三辊压延机机架的动态分析.pdf

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1、2013年第l期化学工程与装备2013年1月ChemicalEngineering＆Equipment39三辊压延机机架的动态分析曹伟魏，李新华，唐敏(中南林业科技大学机械工程学院，湖南长沙410075)摘要。机架是整个压延机的基础，对于辊筒的支撑、定位和调节起着重要的控制作用，机架的振动直接影响了压延机的压延精度，决定了产品的好坏。利用Pro／E建模，运用ANSYSWorkbench对机架模型先进行模态分析，确定固有频率、各阶振型图，然后在模态分析的基础上，对机架进行谐响应分析，分析机架在承受简谐载荷作用下的动态特性参数，如动力响应位移、动力响应应力和振幅。通过分析结果可以得知振动对压延机

2、的精度产生较大影响，原机架设计中存在一定缺陷，还有一定的优化空间。关键词：机架；振动；模态分析；谐响应分析引言下，及【C】、{)都为0的情况下．则系统可以表示：压延机主要有机架、传动系统、辊筒、控制系统和冷却【M]{／／)+【】}=【o0】(2)系统组成．压延精度主要取决于辊筒的制造精度和机架的动当发生谐振动，即【(，)】={~}sin(cot)时。方程为：态特性影响，然而，机架在压延过程中的振动会导致压延制(卜，2【】){谚}=【0】(3)品的厚度出现波动。影响产品的精度和表面质量，因此，匮延机的设计过程中必需充分考虑机架的动态特性设计。因为故对于一个结构的模态分析，其周有圆周频率和振振型

3、、振幅、固有频率、动力响应位移等是机架动态特性中的主要参数，所以模态分析和谐响应分析足机架动态特性研型谚都能从上面矩阵方程式中得到·这个方程的根是·究中的主要内容。本文以550X1600三辊压延机为研究对象。应用有即特征值：f的范围从1到自由度的数目。相应的向量足限元分析软件ANSYSWorkbench对机架进行模态分析，分析{)，，即特征向量。特征向量的’方根，它就足结构的机架的振动特性，确定每阶模态特定的固有频率、阻尼比和模态振型，通过谐响应分析可以探测机架的共振响应。通过自然圆频率(弧度／秒)．进而可得出自然频率：／2z上述分析对压延机帆架和同类设备的设计、制造和优化设计具有重要的意义

4、．同时对指导压延机操作人员有效地避开共(圈／秒)。特征向量{z，，，表示振型，即假定结构以频率振．提高压延精度有重要的参考作用。l动态特性分析的基本理论振动时的形状。动力学分析”。主要用来分析结构的动态特征，一般情对与谐响应分析，系统持续受到随时问按正弦或筒谐况下，比较关注的往往是结构的振型、振幅、固有频率及请规律变化的载荷的作用，(f)和)都假设为请函数，响应等参数。由经典力学理论我们知道物体的动力学通用方如Xsin(cot)，】e中足振幅，足频率。求解式(1)程是：的非齐次方程所得的特征解能够体观简游载衙的特点。【】{)+[C】{}+【】{}={(，)}(1)2有限元模型建立式中：【M】

5、足质量矩阵：[C】足阻尼矩阵；【K】是刚心用PRO／E建延机的三维体{!}I，除去延机中的度系数矩阵；扛}足位移矢量：{)足力矢量。Je它系统和蹬需，留下胝延机的机架，M时为r减小何限元不同的分析类型对应不同形式的动力学方程：软件的运行和计算的时间，建模时日r以忽略机架I：的网加、对于模态分析，嗣有频率和主振型足基础。足振动系统装配孔等对结果影响小大的细节。I捌此a以对机架模型进行的自然属性，A模态分析中系统是在无阻尼无外／J的情况如下简化，如l!}ll所，J÷。42曾伟魏：三辊延机机架的动态分析菖呈专星五5P点y方向幅频响应圈言邑星互点图6P点Z方向幅频响应图上述三图示出了在(O、500)

6、ttz之间节点P的位移响应设计方法，已逐渐成为产品的振动和动态特性研究方法中趋情况，从图4、6中可以看出当响频在lOOHz和480Hz左右时，势和主流。三个方向上的响应位移都出现了剧烈的波动，因此机架的共振可能发生在这两段频率处，故应该注意避免机架在这两种参考文献频率范围下工作，防止共振的产生。5结论[1]浦广益．ANS~SWorkbench12基础教程与实例详解[M]．(1)利用新型有限元仿真平台ANSYSWorkbench对压北京：中国水利水电出版社。2010．延机机架进行动态特性分析，通过模态分析确定了机架前[2]张涛，陈松平．CA6136车床床身的动态特性分析30阶的各阶固有频率、振

7、型、振幅，为机架的改进和优化[A]／／~国电子学会电子机械工程分会2009年机械电提供了参考依据和方向。子学学术会议论文集[C]．2009．(2)在模态分析的基础上应用模态叠加法进行了谐响[3]康方，范进伟．基于ANSYS的机床动态特性分析[J]．应分析，确定机架的共振频率在lOOHz和475Hz两处。对指机械设计与制造，2008(7)．导压延机操作者或者机架设计者有效地避开共振提高压延[4]徐灏．机械设计手