卷板机工作辊的受力分析

 数控卷板机受力的理论研究主要集中于卷制力以及板材的回弹等的理论计算上，并没有考虑上下辊的受力变形。所以针对上梁理论受力情况的研究是很有必要的。数控卷板机本文以WEF11K－40×12500船用数控卷板机为对象，从材料力学角度出发，以上辊挠度为中间量，利用积分法和叠加法，求解上梁各个部位的受力情况;在理论计算结果的基础上，利用Ansys软件对上梁进行有限元分析，并将该结果与经验数据进行对比，以验证计算结果和计算方法的合理性。按照经验，上梁的受力分析图如图2所示，上辊的受力分析如图3所示。其中P表示支承辊座对上梁的作用力;P2表示上辊轴承座对上梁的作用力;P表示上梁与机架的连接处对上梁的作用力。

           数控卷板机上辊的受力情况关于中心截面对称，其中P1表示上辊轴承座对上辊的作用力;P2、P3和P4表示支承辊座对上辊的作用力;q表示板件作用于上辊的均布载荷;另外上辊所受的重力没有在图中标出。由于上辊受到向上的均布载荷的作用会产生向上的弯曲，所以增加了支承辊来施加向下的载荷加以平衡。在支承辊的作用下，支承辊作用点处上辊的挠度基本为0，这样可利用积分法计算出所有分力在6个支承辊位置的挠度，再进行矢量叠加，令叠加值在6个支承辊位置为0，从而可以求出支承辊对上辊的作用力;再根据竖直方向的力的平衡方程可以求出轴承座的受力。

 数控卷板机目前许多厂家在进行产品结构的调整中,为了更好地满足市场需要,需对三辊卷板机进行技术改造。因而要重新对该设备进行力学方面的设计分析,数控卷板机重新确定其结构主参数及电机功率等,使该设备的生产能力更加优化、合理,从而达到高效、安全,并具有一定的社会效益和良好的经济效益。结构及力学分析从结构特点上来看三辊卷板机主要由1个上辊及2个下辊呈宝塔形状组成。用该设备加工圆(弧)形工件时,由上辊垂直向下移动的同时进行转动,对工件(即钢板)产生向下的压力P力。P力必须克服钢板的屈服强度,使其产生弯曲变形。2个下辊则向同一方向进行转动,从而移动钢板,将其加工成一定曲率半径的圆(弧)形工件。

        因此为了确定P力,我们完全可以将被加工钢板看作为一简支梁,从而有P力对钢板的最大弯矩的大小只取决于工件的厚度?和宽度b,从而可以确定其两下辊之间的距离l。取上辊为分析对象,将P力看作是作用于上辊的一个均布载荷,故上辊就成了一个简支梁,如图2所示。其加工能力的大小完全取决于能加工工件的最大厚度及宽度,如超出了这个限度,就被视为超出了设计能力。工件经加工成型所得的曲度完全取决于上下辊的相对位置;当钢板的材料及厚度一致时,上下辊的相对位置越近,则加工的曲度就越大,反之则越小;若上下相对位置固定不变时,所加工的钢板越厚或越软,则加工得到的曲度也就越大,反之则越小,其曲率半径完全由加工工件曲率半径而定。