板构成一个封闭的圆。当卷筒收缩时，拉杆带动斜楔条及中间斜楔板向左运动，角形镶条与斜楔条之间相配合