卷取机旋转油缸损坏原因分析及设计优化

简介

本论文主要解决宝钢股份某热拉伸平整机组卷取机旋转油缸活塞杆断裂的问题。简要介绍了此机组卷取机旋转油缸结构和工作原理,通过对旋转油缸以及活塞杆一系列数据进行现场测绘、理化检测、有限元分析,旋转油缸活塞杆断裂的主要原因是活塞杆与芯轴拉杆结合处,倒角过小,容易造成应力集中,这个从多次的有限元分析中可以明显看到,此处的安全系数往往最低;材质选型时采用C45E+H+N(45#钢正火)的棒材,二次加工后活塞杆最小处加工到直径Ф80 mm,按照国内生产工艺,此时应该做调质(淬火+回火)等热处理,但是厂家未做相应的热处理,且厂家提供的棒材材质报告值明显与金属材料理化检测值存在差距。本文提出设计改进措施旋转油缸活塞杆材质进行优化改进,采用材质42CrMo4+QT(调质处理),原先芯轴膨胀时的应力集中点倒角由R1修改为R8(与之配套的联轴器倒角做相应的调整);优化卷取机芯轴膨胀时候的液压压力(参考以往硅钢同类机组,芯轴膨胀压力设定为10 MPa),优化后的卷取机芯轴膨胀情况进行了有限元分析,使用安全系数大大地提高,证明新设计的活塞杆是安全可靠的。后续生产跟踪结果证明卷取机旋转油缸活塞杆断裂问题得到很好的解决,提高了机组卷取机的稳定性和可靠性。