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850吨剪切机的强度分析及工艺规范要求

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-10-27  来源:中国钣金网  浏览次数:198
核心提示:  由意大利DANIELI公司设计,国内制造的850吨圆棒冷剪机是一种由双牌坊剪切机和二级减速机组合而成的紧凑型冶金机械(见),剪切的动作原理为曲柄滑块机构,在电机动力矩驱动下,实现单行程可控剪切。该

  由意大利DANIELI公司设计,国内制造的850吨圆棒冷剪机是一种由双牌坊剪切机和二级减速机组合而成的紧凑型冶金机械(见),剪切的动作原理为曲柄滑块机构,在电机动力矩驱动下,实现单行程可控剪切。该剪切机的最大剪切设计能力为850吨,剪切的产品规格为圆棒。

  该设备在安装调试不久的生产中,发现剪切机操作侧的下刀架与牌坊的连接处有裂纹出现,这引起使用部门的高度重视。为了安全生产和提高生产能力,需要核实结构强度和了解产生裂纹的真正原因。

  2剪切载荷P的实测分析2.1剪切坯料的力性及常见的剪切状态850吨剪切机示意力性:在该剪切机的生产过程中,最具有抗剪性的一种规格的钢种为GCrl5,规格为050.它在各剪切温度下的机械性能被列在表1中。在剪050规格时,工艺上被安排为四条一批表1GCrl5钢的折算剪断力温度t剪切截面m2单根剪切载荷(050)四根剪切载荷(4x050)室温有限元网格图剪切状态:由于从冷床过来的条钢在进人剪切机前没有很好的定位装置,所以在实际剪切时,常见有三种工作状态,见表2.剪切状态方式第一种第二种第三种作用力位置说明力居中力,侧力,侧2.2剪切力P的测量A.剪切力的间接获得法原理:对于该剪切机的载荷测量是不同于一般的机械测量,因为在设备上不能安放测力传感器,因此,为了获得剪切力,必须采用应力反求的转换方法,该方法的基本原则是相似性原理:即如果一个物体在某点上的应力表示为而另一个与之结构完全相似的物体在同一点上的应力同样可以表示为则二个物体间的同点应力时有关系为K=K/K'r(3)表示如果知道l,A,就可以得到其中一个P载荷值了。本研究中应用有限元方法来模拟实际的850吨剪切机并满足方程(2),而实际剪切机的应力状态满足方程U),于是有当两结构的几何尺寸设为一样时A:T =1,而',P和(T可以通过模拟计算和实际测得到,这就可以得到实际剪切力P了。

  B.用有限元法计算在模拟载荷P'作用下的'值。根据间接法,首先选定应力转换点A,为测试和计算方便,A点选在剪切机操作侧的窗口右侧立柱中段,因为这里具有单向应力状态。对剪切机进行建模后(见),可以应用有限元方法计算出当P=500x106N作用下三种状态的A点上的应力值、,4,5中的(a)分别显示了b.最欠应力发生位L第一种工作状态下的有限元分析结果a.测点A的/分布b.最大应力发生位置第三种工作状态下的有限元分析表3测点A上的W有限元模拟值载荷方式测点位置节点号主应力值及主方向计算载荷(N)m艾m第一种第二种第三种它们的(垂直方向的,)计算结果。具体的应力值和在Y方向的应变值列在表3中。

  A点的实测应力及在三种工作状态下的剪切力P确定:为了最终得到三种工作状态下的剪切力,根据上述转换理论,必须在实际剪切机上去测得4的应力(T,以求得再应用式(4)就可以获得剪切力P.对机架A点测量分析结果列在表4中。由于不管是哪一种类型的工作载荷,剪切力总是一样的,所以对上述显然是不适宜的。

  表4A点的实测应力及传换系数仄载荷方式第一种第二种第三种剪切根数n四根实测光高S(mm)标定系数K(pe/mm)在测点A上的实测剪切温度(c°)2机架的结构强度计算应用有限元方法进行剪切机机架结构强度计算是十分有效的。对于机架的强度讨论不需要再5三种工作载荷状态下机架上危险点位置及最大应力值载荷状态作用点位置坐标(mm)示图第一种传动侧机架与齿轮箱联接处进料侧舫板(x)-1114,(y)2208,(2)-53413922100.024143.03(b)第二种下刀架内侧与传动侧机架连接处(x)-848,(y)598,(z)121668142.731204.10(b)第三种下刀架与操作侧机架重建新的有限元模型,根据线弹性理论,应用上面已有的计算结果找到对应工作载荷下的最大应力发生位置和,将此值乘上系数=PVP'=1 43既为所求的最大工作应力值,BP具体的计算结果列在表5中。

  4强度分析及安全生产的工艺规范该机架的材料S275R,由手册得到该材料=275MPa.由此得到在第一种载荷下的安全系数3.34,第二种载荷下的安全系数2.45,第三种栽荷下的安全系数2.15(危险点恰好在断裂点)。由此看到在对最难剪的规格材料下,所有载荷状态都满足强度设计要求,且当钢条处在中间工作位置时,剪切安全系数最大。

  但是在实际生产中为什么会出现意外断裂经过对设计要求和现场工作工艺的观察,发现有二个不规范的生产过程:1)剪切钢条的钢温没有达到设计要求的450T,按照表1的测量数据,现在的剪切力实际已经提高了23. 36%;2)钢条偏斜进人刀口,特别是偏向操作侧,使得危险点的应力处于更危险的状态。在这样两个原因影响下,机架在危险点的结构又不是一体铸造,而是焊接连接。从断口分析,也确实存在焊接面偏小的问题。

  因此,对该剪切机的安全使用,一方面要按照焊接规范,同时也要应该严格遵照设计工艺规范。

 
 
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