100x3200卷板機(jī)如何對(duì)上輥進(jìn)行擾度分析載荷

100x3200卷板機(jī)是將船用鋼板卷制成圓弧形或錐弧形（如船舷、船身的加工）的專用成形裝備，是船舶行業(yè)必不可缺的關(guān)鍵設(shè)備，數(shù)控卷板機(jī)是建造大型船舶、航空母艦必須自主研發(fā)的高檔數(shù)控機(jī)床，是為保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防安全而必須自主研發(fā)的重大裝備。板材在被卷制過程中要克服板材的撓曲變形受力、彈性載荷極限力和塑性極限力引起的綜合載荷。而卷制力是通過上輥來施加的，由于上輥不是絕對(duì)意義上的剛體，會(huì)在自重和工作載荷作用下變形，這將影響卷板精度，則需要對(duì)上輥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

            而對(duì)于100x3200上輥的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，傳統(tǒng)上一般憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，效率低；若通過卷制實(shí)驗(yàn)的方法實(shí)測(cè)上輥的撓度變化來尋找最佳的優(yōu)化方案，成本和工作量無疑是相當(dāng)大。目前很多學(xué)者通過虛梁法、有限差分法、積分法等，大量研究揭示了棍子的軸向撓曲變形。在減小上輥的撓曲變形，提高卷板精度方面，國(guó)內(nèi)外也進(jìn)行了大量研究，通過改進(jìn)上輥的結(jié)構(gòu)尺寸提高上棍的抗彎剛度，在一定程度上減小了撓曲變形問題，但由于上輥材料和重量的制約，并沒有從根本上解決撓曲變形問題 。

  從100x3200卷板機(jī)工作原理得知，動(dòng)力部分電機(jī)驅(qū)動(dòng)上輥旋轉(zhuǎn)，上輥下壓并超過材料的屈服極限時(shí)，板料便產(chǎn)生塑性變形。數(shù)控卷板機(jī)現(xiàn)在用逆推法，對(duì)上輥進(jìn)行受力分析，上輥受到卷制鋼板對(duì)其反作用力，即上輥(上輥直徑為Φ320mm)在12m范圍受到均布載荷為225kN·m－1。分析在此均布載荷作用下上輥的撓度分布。可以得知，上輥受到均布載荷225kN·m－1時(shí)，其撓度為372mm。而上輥身長(zhǎng)為13500mm，千分之一即撓度為13.5mm。現(xiàn)在用上輥均布載荷得到的撓度減去上輥允許的最大撓度值，372－13.5=358.5mm，也就是上輥在受到上橫梁6個(gè)集中力的情況下。

           最小撓度值為358.5mm。3.2上輥的6個(gè)集中受力上輥下表面受到卷制鋼板的均布載荷，通過卷制鋼板的板寬、板厚、最小彎曲直徑及鋼板的屈服極限這4個(gè)條件，可以計(jì)算上輥受力為2700kN，根據(jù)力平衡方程，需要6個(gè)支撐點(diǎn)來平衡這個(gè)力，所以6個(gè)力之和為2700kN。通過圖2b可以看出，上輥共受到6個(gè)集中力載荷，大小未知，屬于超靜定問題，很難計(jì)算出每個(gè)支撐力的大小，但左右為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以6個(gè)力簡(jiǎn)化為2×F1+2×F2+2×F3=2700kN。利用ANSYS做實(shí)驗(yàn)?zāi)M，通過6個(gè)點(diǎn)支撐，即上輥受到6個(gè)集中力，使得上輥撓度值大于等于358.5mm。