某厂四辊轧机的机架，是轧机最重要的零部件之一，是用来安装轧辊辊系及轧辊调整装置，并承受轧制力，其强度和变形将影响到整个设备的可靠性、产品的轧制精度及设备的装配关系。因此，很有必要对该轧机机架的结构强度分析进行评估。由于该机架结构较复杂，在目前的软硬件条件下，直接进行整体结构的精确有限元分析，进而准确预测其疲劳寿命，仍有一定的难度。研究采用的子模型技术，可以实现复杂结构的精确有限元分析，从而为该轧机的正常运行提供可靠的支持和保证。
      该轧机机架材料为ZG25，辊身长度1700mm，工作辊直径D=1150mm，工作辊辊颈直径d=685.6500mm，支承辊辊颈直径d2=1066.8，支承辊直径，工作辊偏移。轧辊轴承摩擦系数取0.003，工作辊与支承辊几距之间的滚动摩擦系数取m=0.2。
      该轧机的最大轧制力设定值为2.5e6N，由于轧机有左右两个机架，结构和受力状态是对称的，因此每个机架所受轧制力为轧机轧制力的的一半，即轧制力向上通过压下螺母，作用于机架上横梁的压下螺母孔圆环面，向下则通过下支承辊轴承座下的垫板，作用于下横梁，其作用力按均布载荷施加。经计算得出，上横梁承载面上的分布载荷为P=73.30MPa，下横梁承载面上的分布载p=217.31MPa。轧机工作辊相对于支承辊，存在偏移距-6mm，则辊系轴承座对机架立柱有水平侧向力的作用，由文献的相关公式，可算出该项侧向力为F=86.6kN。工作辊处侧向力与支承辊轴承处侧向力方向相反。按均布载荷计算，上、下工作辊轴承座作用于立柱内侧的分布载荷为P=0.446MPa，上、下支承辊轴承座对作用于立柱内侧的分布载荷为PQ=0.433MPa。
      首先建立轧机机架实体的三维模型，并对机架一些无关紧要的部位进行合理的简化。根据轧机机架的结构特点，网格划分时，对机架立柱和上横梁过渡圆弧处采用四面体4节点实体单元，机架其余形状规则部分采用六面体8节点实体单元。机架单元划分及载荷施加如图所示。约束条件设置为将机架地脚螺栓孔及孔底端面全约束。图为机架整体等效应力分布图(只显示半个机架)。从图上可看出，上横梁压下螺母孔附近的应力最大，其余部分应力较小，因此本研究主要对机架应力最大的压下螺母孔部位进行应力分析。图是上横梁压下螺母孔部位的最大主应力分布云图，从图上看出，压下螺母孔圆柱面与孔底端面过渡圆弧面有很大的应力集中，该处第一主应力最大值达到57.761MPa。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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