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时间:2020-03-27
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1、设计与研究DesignandResearch大型辗环机抱辊系统动力学性能分析及研究徐增海赵东王强(济南大学机械工程学院,山东济南250022)摘要:对某大型辗环机抱辊系统动力学性能进行了分析,建立了轧制过程中抱辊系统的运动方程。在此基础上,对辗环机抱辊系统的动力学性能进行数值仿真分析,得到抱辊系统参数随环件直径变化的趋势和其最优结构参数。关键词:辗环机抱辊系统参数优化轧环中图分类号:TG331文献标识码:ADynamicCharacteristicAnalysisoftheGuideRollerSystemfortheHugeRingRollingMillXUZenghai。ZHAODong
2、,WANGQiang(SchoolofMechanicalEngineering,UniversityofJinan,Jinan250022,CHN)Abstract:Inthearticle,thedynamiccharacteristicoftheguiderollersystemisanalyzedbybuildingitskinematicequations.Then,thedynamiccharacteristicoftheguiderollersystemisstudiedbynumericalvaluesimulation.Thechangetendenciesofthegui
3、derollersystemparametersvaryingwiththering’Sdiame—teraref0undoutandtheguiderollers’optimalparametersaredeterminedbasedontheoreticalandsim—ulationresultsabove.Keywords:RingRollingMill;GuideRollerSystem;ParameterOptimization;RingRolling环件轧制是一种先进的塑性成形工艺,借助于环摆,为保证轧制过程的稳定性,施加一定的抱辊力使环件轧制设备(辗环机)完成环件壁厚减小、直
4、径扩大、件中心始终保持在主辊和芯辊中心的连线上。截面轮廓成形的塑性加工。轧环工艺所生产轴承环、齿轮环、法兰环、燃气轮机环等各类无缝环件在汽车、火车、船舶、石油化工、航天航空、原子能等许多工业领域中具有广泛的应用。辗环机工作原理如图1所示,主辊绕固定轴转动,利用摩擦力驱动环件从动旋转,芯辊在从动旋转的同时作直线进给运动。在主辊、芯辊的共同作用下,环件产生连续局部塑性变形叫J。在轧制过程中,环件与主辊和芯辊只是局部接触,且接触区域不对称,环件容易产生摆动。为控制环件轧制过程中的摆动现象,增设抱辊系统。抱辊与环件接触,在摩擦力的作用下从动旋转,随环件直径扩大,在恒定液压作用下作后退运动,防止环件的
5、摆动。抱辊在轧制过程中的主要作用如下:1一扇形齿轮;2一油缸;3一连杆;4一抱臂(1)在初轧阶段,由于环坯多在自由锻锤上制出,5一抱辊;6一芯辊;7一加工环件;8一主辊。毛坯的内外圆很不规则,环件会产生剧烈的跳动和偏图1某大型辗环机抱辊系统结构图“高档数控机床卜亍基础制造装备”科技重大专项项目(2009ZX04014—074—09,2010ZX04004—131);山东省自然科学基金项目(ZR2009FL005)晒z⋯l牛昂等朋DesignandResea『Ch设计与研究(2)在稳定轧制阶段,抱辊的作用是平衡由于异=+(f,+R)(2)径非对称轧制引起的偏移力,并矫正各种因素引起的在△ODO
6、中,由余弦定理得,环件外径的不圆。+(R+R)一∞锄z—(3)在轧制后期,抱辊起到归圆的作用。1抱辊系统动力性能分析Ol2=arctan——__,—__一tj,l,1ntnL,在实际轧制过程中,抱辊系统由液压缸驱动。。,由式(1)、(2)、(3)可得其结构如图1所示。抱辊油缸产生的恒定驱动力通过Ot1+Ol2抱臂传递至抱辊,抱辊力作用于加工环件上,保证加工z+(R+Rb)一过程的平稳和顺利进行;油缸绕固定轴旋转;同步。“+。。————_==_厂扇齿保证环件中心始终位于主辊与芯辊中心的连线上。影响环件轧制过程和环件$LN质量稳定性的参数n而主要有抱角和液压缸行程。十C——一—————:—二=二
7、二二二二二二二二:二二二二—一fl4斗)J1.1抱角与环件外半径的关系+arc。OS2(R+R),/1)o+(zFr+)。抱辊、环件中心连线与主、芯辊中心连线所成的夹上式中只有R为变量,式(4)即为与R的关系角称为抱角O/。抱角对轧制过程的稳定性具有重要影方程OtR)。响。抱角大,则抱辊力大,环件抱的稳,轧制过程稳定;1.2油缸行程与环外半径R的关系抱角过小,轧制过程不稳定,环件容易偏离。在△,fJ。中,因抱
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