斜辊式十辊钢管矫直机的研究与设计

作     者：甄晓昆 

作者单位：沈阳理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈白宁

授予年度：2016年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：钢管 矫直理论 有限元 强度校核 

摘      要：随着现代化建设的不断提速,钢管在石油开发和运输、锅炉制造、公路桥梁等各种制造业中应用越来越广泛,而且精度要求也越来越高。钢管矫直机作为钢管整形的必要设备之一,其加工精度直接影响钢管的产品质量,其矫直速度直接影响钢管的生产率。因此研制高效率高精度的钢管矫直机是现代化建设提出的必要要求。本文研究的多斜辊矫直机是利用矫直辊之间的交错压弯使轧件产生塑性弯曲来达到矫直目的。与二辊矫直机相比,矫直力小,受力间距大;因为轧件与矫直辊保持充分的线接触,所以斜辊矫直机的平均压力比平行辊要小;此外,多斜辊矫直机还有矫直精度高、矫直速度快等优点。适用于管材的矫直。本文对钢管矫直机的发展背景、国内外发展现状、研究水平以及未来的发展趋势进行了概述,确定论文的研究方向与实现途径;通过深入探讨矫直机的矫直理论与矫直技术,研究设计了一台十辊钢管矫直机,并对矫直的变形理论与矫直工艺进行了研究;全面分析了十辊钢管矫直机的结构特点及矫直工艺过程,对矫直机的各种结构参数和力能参数进行计算,并对零部件进行设计和选型;对关键零部件进行了强度校核,通过ANSYS Workbench软件平台台中的Mechanical模块对关键零部件进行结构的静力学有限元分析,得出其应力集中与形变的情况,验证结构强度是否满足工作需求;运用3DIVA Composer软件对矫直过程进行了仿真动画演示,使矫直机的矫直过程直观的展现出来。最后,设计了以西门子S7-300为控制器的钢管矫直机控制系统,对总体控制方案进行了分析设计。