钢锭锻造用套筒套的设计与计算.pdf

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1、《大型铸锻件》No．5HEAVYCASTINGANDFORGINGSeptember2011钢锭锻造用套筒套的设计与计算曹志远季雪程幸叶牛广斌(天津重型装备工程研究有限公司，天津300457)摘要：套筒是大型钢锭自由锻造时不可缺少的锻造附具。其中套筒套的设计与强度计算是套筒附具设计的关键所在。杠杆式推导公式更接近于生产实际。关键词：钢锭；锻造附具；设计与计算中图分类号：TG315．12文献标识码：BTheDesignandCalculationonSleeveJacketf0rForgingCaoZhiyuan，jiXue，ChengXingye，NiuGu

2、angbinAbstract：Thesleeveistheessentialauxiliarytoolinopenforgingoflargeingot．Thedesignandcalculationofsleevejacketisthekeypointtodesignthesleeve．Thereleaselevertypeinferentialreasoningformulaapproachesintheproductionreality．Keywords：ingot；auxiliarytoolforforging；designandcalculatio

3、n套筒是大型钢锭自由锻造时不可缺少的锻造～＼附具，其与钢锭的钳口配合在天车配备的翻钢机的带动下来实现钢锭的移动和旋转。随着工业的发展和锻压水平的提高，水压机锻造钢锭的最大I一一．矗l工吨位也由200t级向更大吨位迈进，即使新型水压’0机配备了大型操作机也不能完全替代套筒这种传血一统的锻造附具，所以有必要设计更大吨位级的套筒。／—1按照悬臂梁假设推导公式图1钢锭尺寸示意图见图1，锭身重量与重心的计算公式如下：=÷1T(r2+v2+rI)G=pVg：譬竹(r2+rIr2+rl2)h2(r2+2r1r2+3rl)h4(r2+rlr2+rl)hl(3r2+2r1r2

4、+rl)h一4(1"2+rlr2+)图2hI(3r2+2rlr2+r1)h2(r2+2r11"2+3rl)O'max==一,rrR3，，一Wz：竽丁假设钢锭钳口与翻钢机套筒紧密接触，可认为钢锭是一个悬臂梁，如图2所示。位置Y的弯曲正应力：外载荷：=Gh，Q=GOrY4My)=(1)弯曲正应力最大弯曲正应力：(2)弯曲剪应力最大弯曲剪应力：收稿日期：201l—o4__0129NO．5《大型铸锻件》September2011HEAVYCASTINGANDFORGIN『G一一一(h2)“一3耵R一3A=位置Y的弯曲剪应力：如果(h2)>了1，那么F(尺)>F(0)

5、，F(尺)=4Q4Q丁㈩‘’=一Ib(Y)=一一3rrR一R一33-A(1一一妥R)z(2其中：，z：，6(y)：2(nz_yz)1，Sz(y)如果(h2)≤了1=2了=了2(尺一y)}。以，那么F(0)≥F()，F(0)=14G,2尺≥(30CrNi4MoV钢为例，始锻温度T=1250~C时强度最低，Or=9．69MPa，=17"=5．59MPa。这个结果与前面的结论一致。为了有更大的(3)两种强度考虑保险系数，我们假设=Or／2，判断准则为：弯曲强度条件：or⋯≤=9．69MPa，弯曲强度条件：⋯=4Gh2≤，,vlv2R~>()}：=—<--orxs,

6、()丁R≥(4Gh2)剪切强度条件：≤㈤=5．59MPa剪切强度条件-"Tmax-4G≤丁=／2÷一,fiGR2㈦)=s／4一3，≥(‘赢—)}，(4)Mises屈服准则≥()÷(一+(一+以一重205t以上钢锭的计算结果来看，弯曲(or一Orx)+6(Z2xy+2y+)]拉应力引起的破坏最大，相应的最小钳口半径最=or，y，yyrzx=0大。J2=2／32按照杠杆式假设推导公式Or+3"r≤4Gh2y假设考虑钢锭钳口直径略小于套简直径，则==二者接触成为杠杆式，见图3。在A、B二处为线2接触，B处平衡力矩为F，这时支点A处承受的4Q(1丁㈩=一)=(1一簧

7、)集中力为F，则有：F(y)=O-+3T≤G：l=hFl4Gh2y4G(=3~rR21一㈩，r㈩(y)=一～卜等)FGFG(1-I-h2)=+l=———F(y)=o-(y)+3~-(y)4Gh2y2,2+3,4G．(1一一)R'盯＼1(4G)[3+(．=一y)]I1(4G)[y4+(3h2B=2—2R2)y+尺]】F(Y)是一个开口朝上的抛物线，其最大值位于两端，即Y=0，和Y=R＼F(y)=了1(4G)[y4+(3h22—2R)y+]G矗j一—F(0)=了1(4G)’F图3F()=了1(4G)Vn+(3hZ(下转第34页)z一2R)尺+R]