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劉麗秋

（河套學(xué)院機(jī)電工程系，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

摘 要 ：利用三維建模軟件SolidWorks建立板坯定寬幾何模型，并在有限元分析軟件ANSYS/ LS-DYNA中模擬板坯定寬全過程

分別研究了不同側(cè)壓量與不同板坯寬度對(duì)板坯側(cè)壓沖擊力的影響，利用MATLAB軟件進(jìn)行曲線回歸，得到了板坯側(cè)壓沖擊力的變化規(guī)律及其與側(cè)壓沖擊力和板坯寬度之間的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)而得到板坯側(cè)壓沖擊力與相對(duì)側(cè)壓量之間的函數(shù)表達(dá)式。

結(jié)果表明，相對(duì)側(cè)壓量和最大側(cè)壓沖擊力基本呈單調(diào)遞增關(guān)系，為保證在實(shí)際工作過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)板坯的穩(wěn)定側(cè)壓，應(yīng)盡量選取較小的相對(duì)側(cè)壓量，以防止側(cè)壓沖擊力過大而造成設(shè)備故障。

關(guān)鍵詞 ：有限元分析；板坯定寬；軋制力；應(yīng)力狀態(tài)

中圖分類號(hào)：TH112；TF305 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：18-1511007(2018)03-0092-07

板坯大側(cè)壓定寬壓力機(jī)作為熱軋帶鋼生產(chǎn)中的一種新型在線調(diào)寬技術(shù)，與傳統(tǒng)立輥調(diào)寬技術(shù)相比，其具有調(diào)寬精度高、能耗低、側(cè)壓量大、頭尾切損量少等特點(diǎn)。

但因其改變了板坯與變形工具的接觸形式，使得板坯的變形過程由立輥軋制時(shí)的穩(wěn)態(tài)變形過程變?yōu)閭?cè)壓模塊拍擊時(shí)的非穩(wěn)態(tài)變形過程 ^[1-4]，而且在實(shí)際生產(chǎn)過程中，最大側(cè)壓沖擊力對(duì)于機(jī)構(gòu)能否穩(wěn)定工作以及機(jī)構(gòu)的使用壽命都會(huì)帶來(lái)很大影響。

因此，有必要對(duì)模塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及板坯側(cè)壓沖擊力的大小進(jìn)行分析研究，進(jìn)而為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)定制板坯規(guī)程以及改善板坯質(zhì)量提供理論依據(jù)。

1 定寬壓力機(jī)機(jī)構(gòu)組成及工作原理

SSP定寬壓力機(jī)在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上有別于其他同類設(shè)備，屬于起—停式調(diào)寬模式，在結(jié)構(gòu)上主要包括側(cè)壓機(jī)構(gòu)和定寬機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分，其中側(cè)壓機(jī)構(gòu)如圖1所示，它是由兩個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及擺桿組成，側(cè)壓模塊固定在滑架上，通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)將主電機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎▽挋C(jī)側(cè)壓模塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)板坯的側(cè)壓。表1為SSP定寬機(jī)主要技術(shù)參數(shù)。

在起—停式調(diào)寬模式下，板坯的壓縮和傳送動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行操作，使板坯與側(cè)壓模塊的相對(duì)位置能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位。

在側(cè)壓過程中，側(cè)壓模塊按照一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中，當(dāng)兩個(gè)側(cè)壓模塊從相對(duì)的方向擠壓板坯的邊部時(shí)板坯不動(dòng)，而當(dāng)模塊離開板坯時(shí)，板坯向前進(jìn)一個(gè)行程，使沒有減寬的部分進(jìn)入到模塊側(cè)壓范圍內(nèi)，如此反復(fù)，直到板坯全長(zhǎng)通過壓力機(jī) ^[5]。

2基于虛擬樣機(jī)的起—停式定寬壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真

2.1 多剛體虛擬樣機(jī)模型的建立

由于動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS對(duì)于復(fù)雜模型的構(gòu)建能力略遜于專業(yè)實(shí)體建模軟件，所以，在充分了解起—停式定寬壓力機(jī)側(cè)壓機(jī)構(gòu)組成及工作原理的基礎(chǔ)上，利用專業(yè)建模軟件SolidWorks創(chuàng)建側(cè)壓機(jī)構(gòu)各組成零部件的實(shí)體模型，并完成整體裝配。

由于定寬壓力機(jī)的實(shí)際尺寸較大，模型較為復(fù)雜，為了便于分析和計(jì)算，在不影響運(yùn)動(dòng)精度的前提下可對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化。

由側(cè)壓機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，其主要由底座、偏心輪、側(cè)壓連桿、滑架、側(cè)壓模塊及擺桿組成，現(xiàn)在Solidworks環(huán)境下建立其三維實(shí)體模型，并將三維實(shí)體模型導(dǎo)入ADAMS中。

在ADAMS中，首先，設(shè)置系統(tǒng)單位及重力方向，賦予各零部件質(zhì)量、材料等參數(shù)；其次，根據(jù)側(cè)壓機(jī)構(gòu)各零部件間的連接方式及相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況對(duì)模型添加運(yùn)動(dòng)副，并對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證仿真過程順利進(jìn)行，具體模型如圖2.1所示。

2.2運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真結(jié)果分析

在空載狀態(tài)下，對(duì)定寬壓力機(jī)的主曲柄施加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，主曲柄轉(zhuǎn)速取42r/min，即252deg/sec，可得到側(cè)壓模塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如圖2.2（a）（b）所示。其中，將仿真時(shí)間設(shè)置為5s，載荷步數(shù)為50， X方向?yàn)檐堉品较颍?/span>

Y為板坯步進(jìn)方向。

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