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1、·46·重型機(jī)械2014NO．3·設(shè)計(jì)計(jì)算·基于ANSYS的鋁帶冷軋卷取機(jī)卷筒軸彎曲振動(dòng)分析孫學(xué)文，楊海波(北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，北京100083)摘要：以某鋁廠冷軋卷取機(jī)卷筒軸為研究對(duì)象，運(yùn)用ANSYS有限元軟件建立卷筒及帶卷的計(jì)算模型，計(jì)算其在不同載荷條件下的振動(dòng)特性，求解得到卷筒軸的固有頻率，從而可以得到卷筒軸的臨界轉(zhuǎn)速。依據(jù)臨界轉(zhuǎn)速規(guī)定了轉(zhuǎn)速危險(xiǎn)區(qū)，進(jìn)而確定出了合理最高卷取速度。最終得出結(jié)論應(yīng)根據(jù)卷筒軸空載時(shí)的最高工作轉(zhuǎn)速來確定卷取機(jī)工作最高卷取速度。關(guān)鍵詞：卷取機(jī)；彎曲振動(dòng)；臨界轉(zhuǎn)速中圖分類號(hào)：TG333文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—196X(2014)03—00
2、46—03VibrationanalysisofthealuminumstripcoldrollingcoileraxisbasedonANSYSSUNXue—wen．YANGHai-bo(UniversityofScienceandTechnologyBeijingSchoolofMechanicalEngineering，Beijing100083，China)Abstract：Coilerisaveryimportantequipmentinthealuminumcoldrollingproductionline．Takenthealumi—Rumcoldrollingcoi
3、leraxisastheresearchobject，establishedthecalculationmodelbyusingANSYSsoftware，andcalculatedthevibrationcharacteristicsunderdiferentloadingconditions，asaresultthenaturalfrequencyandthecriticalspeedwasobtained．Thefinalconclusionism~imumspeedshouldbaseonthenaturalfrequen—cyofunloadingcondition．Ke
4、ywords：cofer；vibration；criticalspeed能對(duì)鋁帶軋制質(zhì)量和產(chǎn)量將產(chǎn)生顯著影響_34。。U日fj百在卷取過程中，隨著帶卷質(zhì)量的增加卷筒軸勢(shì)必卷取機(jī)是鋁帶冷軋生產(chǎn)的重要設(shè)備，其性能要發(fā)生彎曲振動(dòng)，尤其是在高轉(zhuǎn)速下，會(huì)嚴(yán)重影的好壞對(duì)鋁帶質(zhì)量有重要的影響¨j。隨著鋁材響鋁帶的卷取質(zhì)量，并會(huì)惡化工作環(huán)境，而且一軋制生產(chǎn)的高度發(fā)展和對(duì)產(chǎn)品精度要求的不斷提旦發(fā)生共振，還會(huì)影響到設(shè)備的壽命，因此對(duì)卷高，對(duì)卷取機(jī)設(shè)備的性能要求也越來越高J。取機(jī)卷筒的工作狀態(tài)進(jìn)行研究，分析其振動(dòng)情況尤其軋制寬厚比比值校大的鋁帶，卷取機(jī)卷筒與有十分重要的意義。軋機(jī)軋輥間必須建立很大、均勻
5、而穩(wěn)定的張力。目前，在軋制速度、軋制張力和帶卷重量等主要1有限元模型的建立技術(shù)指標(biāo)達(dá)到一定水平的條件下，卷取機(jī)技術(shù)性由于卷筒幾何結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，它由諸多的零件模塊組成，根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)直接建立有限元模型收稿日期：2013—09—08；修訂日期：2013一l0—26進(jìn)行分析將會(huì)變得十分復(fù)雜，而且也沒有必要。基金項(xiàng)目：廣東省肇慶高新區(qū)科技創(chuàng)新工程專項(xiàng)(2ol10104005)作者簡(jiǎn)介：孫學(xué)文(1989一)，男，北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本文將心軸及扇形塊以脹開時(shí)的狀態(tài)與帶卷看成碩士研究生，研究方向：冶金設(shè)備。為一體，忽略其間隙及次要部位的倒角。在建立2014NO．3重型機(jī)械·47-系統(tǒng)有限元模
6、型之前，先建立面并進(jìn)行網(wǎng)格劃直方向的振動(dòng)，其振動(dòng)波形與圖2a近似；分，最后將劃分好的網(wǎng)格面旋轉(zhuǎn)成為具有Sol—(c)當(dāng)頻率為84．172Hz時(shí)，卷筒軸發(fā)生高id45單元的模型。完成后的卷筒軸有限元模型共階的水平振動(dòng)，其波形較圖2a多一個(gè)波形；有5372單元，5541個(gè)節(jié)點(diǎn)。(d)當(dāng)頻率為124．39Hz時(shí)，卷筒軸發(fā)生高該鋁帶卷取機(jī)卷筒結(jié)構(gòu)的主要力學(xué)參數(shù)如表階的垂直振動(dòng)，其振動(dòng)波形與圖2c近似。1所示，帶卷最大寬度為2350mm，帶卷最大重卷取機(jī)在工作的過程中，卷取機(jī)與軋機(jī)之間量為21t，最大軋制速度為1500m／min。需要建立一定的張力。由以上振型分析可知，如表1材料屬性果卷取過
7、程中卷筒軸發(fā)生一定的彎曲振動(dòng)，將嚴(yán)Tab．1Materialproperties重影響到卷取張力的穩(wěn)定性，從影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。約束條件的施加按照設(shè)備的實(shí)際約束情況，在齒輪箱軸承處施加位移固定約束，并且為沒有軸端支撐的情況，建立的有限元模型如圖1所示。(a)第一階(12750Hz)圖1卷筒軸有限元模型Fig．1Finiteelementmodelofcoileraxis(b)第二階(13594Hz)2卷筒軸動(dòng)態(tài)特性分析2．1固有頻率及主振型利用ANSYS有限元軟件，采用
