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开口机对钢铁的生产效率有着重要的影响,根据包钢液压开口机的使用经验,开口机钎尾部分容易断裂,这给现场的维护工作带来了不便,既降低了钢铁的生产效率,又增加了生产成本。为了解决钎尾的断裂问题,对开口机钎尾的力学性能特征进行研究十分必要,这对整个炉前设备的高效运转有着重要意义。 本文对开口机工作原理和方式进行分析,将其归类于冲击机械,并简化出冲击机械系统。根据钎尾的受力特点,分析得出要根据冲击波动力学方法对钎尾进行应力波分析。在建立钎尾应力波分析的数学模型的基础上,基于有限单元法,应用有限元软件Workbench,对钎尾进行了模态分析、瞬态分析和疲劳分析,为结构改进提供了参数。 论文首先对开口机进行了简介,并根据其工作原理确定了其归属为冲击机械,同时也确定了要对钎尾进行应力波分析,并论述了应力波分析的必要性。其次在冲击机械系统原理的基础上,分析简化了冲击机械的基本元件,并介绍了应力波在冲击机械系统中的传播特性。然后以冲击波动力学原理为基础,建立开口机冲击系统的动力学方程,分析钎尾中的应力波传播特性。最后根据有限单元法,在ANSYS/Workbench中对钎尾工作过程中应力波进行研究分析。 在最后的有限元分析过程中,首先建立钎尾的有限元模型,经过前处理,然后进行模态分析,本文中根据实际生产过程中钎尾的受力频率,求出钎尾的固有频率,经过分析得出,钎尾在工作时,受到的冲击频率小于第一阶固有频率,因此钎尾不会发生共振现象。最后对钎尾和振打杆系统进行瞬态分析,分析得出了钎尾螺纹根部存在较大应力,长时间在较大载荷的冲击下最容易发生疲劳损坏。根据有限元分析和生产中的经验总结,对开口机进行改进,将改进后的钎尾按照改进前的步骤进行分析,得出结论,经过改进钎尾的最大应力降低,钎尾使用寿命变长。根据实际生产中的应用,钎尾寿命大于改进前,验证了分析的正确性。 本文的研究成果可以为开口机钎尾的设计和改进提供一定的参考和根据,对提高钎尾寿命具有参考价值;同时,文中的研究方法可以作为一套分析体系,供其它冲击机械系统研究时借鉴。