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弹塑性体高压锅炉管滚光

弹塑性体高压锅炉管滚光

  • 所属:锅炉管
  • 时间:2017-05-17 20:50:22
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弹塑性体高压锅炉管滚光

矫直原理独特,二辊矫直机是短圆材高精度矫直的关键设备。利用凸凹辊组合形成辊缝对圆材进行连续旋转矫直,对圆材表面有一定的滚光作用,可以提高圆材表面质量[1]。据某厂实际应用辊型反映:凹辊对 高压锅炉管表面滚制所成2条螺旋滚光带存在过度重合与间隙。2条螺旋滚光带在有限元中表现为两条塑性应变值螺旋带,因此本文以2条螺旋滚光带的衔接状况为评判辊型指标,对矫直机凹辊结构进行改进与优化。二辊矫直滚光模型建模关键因素分析二辊矫直有限元模型主要构件包括矫直辊、高压锅炉管与前后导向装置。为了简化模型,减低计算代价,不考虑矫直辊与前后导向装置对于 高压锅炉管的变形,将矫直辊建立为刚体模型,高压锅炉管建立为弹塑性体,考虑 高压锅炉管的强化特性。对于构件之间的接触处理,必须考虑矫直辊与 高压锅炉管之间的摩擦属性,设置摩擦因数为0.4;导向装置与 高压锅炉管之间摩擦可以忽略。通过对上下辊耦合参考点施加旋转位移确定矫直辊运动方式,高压锅炉管依靠与矫直辊的摩擦力旋转前进,这样更接近于真实情况。网格划分是有限元分析的关键,通过反复试验,

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本文选取C3D8R型减缩积分单元生成网格,该单元适用于金属接触问题分析。高压锅炉管最终划分35000个六面体单元,单元总体尺寸为8mm,可以满足精度要求。本文的研究对象是100mm厚壁 高压锅炉管,材料为20Cr,材料屈服强度为540MPa,径厚比为10,高压锅炉管建模长度为2000mm。凹辊滚光区分析设计改进辊型结构对传统凹辊辊型结构改进如图2所示,改进凹辊辊型结构由矫直区、滚光区、反向圆弧与辊端倒角组成,相对于传统辊型增加了滚光区与反向圆弧R4两段结构[3-5]。高压锅炉管的导程。其取值如下:t=πdtanα=3.14×150×0.176≈83.05mmt取值为85mm。2.3凹辊滚光区长度计算凹辊与 高压锅炉管的接触区域即为矫直辊的滚光区,

凹辊滚光区设计为左右对称且与矫直区平滑相接的直线。图4中,O为凹辊几何中心,建立坐标系OXYZ,X为凹辊旋转轴线,oxyz为 高压锅炉管坐标系,x轴为 高压锅炉管旋转前进轴线。Z轴和z轴重合,X轴和x轴夹角为凹辊轴线与 高压锅炉管轴线工作夹角α。设HB为凹辊的单侧滚光区,高压锅炉管表面滚压形成宽度为0.5t的单侧螺旋滚光带AB,则oe=AB=0.5t,且og∥HB,两者长度相等。of即为og在oe水平面内投影,则fe⊥oe,且of平行于凹辊轴线,∠foe=α,α取值为10°~15°,则:2.2滚光原理分析图3中 高压锅炉管两侧箭头表示凹辊与 高压锅炉管接触区域。高压锅炉管自A1侧咬入,左侧接触区域滚制所成单侧滚光带(阴影部分)宽度为0.5t,螺距为t;高压锅炉管旋转前进至A2位置,右侧接触区域对 高压锅炉管表层滚制成右侧螺旋滚光带,宽度也为0.5t,若左右两侧螺旋滚光带刚好错开且相互衔接为一体,不造成脱节或过度重合,则认为凹辊对 高压锅炉管滚光效果较理想[6]。通过上述分析:高压锅炉管两侧滚光带起始位置之间应相距(n+0.5)t,其中n为整数,要保证矫直精度,n至少取值为6[1],参照实际应用辊型取n=7;t为式中:K为系数,取值大于1。通过反复验算,K取1.5较合适,即滚光区长度取0.9t。图5为凹辊两侧滚光区起始位置示意图,设O1与O2为 高压锅炉管表层两侧螺旋滚光带的起始位置,则两侧滚光区起始间距应为AB,AB=O1O2∕cosα。以直径为100mm 高压锅炉管为例,则AB=O1O2/cos15°=7.7648t。

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