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卷取機的用途是收集超長軋件，將其卷繞成卷以便儲存和運輸。卷取機是軋鋼車間的重要輔助設(shè)備，在帶材和線材生產(chǎn)中均被廣泛應(yīng)用。軋鋼生產(chǎn)實踐證明，卷取機的工作狀態(tài)直接影響著軋機，特別是連軋生產(chǎn)能力的發(fā)揮。因此，對強力、高速卷取設(shè)備的研究一直受到重視。
卷取機的卷筒軸是卷取機的主要部件，由于卷筒軸的制作成本相對比較高，所以要在滿足生產(chǎn)要求的條件和軸承壽命下盡量減輕軸的重量。傳統(tǒng)的設(shè)計方法是用材料力學(xué)計算出軸的應(yīng)力、變形和軸承壽命，由于用材料力學(xué)計算時的假設(shè)很多，所以模型過于簡化，和實際的模型有很大的差別，計算出來的應(yīng)力和變形與實際工作情況差別比較大。而運用有限元分析技術(shù)對其結(jié)構(gòu)進行強度分析，得出的應(yīng)力分布和變形情況與實際工作情況比較接近，這樣可以比較準確地得出卷筒軸在不同軸徑，軸間距和卷重下的應(yīng)力分布和變形情況，從而可以對所研究的卷筒軸提出改進措施，為卷筒軸的分析和優(yōu)化設(shè)計提供必要的參數(shù)和依據(jù)。
本研究所說的方法是在研究人員首先根據(jù)卷取機卷筒軸設(shè)計中可能出現(xiàn)的各種土況(如載荷變化、軸徑變化和軸問距變化等)條件下，作大最的有限元計算的基礎(chǔ)上，把得出的數(shù)據(jù)用Natlb擬合出數(shù)學(xué)模型，使后來的設(shè)計人員利用這些簡單公式(但所達到的計算效果相當于有限元分析)，快捷方便地設(shè)計出符合要求的卷筒軸。鑒于實際研究中所考慮的工況條件很多，為了對這種有限元建模方法思路加以說明，本研究僅以前軸徑為380mm，后軸徑為300m，鋼卷重量為16t，沒帶外支撐情況下，軸承間距從1100-1800mm，間隔100mm變化一次，對卷筒軸作有限元計算和分析，然后用計算結(jié)果擬合出相應(yīng)的公式。
為了盡里體現(xiàn)卷筒軸的真實結(jié)構(gòu)，從而可以獲得比較接近實際的應(yīng)力分布情況，變形和軸承支反力，為此作者采用實體模型。對結(jié)構(gòu)進行有限元強度分析，首先需進行有限元離散。即劃分網(wǎng)格使結(jié)構(gòu)成為一離散的連續(xù)實體。按照網(wǎng)格劃分原則，對結(jié)構(gòu)表面為平面的，使用六面體單元，表面為曲面的則使用四面體單元。由于卷簡軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，階梯和倒角比較多，所以本模型采用四面體單元。在劃分網(wǎng)格時，理論上網(wǎng)格越密越好，由于所建的模型是實體模型，網(wǎng)格數(shù)t比殼體和梁單元多得多，并且由于電腦處理網(wǎng)格數(shù)且的能力有限，在此采用的網(wǎng)格長度是10，圖為卷簡軸的三維實體模型和模型的網(wǎng)格圖。
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