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機械設備機架的有限元分析應用

發布于:2016-03-10 19:11
有限元分析

      為了提高有限元分析的效率,必須考慮載荷因素,對實際結構進行合理簡化,保留能夠反映工程結構特點的主要特征,省略對分析結果影響很小的次要特征。在工作載荷較小的部位,將模型中的一些工藝結構如凹槽之類予以省略,對于倒角、螺釘孔、螺栓孔、小圓孔、定位銷孔、對整體剛度影響的小孔均不考慮;保留可能對整體剛度造成影響的結構如:左擋板55*145方形通孔、右擋板通孔、中件通槽與方形通孔等;將雙頭螺桿拉桿簡化為臺階軸。
      由分析可知,機械設備機架受到的載荷有:軋制力,作用于左擋板右側和右擋板左側并相互平衡;主軋制扭矩,由主電機傳遞給主軸最終作用于機架;進給扭矩,由安裝在右擋板右側的進給電機傳遞給滾珠絲杠并傳遞給滑塊、導軌、中件,最終在機架內部平衡。
      G56U90型數控精密冷輾環機設計額定軋制力為65000N,最大軋制力為100000N。按同步轉速1500r/min,功率11Kw主電機額定負荷計算,主軋制扭矩為650.7N.m。進給電機采用滾珠絲杠傳遞動力給滑塊,其扭矩更低。
      因此,可以忽略主軋制扭矩和進給扭矩兩個載荷的作用,同時忽略重力的影響,只考慮軋制力對機架的作用。通常情況下軋制力為0~65000N,極限情況下為0~100000N。軋制力變化緩慢,可以看作靜載荷處理,按照額定工況65000N分析。
      機架在用拉桿連接時,左擋板1、右擋板4、中件6、前拉桿套3、后拉桿套2會受到預緊力的作用,使螺栓在受工作荷載之前有個伸長量,機架各部位因3個拉桿預緊而產生應力與應變,這個過程稱為預緊。預緊的作用在于增強連接的可靠性和緊密性,以防止受載后被連接件間出現縫隙。
      桿套與中件的收縮量都遠遠小于拉桿伸長量。因此,近似取各拉桿右端面與右擋板右側面在預緊時的相對位移等于0.564mm。總預緊力略小于4*133900=535600N,遠遠大于最大設計軋制力100Kw。
      根據實際載荷與工作條件,設置邊界約束和載荷如下:邊界約束:1.考慮到中件固定在機床底座上,設置中件底面F方向位移為0;2.設置右擋板與3個螺母接觸元環面G向位移為0,同時設置拉桿G向位移為0.564mm。
      載荷:軋制力作用于左右擋板為均布力,合力為0。分別取值為0、20、40、60、65、80、100Kw進行分析。左擋板承載面為矩形截面,面積為0.057mm,右擋板承載面為元環形截面,面積為0.002346mm2


                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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