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轮毂喷码机喷头联接管的静强度及有限元分析

发布于:2021-08-27 19:59
有限元分析

       在钢铁企业中,为了实现质量管理和质量跟踪,要求对生产的钢坯进行编号,将钢坯对应的连铸机号、炉座号、炉号、流序号以及表示钢坯生产时间的时间编号共同组成每块钢坯的唯一编号,适时地写在钢坯的表面。在钢铁厂后续的检查过程或者客户的使用过程中,如发现质量问题,就可以根据这些标号来追踪到生产此坯的连铸机号、炉座号、炉号、流序号以及时间等重要信息,及早发现并解决设备中存在的问题。这就是自动标识系统需要做的工作。国外自动标识系统发展起步早,尤其以奥地利的NUMTEC企业为代表,其早在2004年就推出了E700电弧喷涂系统。国内对标识系统研究较少,近年才有少数科研机构对该领域进行研究,仍存在着喷号效果差,字迹不够清晰等问题。模态分析技术是现代机械产品结构动态设计和有限元分析的基础,是近年来发展起来的分析系统结构动态特性的有效方法。模态分析可以确定结构的自振频率和相应振型,为结构设计提供依据,从而避免机械结构在动力载荷作用下发生共振,提高结构系统的振动性能,进而提高结构的稳定性。
       喷头联接管是联接轮毂喷码机上部摆动机构和喷头的重要联接件,其动态特性直接决定了最后喷出字体的效果,因此有必要对其进行模态分析,以避开联接管的固有频率,避免使其发生共振,影响设备的喷字效果。本文对自主研制的轮毂喷码机喷头联接管进行静强度分析和模态分析,以确保所设计的喷头联接管的性能符合使用要求。
       喷头联接管的结构如图所示。为便于观察,外部的防尘装置未画出。喷头上的冷却装置是可拆卸的,在标记半径较大的轮毂或喷涂时间较长时,安装上冷却装置;在喷涂小半径的轮毂时,由于喷涂的尺寸有限,并且传递的热量较小,不安装冷却装置。因为喷头联接管为管结构,有必要对其进行强度校核,以确定其静强度是否满足使用要求。在进行强度分析时主要应考虑在加上保护装置后,联接管的强度是否满足要求。
       在进行模态分析实验时,不可避免地因被测结构上的安装零件和测量传感器等而引人附加质量。附加质量会对测试结果有显著影响,它不仅改变了测得的固有频率值,而且对振型值也有较明显的影响,使实验得不到精确的结果。因此,如何消除这一影响是实验工作人员所关心的一大技术问题。
       在实际使用时,联接管的下部一直有附加质量(无冷却装置时仅是喷头质量,有冷却装置时是喷头和冷却装置的总质量),在分析喷头联接管时应该考虑进去。本文引入了质点的概念替代上述的附加质量。一般认为,振型模态分析要和结构强度分析结合在一起,强度分析结果的高应力区如果和某一阶模态振型位移较大区域重合,就可认为结构是偏危险的,这些高应力区域有可能就是疲劳裂纹的发生位置。而实际中的连续结构体振型应该是无穷多的,经典理论认为,实际工程中能够对结构安全产生影响的往往只是低阶的频率振型,所以只要结构避开低阶共振区就能安全运行。



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