當前位置:首頁 > 論文 > 教育學論文 > 正文
卷板機的力學模型及結構主參數的確定
2014-02-03 09:42:49  作者:趙 嵩 汪永強   來自:   字體大小:【】 【】 【
摘要本文通過剖析卷板機的工作機理,深入探討該類機型結構主參數之間的關系,并建立起力學模型而為設計其系列產品提供理論依據,重新確定其結構主參數及其電機功率等;使其該類機型的結構主參數的設計及生產時更...
摘要 本文通過剖析卷板機的工作機理,深入探討該類機型結構主參數之間的關系,并建立起力學模型而為設計其系列產品提供理論依據,重新確定其結構主參數及其電機功率等;使其該類機型的結構主參數的設計及生產時更加趨于合理,從而獲得較好的社會效益和良好的經濟效益。
 
關鍵詞  力學分析及模型   結構主參數   結論
 
目前,許多廠家為了更好地滿足市場的需要,需對其產品進行結構調整。從而對大型卷板機進行技術升級換代,因此需重新確定其結構主參數及其電機功率等,使其的生產能力更加優化、合理,從而達到高效、安全,并獲得一定的社會效益和良好的經濟效益。
一、工作機理的力學分析及結構主參數分析
    從結構特點上來看(如圖一所示),大型卷板機主要由一個上輥(1)及兩個下輥(2)呈寶塔形狀組成,用該機加工(圓孤)形成工件時,是由上輥(1)垂直往下移動的同時進行轉動,對工件(即鋼板)產生向下的壓力P;而P必須克服工件的屈服強度,使其產生彎曲變形,然后下面兩個下輥(2)向同一方向進行轉動,從而移動鋼板而達到加工成一定曲率半徑R的(圓孤)成形工件。因此,為了確定P,我們由圖二知,可將被加工工件看作為一簡支梁。從而有:

圖一:結構分析圖
Fig.1  Structure Analysis
(1)上輥  (2)下輥  (3)D1——上輥直徑
(4)D2——下輥直徑  (5)H——上、下輥之間彎距
(6)R——零件曲率半徑(7)L——中心距
 P對鋼板的最大彎矩為:
                   (1)
而由彎矩產生的應力為:
                   (2)

圖二  簡支梁圖
Fig.2  Simple supported beam-bridge
又由鋼板的抗彎截面模量得:
                (3)
所以            (4)
式中:σs——被加工鋼板的屈服極限
L——卷板機兩下輥的中間距離
δ——加工鋼板的最大厚度
b——工件的寬度
    從上式可知:當加工的工件材質一定時,P的大小只取決于工件的厚度δ與寬度b及兩下輥間距離L。
    又再以上輥為分析對象,將P視為作用于上輥的一個均布截荷,從而把上輥作為一個簡支梁,其受力分析(如圖三所示)即有:
    均布載荷:                 (5)
    而均布載荷:q對上輥產生的最大彎距為:
                    (6)

圖三  均布載荷圖
Fig.3  Normal load
    由上式可知Mqmax可以作為強度計算的依據可用來確定上輥的直徑。
    另外:若當鋼板的厚度由δ增至δ1時,寬度b1小于b時,其所需壓力為P1時(如圖四所示):
    這時的均布載荷為:
                     (7)

圖四  均布載荷討論圖
Fig.4  Discuss of normal load
    從而均布載荷q1對上輥所產生的最大彎矩為:
       (8)
    為了保證上輥的安全,應滿足以下條件:
    Mqmax=Mmax                    (8)
    而由前知:由于P對上輥產生的最大彎矩為:;而又由P1對上輥產生的最大彎矩為:
從而有:
又因為        
所以                         (9)
結論:
    1. 利用上式確定的δ1或b1,完全能保證上輥所受的最大彎矩不會超過設計能力,是安全可靠的;
    2. 由上式知:當b1<b時,>1說明當上輥所受到彎距達到設計值時,被加工鋼板的寬度由b減少到b1時,則P1<P;即支點的反力變小了;所以在卷板機超負荷工作時,首先是上輥所受彎距超過允許值時而上輥最先被折斷的理論依據;
    3. 從加工能力的大小來看,該類機型主參數完全取決于能加工工件的最大厚度及寬度;如超出了這個限度,就被視為超出了設計能力;
    4. 工作經加工成型所得的屈度完全取決于上、下輥的相對位置;當鋼板的材料及厚度一致時,上、下輥的相對位置愈近,則加工的屈度就愈大,反之則愈小;若上、下輥相對位置固定不變時,所加工的鋼板愈厚或愈軟,則加工得到的屈度也就愈大,反之則愈小,其屈率半徑完全由加工工件屈率半徑而定。
二、主參數的確定:
    綜上所述,大型卷板機主參數之間關系為(見圖一):
             (10)
式中:D1、D2——上、下輥直徑(mm);
      δ——工件材料厚度(一般設計時取最大值)(mm);
      R——加工工件屈率半徑(mm);
      H——中心高(mm);
      L——中心距(mm)。
    因而由上式完全可以確定該機的各主參數,其值完全可靠,可以作為設計其系列產品的行之有效的設計模型。
參考文獻
[1] 陳至達  材料力學(上冊)1977年
[2] 鐵摩辛科 材料力學  1979年
[3] 機械設計手冊  化學工業出版社  1980年
責任編輯:chenweihr
本文引用地址:
最新論文
推薦論文
相關論文
胆拖计算器