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挤压机液压支撑结构强度有限元分析

发布于:2022-03-17 18:53
有限元分析

      带有穿孔系统的双动挤压机是生产高性能、高质量的空心型材和无缝管材的关键设备。活塞式内置穿孔系统不需要设置穿孔动梁,结构简单、重量轻、开档小、穿孔精度高,有利于提升机床整体性能和市场竞争力。内置式穿孔系统的液压支撑系统对实现穿(扩)孔过程、固定针挤压过程稳定进行和保证产品质量起着重要作用。
      邓小民分析了穿孔针的受力,对穿孔针和其配合工具的结构优化进行了探讨。王力莉采用有限元分析了空心锭固定针挤压时,穿孔针的应力、应变情况,提出改善穿孔针强度的措施。杨大详和杨红娟[5]详细阐述分析了125MN双动挤压机内置穿孔装置的液压系统控制回路和工作过程。韩泓提出了一种通过穿孔针液压系统动作控制和挤压速度控制实现提高穿孔针定位精度的方法。张君等采用有限元法对双动挤压机工作主缸、前梁、后梁等大型部件进行应力分析,优化调整结构,降低应力集中。
      目前对内置式穿孔系统的研究多集中于穿孔针的结构优化及强度校核、液压系统控制原理及工作过程,很少涉及到穿孔装置液压支撑系统的结构强度分析。穿孔装置的液压支撑系统结构强度对整个设备结构安全起着重要作用。此外,穿孔活塞缸的缸体是挤压机主工作缸的柱塞,有必要建立工作主缸和穿孔缸耦合作用下的有限元模型。因此,本文采用有限元方法研究了穿(扩)孔、固定针挤压情况下的穿孔装置液压系统结构强度,分析了应力和位移分布情况。
      以16MN双动挤压机内置式穿孔装置的液压支撑系统为例,对双动挤压机内置穿孔装置液压支撑系统结构进行结构强度分析。如图1所示,双动挤压机主工作缸为柱塞缸,穿孔活塞缸的缸体就是工作主缸的柱塞。
      穿孔力是双动挤压机主要参数之一,一般按挤根据公称穿孔力可以确定在此状态下的穿孔液压系统的压力,根据式(1)确定穿孔力可计算得到穿孔液压系统压力Pc=12.229MPa~24.458MPa。穿孔液压缸的受力如图2a所示。挤压力由主工作缸和两个侧缸共同提供,根据公称挤压力和主缸、侧缸尺寸可确定主工作缸液压系统最大压力P=28.618MPa。挤压过程中穿孔缸超压回油,穿孔缸中的液压油的压力值为恒定值,以保持穿孔针固定不动,此时液压缸受力如图所示。


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