大型模锻压机主机架结构有限元分析.pdfVIP

文章编 号 ：1672—0121(2012)05—0026—03 大型模锻压机主机架结构有 限元分析 刘丽敏 。刘 丰 (机械科学研究总院 先进制造技术研 究中心，北京 100083) 摘要 ：大型模锻液压机 的主机架是承载压力 的最重要组件 ，其结构设计不仅直接影响压机 的使用与寿 命 ，而且是反映压机整体设计水平 的重要 因素。本文通过有 限元分析对主机架在预紧状态与工作状态下分别 进行结构 刚度和强度校核计算 ，得 出主机架结构整体安全 、可靠。其研 究结果为大型模锻压机 的生产与制造 提 供 了有效 的理论 依据 。 关键词 ：机械设计 ；液压机 ；模锻 ；主机架 ；有 限元分析 中图分 类号 ：TG315．4 文献标 识码 ：A 1 引言 的预紧力为 110MN，上下外侧两根拉杆预紧力为 本体 (主机 )结构是液压机 的核心机构 ，其机械 95MN 。 结构设计是压机设计 的重 中之重 。在液压机机械 结 构设计 中，有 限元分析 因其可 以较精确地揭示液压 3 材料参数的确 定 机本体 的受力及变形情况 ，已成为压机结构设计 的 C形板材料选用 20MnNiMo，弹性模量 E=2．06x 重要依据 。 1O“Pa，泊松 比 Ix=0．3，抗 拉 强度 ≥600MPa，屈 服 本文就是对大型模锻压机 的关键零部件——主 强度 2≥450MPa。 机架结构进行有 限元模拟分析 ，并通过有 限元模拟 侧机架材料选用 GS20Mn5，弹性模量 E=2．02x 分析 的结果 ，对主体机架提前进行安全性和可靠性 10“Pa，泊松 比 Ix=0．3，抗 拉 强度 ≥500MPa，屈 服 验证 。主体机架是大型模锻液压机承载压力 的最重 强度 ≥280MPa。 要组件 ，初步设计重量达 8000t，长 36t，最大铸钢件 超过 380t。主体机架结构 的优劣不仅直接影响压机 4 机架 结构有 限元分析 的寿命 ，而且与加工 、制造 、安装等方面密切相关 ，是 4．1 有 限元模 型的建立 反 映设计 、制造水平 的重要 因素 。大型模锻压机 的主 主 机 架 结 构 颇 为 复 杂 ，总 体 结 构 尺 寸 为 体机架一般均采用预应力框架式结构 ，这是 因为预 36．19rex10．5rex9．0m，为正 、侧两组框架结构 ，正面机 应力机架 以剖分式代 替整体式 ，较好地减少 了应力 架为钢板组合预紧结构 ，由两组共 10块 C形板和 集 中，可靠性高 ，疲劳抗力好 ，承载能力高 ，且 能很大 中间夹十字梁用拉杆预紧而成 。两边 的侧机架 由上 、 程度上减小机架本体 的重量 。但 是 ，预应力机架一般 下侧板互相铰接而成 。根据有 限元模拟计算 的需要 ， 必须对其在预紧状态与工作状态两种状况下分别进 本次计算对主机架 的结构进行 了相应 的简化 。同时 行 刚度和强度计算 ，以确保机架结构 的整体安全性 。 考 虑 到 如 果对 主 机 架整体有 限元模 型 夹紧梁 2 主机架 预 紧力计算 进 行计算将会对计 预紧力 的计算结果如下 ： 侧机架 算机 的配置要求非 ①液压机总工作载荷 ：800MN； 常高