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        輪轂噴碼機噴頭聯接管的靜強度及有限元分析

        發布于:2021-08-27 19:59
        有限元分析

               在鋼鐵企業中,為了實現質量管理和質量跟蹤,要求對生產的鋼坯進行編號,將鋼坯對應的連鑄機號、爐座號、爐號、流序號以及表示鋼坯生產時間的時間編號共同組成每塊鋼坯的唯一編號,適時地寫在鋼坯的表面。在鋼鐵廠后續的檢查過程或者客戶的使用過程中,如發現質量問題,就可以根據這些標號來追蹤到生產此坯的連鑄機號、爐座號、爐號、流序號以及時間等重要信息,及早發現并解決設備中存在的問題。這就是自動標識系統需要做的工作。國外自動標識系統發展起步早,尤其以奧地利的NUMTEC公司為代表,其早在2004年就推出了E700電弧噴涂系統。國內對標識系統研究較少,近年才有少數科研機構對該領域進行研究,仍存在著噴號效果差,字跡不夠清晰等問題。模態分析技術是現代機械產品結構動態設計和有限元分析的基礎,是近年來發展起來的分析系統結構動態特性的有效方法。模態分析可以確定結構的自振頻率和相應振型,為結構設計提供依據,從而避免機械結構在動力載荷作用下發生共振,提高結構系統的振動性能,進而提高結構的穩定性。
               噴頭聯接管是聯接輪轂噴碼機上部擺動機構和噴頭的重要聯接件,其動態特性直接決定了最后噴出字體的效果,因此有必要對其進行模態分析,以避開聯接管的固有頻率,避免使其發生共振,影響設備的噴字效果。本文對自主研制的輪轂噴碼機噴頭聯接管進行靜強度分析和模態分析,以確保所設計的噴頭聯接管的性能符合使用要求。
               噴頭聯接管的結構如圖所示。為便于觀察,外部的防塵裝置未畫出。噴頭上的冷卻裝置是可拆卸的,在標記半徑較大的輪轂或噴涂時間較長時,安裝上冷卻裝置;在噴涂小半徑的輪轂時,由于噴涂的尺寸有限,并且傳遞的熱量較小,不安裝冷卻裝置。因為噴頭聯接管為管結構,有必要對其進行強度校核,以確定其靜強度是否滿足使用要求。在進行強度分析時主要應考慮在加上保護裝置后,聯接管的強度是否滿足要求。
               在進行模態分析實驗時,不可避免地因被測結構上的安裝零件和測量傳感器等而引人附加質量。附加質量會對測試結果有顯著影響,它不僅改變了測得的固有頻率值,而且對振型值也有較明顯的影響,使實驗得不到精確的結果。因此,如何消除這一影響是實驗工作人員所關心的一大技術問題。
               在實際使用時,聯接管的下部一直有附加質量(無冷卻裝置時僅是噴頭質量,有冷卻裝置時是噴頭和冷卻裝置的總質量),在分析噴頭聯接管時應該考慮進去。本文引入了質點的概念替代上述的附加質量。一般認為,振型模態分析要和結構強度分析結合在一起,強度分析結果的高應力區如果和某一階模態振型位移較大區域重合,就可認為結構是偏危險的,這些高應力區域有可能就是疲勞裂紋的發生位置。而實際中的連續結構體振型應該是無窮多的,經典理論認為,實際工程中能夠對結構安全產生影響的往往只是低階的頻率振型,所以只要結構避開低階共振區就能安全運行。



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