卷板機工作輥的受力分析

 數控卷板機受力的理論研究主要集中于卷制力以及板材的回彈等的理論計算上，并沒有考慮上下輥的受力變形。所以針對上梁理論受力情況的研究是很有必要的。數控卷板機本文以WEF11K－40×12500船用數控卷板機為對象，從材料力學角度出發，以上輥撓度為中間量，利用積分法和疊加法，求解上梁各個部位的受力情況;在理論計算結果的基礎上，利用Ansys軟件對上梁進行有限元分析，并將該結果與經驗數據進行對比，以驗證計算結果和計算方法的合理性。按照經驗，上梁的受力分析圖如圖2所示，上輥的受力分析如圖3所示。其中P表示支承輥座對上梁的作用力;P2表示上輥軸承座對上梁的作用力;P表示上梁與機架的連接處對上梁的作用力。

           數控卷板機上輥的受力情況關于中心截面對稱，其中P1表示上輥軸承座對上輥的作用力;P2、P3和P4表示支承輥座對上輥的作用力;q表示板件作用于上輥的均布載荷;另外上輥所受的重力沒有在圖中標出。由于上輥受到向上的均布載荷的作用會產生向上的彎曲，所以增加了支承輥來施加向下的載荷加以平衡。在支承輥的作用下，支承輥作用點處上輥的撓度基本為0，這樣可利用積分法計算出所有分力在6個支承輥位置的撓度，再進行矢量疊加，令疊加值在6個支承輥位置為0，從而可以求出支承輥對上輥的作用力;再根據豎直方向的力的平衡方程可以求出軸承座的受力。

 數控卷板機目前許多廠家在進行產品結構的調整中,為了更好地滿足市場需要,需對三輥卷板機進行技術改造。因而要重新對該設備進行力學方面的設計分析,數控卷板機重新確定其結構主參數及電機功率等,使該設備的生產能力更加優化、合理,從而達到高效、安全,并具有一定的社會效益和良好的經濟效益。結構及力學分析從結構特點上來看三輥卷板機主要由1個上輥及2個下輥呈寶塔形狀組成。用該設備加工圓(弧)形工件時,由上輥垂直向下移動的同時進行轉動,對工件(即鋼板)產生向下的壓力P力。P力必須克服鋼板的屈服強度,使其產生彎曲變形。2個下輥則向同一方向進行轉動,從而移動鋼板,將其加工成一定曲率半徑的圓(弧)形工件。

        因此為了確定P力,我們完全可以將被加工鋼板看作為一簡支梁,從而有P力對鋼板的最大彎矩的大小只取決于工件的厚度?和寬度b,從而可以確定其兩下輥之間的距離l。取上輥為分析對象,將P力看作是作用于上輥的一個均布載荷,故上輥就成了一個簡支梁,如圖2所示。其加工能力的大小完全取決于能加工工件的最大厚度及寬度,如超出了這個限度,就被視為超出了設計能力。工件經加工成型所得的曲度完全取決于上下輥的相對位置;當鋼板的材料及厚度一致時,上下輥的相對位置越近,則加工的曲度就越大,反之則越小;若上下相對位置固定不變時,所加工的鋼板越厚或越軟,則加工得到的曲度也就越大,反之則越小,其曲率半徑完全由加工工件曲率半徑而定。