{title}{title}
|
选题名称 |
Y5516预压机下支架受力分析与结构优化 |
||||
|
研究的目的 及意义 |
通过对预压机下机架进行受力分析和校核，分析并解决预压机下机架所存在的问题，确定预压机下架结构优化设计方案 ，培养查阅技术言文献、资料、手册，进行工程计算、绘制工程图样及编写技术文件的能力，树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。通过毕业设计可以将已学到的各种零散的知识得到综合运用，从而提高分析问题和解决问题的能力，为参加实际工作打下坚实的基础。 |
||||
|
国内外同类 研究概况 |
文献综述（见附页） |
||||
|
研究内容 及计划 |
第1周 熟悉任务，收集资料，准备绘图工具及图纸，调研。 第2周 继续进行必要的设计准备包括复习并掌握有关结构受力分析以及结 构优化设计的各种知识；掌握绘图或计算机绘图基本技能，填写开 题报告。 第3~6周 绘制Y5516型号的预压机下机架图，根据设备参数，分析下机架及 其他零部件受力情况并校核 第6~9周 根据分析数据，确定下机架结构优化方案，并完成校核，绘制优化 后的下机架图 第10~13周 绘制主要零部件图 第13~15周 整理设计说明书 第16周 准备答辩，完成答辩 |
||||
|
特色与创新 |
采用现代设计手段完成对结构的受力分析及校核，并确定结构优化方案。 |
||||
|
指导教师 意 见 |
指导教师签名： 年 月 日 |
||||
附页
文献综述
- 引言
中密度纤维板是我国人造板中的主导产品，也是我国人造板产品中起步最早、发展速度最快、国际竞争力最强的优势产品。由于其性能优良、便于加工、广泛应用于建筑（50.1%）、家具（41.3%）、交通运输（3%）以及包装（2.2%）等领域；加上其价格适中而又保留了木材天然纹理和质地等特点，一直受到人们的青睐。随着改革开放政策的实施，特别是20世纪90年代以后，随着房地产业不断升温，酒店业、家具业和室内装修业的快速发展，我国中密度纤维板业开始步入快速发展时期。除了国产的中密度纤维板外，每年还要从印度尼西亚和马来西亚进口大量优质中密度纤维板。在巨大的国内市场需求下，除了国营中密度纤维板企业外，民营企业、中外合资企业等纷纷进入中密度纤维板生产领域。目前连续式预压机是在中密度纤维板生产过程中的应用最广泛的机械设备之一。
二、预压机国内外发展
在连续压机制造在我国的空白被刚刚填补之前，我国人造板生产线仍以国产多层热压机为主，而新建的大型连续压机生产线全部依靠进口。由于进口1台连续压机的投资数额相当大，许多人造板制造商难以承受，对国产连续压机的呼声愈来愈强烈，南京林业大学和多家机械制造企业都相继进行了技术研发。继上海捷成白鹤木工机械有限公司研发的年产3万立方米连续辊压式压机试产以后，上海人造板机器厂有限公司经过6年努力，研发的国产第1台年产15万立方米中密度纤维板双钢带平压式连续压机于2006年5月问世，技术水平与国际先进水平同步，填补了我国在连续式压机制造的空白。
世界生产连续压机的厂家主要在德国，德国的辛贝康尔、迪芬巴赫、美卓公司均是国际著名的人造板设备制造商，世界上欧、亚、美、大洋洲300多条连续压机生产线都是由这几家公司提供的。这些公司还在华申请了40多项发明专利。上海人造板机器厂有限公司（英文缩写SWPM）现已是世界上第４家能够提供年产15万立方米以上人造板连续压机的机械制造企业。连续压机是近20年来人造板机械的革命性突破，消除了单层或多层间歇式热压机在生产流水线中不和谐的中断，克服了后者存在的压制板材厚度不均匀、原材料消耗大、能耗大的不足。[1]
三、Y5516预压机概述
- 预压机基本概念
预压机是中密度纤维板生产线的辅机，它是生产过程中为缩短热压周期和提高板子的质量的胶合前进行初步粘合的机械设备，预压机属于压力机械。预压机主要对涂胶组坯后的单板进行短时间的冷压，使之初步成型，在送入热压机进行热压胶合工序。它是提高中密度纤维板质量的重要设备，也是重要环节。预压机一般由机架、固定横梁、活动横梁、出板装置、油缸及液压系统，电控装置组成。
连续式预压机是应用在生产速度和要求较高的连续式生产线上，由于对中密度纤维板的生产要求逐渐增加，于是开发出Y5516预压机用在多层线中密度纤维板生产线上。Y5516是在借鉴辛贝尔康普式预压机结构的基础上，而开发的满足t=2.5mm（薄板）、速度达到1.5米/秒的多层压机生产线的要求的连续式压机[2]。
- 预压机分类
预压机的品种有连续式辊压式、压板直压式、移动压板直压式；预压机规格为4times;8、6times;8、6times;9英尺等。
Y5516连续式预压机为连续辊压式、预压幅面为4times;8英尺，适用于年产5~7万立方米的中密度板生产厂家[2]。
- Y5516预压机工作原理
Y5516预压机属于连续式预压机，连续式预压机在不加热的条件下，连续地压缩由铺装机输送过来的板坯。将板坯中的空气压出，促使板坯中的纤维之间增加了相互拉力，减少了板坯的厚度，同时使板坯变得较坚硬，有利于在各段运输机皮带上的输送。该机的主要特点是速度高、压力大、排气性能好等优点；大幅度地提高了生产效率。因此，该设备适用于4ft高。中密度板连续热压机生产线及普通框架式热压机组生产线（4times;8ft多层压机）
该设备由变频电机55Kwtimes;2带动减速机，减速机输出端直接与上下驱动辊连接；线速度到达12—36m/min（可调）。上驱动辊带动上皮带、上网带；下驱动辊带动下皮带、下网带；在变频器的控制下使上、下输送皮、网带同步相对向前移动，从而带动板坯向前移动。
下输送皮带为固定机台，上输送皮、网带所包容的上驱动辊、上保压辊、上预压辊板组合；上网带调偏装置、上皮带调偏装置、上皮带排刷装置；整体上下运动靠8只液压缸作用；从而实现对板坯预压调节作用[2]。
- Y5516预压机下架结构介绍
预压机由以下几部分组成：1）固定下机台、2）可动上机台、3）传动部分、4）升降装置、5）液压系统、6）调偏装置。
1)固定下机台：
预压机的下机台系由左下墙板、右下墙板与拉梁及下排气装置同时固定在混凝土基础上。左下墙板、右下墙板装有下皮带调偏装置，下排气装置中装有下排刷等装置；其中必须有下驱动辊、下保压辊、下预压辊板组合、下张紧辊；
2)可动上机台：
可动上机台包括上机架及上排气架；其中必须装有上驱动辊、上保压辊、上预压辊板组合；上皮带调偏装置、上皮带刷排刷装置；整体上下运动靠4对液压缸来实现。
两驱动辊外表包有防滑胶层，以增加运输皮、网带与滚筒间的摩擦力；有效地传递圆周力；
3)传动部分：
传动部分包括电机、减速器、传动辊筒等
4)升降机构：
根据确定预压板的厚度（由工艺决定），来调整上排气装置与下排气装置之间的开档；入口开档的大小通过开启两只升降液压缸来实现，调整的高度应与铺装机铺装出来的板坯高低相适应。
5)调偏装置：
该设备共有四套调偏装置，都为油缸调偏装置，调偏装置都是位于张辊与压辊之间，工作原理是通过调偏装置中的导向辊的倾斜角度来完成。导向辊的一段是固定不动的，而另一端是可以移动的。导向辊的水平倾斜角度是由液压缸推动进行调节的[2]。
5、Y5516预压机下架结构问题
在Y5516预压机投入实际生产中后，发现在设备工作的时候，预压机机架刚性不足，从而导致板坯预压效果不理想，无法满足生产要求，使得中密度纤维板达不到生产标准。经过反复试验和分析，造成这一后果的原因是预压机下机架存在较大的结构缺陷，使设备在工作过程中出现问题。
- 在主压辊处的变形
设备工作过程中，主压辊处压力较大，主压辊边上是预压段机架和保压段机架的连接处，承载能力相对较差，而Y5516预压机下机架下方支撑立柱偏离主压辊较远距离，预压段机架和保压段机架连接处所受弯矩较大，因此预压段预压效果不太理想，从而使中密度纤维板无法满足生产标准。
- 在保压段机架的变形
为了安装排刷装置，在保压段下机架下方挖有槽，从而改变了下机架的受力结构，使之承载能力大大降低，在保压油缸压力的作用下，会使下机架挖槽处产生受力变形，最终不能满足中密度纤维板的生产要求。
- 保压油缸耳座与下机架连接的失效
在最初设计过程中，保压油缸耳座与下机架连接处，在最大限压力下，由于连接螺栓组不能满足承载要求。因此在外载荷的作用下，使得连接失效，将会造成不可预计的生产风险，对操作人员及设备存在着不可预知的危险。
6、有限元分析---ANSYS在预压机下机架结构优化中的应用
有限元方法是广泛用于解决应力分析、传热学、电磁学和流体力学等工程问题的数值方法。有限元分析的基本概念是用较简单的问题代替复杂的问题后再求解。它是将连续的结构离散成有限多个单元，并在每一个单元中设定有限数量的节点，将连续体看做是只在节点处相连续的一组单元的集合体，同时选定场函数的节点值作为基本未知量，并在第一单元中假设一个插值函数来表示单元中场函数的分布规律，进而利用弹性力学、固体力学、结构力学等力学中的变分原理去建立用以求解点未知量的有限元方程，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化成离散域中的有限自由度问题。求解后就可以利用解得的节点值和设定的差值函数来确定单元上以至整个集合上的场函数[5]。
而ANSYS就是基于有限元分析理论的一种广泛的商业套装工程分析软件。在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可以知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求[6]。譬如，一个长6米的工字形截面梁，截面高为0.42m，截面面积为0.0072㎡，截面惯性矩为2.108times;10^4，材料的弹性模量为3.0times;10^11Pa，两端简支，跨中受120N的力，使用有限元方法计算梁中点的挠度和支反力。在类似案例中我们就可以利用ANSYS软件进行受力分析。
所以为了保证预压机设备的性能和可靠性要求，在设备问题分析、结构优化过程中，本研究中将利用绘图软件先建立预压机下机架的三维模型，再将模型载入到ANSYS软件中，通过载荷等条件的确定，接下来就可以利用软件分析机架在工作载荷作用下的受力、变形情况等，根据生产标准，校核下机架及其零部件的强度是否满足生产标准，根据得出的数据和结论，进而完成对预压机下机架结构优化的设计。
五、预压机结构优化
所谓'优化'是指'最大化'或者'最小化'。一般而言，设计有两种主要的形式，即功能设计和优化设计。其中优化设计一般是基于如下这些标准来考虑的:成本费用、强度、尺寸、重量、可靠性、噪音以及性能等。在预压机下机架结构优化设计中，就是在考虑如何让预压机的强度'最大化'，从而是设备满足生产要求和安全[6]。
目前国内中密度纤维板生产线预压工段所采用的预压机或其它类似产品的结构大体上相同，只在上伏辊是否加压上有所不同，大致分为伏辊加压和不加压的两种类型。从每年生产5万msup3;中密度纤维板生产实践的运行效果来看，凡是伏辊不加压的，预压后板的厚度均不太稳定。而伏辊最后加压的，一般都能达到预想的板坯厚度，但设备的传动系统的负荷变化较大，从而导致设备的传动系统的机械磨损加剧。分析其原因，伏辊不加压类的预压结果之所以不可靠。主要是因为设备中部分加压结构是无效加压。对于这些无效加压机构应该予以取消，而伏辊加压类造成的机械磨损加剧原因则是由于传动干涉所致，因而对于造成干涉的多余传动，应该进行适当精简。简而言之，就是在保证预压机必要功能前提下，对其结构进行精简。
通过对预压机的结构简化，在保证满足生产标准的前提上，可以是设备重量减轻1/3，设备成本减少40%左右，由于对零部件的改进，大大提高了预压机的使用寿命[6][7]。
参考文献
[1]陆怀锋、张荣其.我国人造板连续压机的现状和发展前景.上海.上海人造板机器厂有限公司.2007
[2]镇江中福马有限公司.BY835/2Q连续式预压机使用说明书.2015.
[3]孙义刚.预压机结构与使用;中国人造板出版社.2015.
[4]上海人造板机器厂有限公司.中纤维铺装成型工段主要设备的使用和调整.林产工业.2008.
[5]丁毓峰.ANAYS 12.0有限元分析完全手册.北京.电子工业出版社.201
[6](美)Saeed Moaveni.有限元分析:ANSYS理论与应用.北京.电子工业出版社.2003
[7]西北工业大学机械原理及机械零部件研究室.机械设计（第八版）.北京；高等教育出版社.2006.
资料编号：[76749]
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
