短应力线结构对机械强度影响分析

摘 要：短应力线结构对机械强度的影响受着非常多因素的影响，因此，在开发阶段就应该对其充分剖析。本文就针对短应力线结构来分析，通过比较具体的轧机来分析当前其对机械的强度，从而更加合理地分析出短应力线结构到底对机械强度有着那些影响。因此，着重对立柱斜楔孔的斜度与强度的影响作为分析的重点，逐一分析出其他几种因素对强度的影响，比如结构形式、连接方式的变化都会对机械强度产生一定的影响，以及如何才能避免这些影响导致机械强度不足则是设计师们以后研究的方向。同时本文也为工业机械发展中机械的制作提出了短应力线结构这一看法，以期能够从不同角度来分析机械强度并做好相关的理论依据，这也填补了当前改领域的空白。

关键词：短应力线结构；机械强度；斜楔孔斜度

1.立柱斜楔孔的斜度与强度的影响

一个机械如果能够达到正常的运转，其中机架的作用是不容小觑的，它不仅需要足够的精度，还需要一定的强度。短应力线轧机主要结构包括辊系，压下装置，轴向整装置，机架和导卫装置等。我们从短应力线轧机机架的分析上来看，强度的作用力在于立柱斜楔孔的倾斜程度上。以短应力线轧机机构受力情况分析（如图1-1）可以得出结果。1为上轴承座，2为机架立柱，3为上轧辊，4为机架下横梁，5为下轧辊，6为下轴承座。从各个作用力的分析上来看，垂直力R对通过斜楔面来达到对作用面也就是立柱产生的不同方向的作用力F。5也就是下辊轴承座在垂直力R的作用下产生的力可以使得立柱的上部会沿着窗口靠近。从侧面来看，T作为立柱和上辊轴承座之间的作用力，其实不固定的，因此需要对其进行求解而得出相应的值。它的值是由机架立柱挠区和下横梁挠区相加的和来体现轴承座与两立柱间的间隙。经过卡式定理和材料力学公式可以得出不同的公程式，由材料力学的角度来看，当斜楔对立柱的产生水平分力时，则立柱斜楔孔是为斜楔对立足垂直分力的角度的函数，最后求出T值后，分析出弯矩图的形状，就可以显而易见的发现当立柱的危险断面倾向于斜楔孔时，则说明应力较为集中，断面的可能性较小。之后对弯矩和力矩分别计算后最后可以说明斜楔孔的作用。当短应力线轧机机构立柱存在斜楔孔时，就会存在较为轻微的断面，最终的可以说明，斜楔孔在立柱上的作用是能够集中最大的应力出，英雌就应该对上辊轴乘坐和立柱连接斜楔孔的斜口反开。当斜楔孔斜度在立柱和下横梁作用时显示出当斜度不同，应力值也就随着变化，斜度的产生直接影响着应力值的大小，因此，斜楔斜度是影响短应力线轧机机架的重要原因之一。

剖面 简略图

图1-1 短应力线结构的机架受力图

2.综合因素对强度的影响

2.1立柱在作用力下的断面来看，当短应力线在起重作用的力明显要比其他结构形式的力要小的多，尤其是立柱和衡量交界处，更是在短应力线上的集合点，同时受到各个作用力的影响下产生一定的惯性作用力，集中在容易毁坏之处，从而完善应力的作用，明显增加了立柱的强度。

2.2短应力线结构所制作的轧机但从下横梁的作用来说，应力值比其他结构形式下的应力值要大的多，在机械开发设计阶段就应该有意识的在下横梁出加以提高抗弯刚度，以保证其能够承受应力的作用。比如我们可以从垂直力R是直接从斜楔修改后的结构上来达到上横梁与下横梁两者作用点，从而把力对半分成之间作用于下横梁，避免应力值过于集中。

2.3机架机构形式也会对强度产生影响

当上辊轴承座与立柱相连接的斜楔孔按照反方向开孔后，就会使得T的公程式发生变化，根据既得的公程式可知，在T值出现最大时表明间隙的程度则越大，相反则是越小，并且把既得的值放入公式中我们可以发现T值出现负数，这也就表明了立柱就会出现外翻的情况，T的作用力也就不存在，因此，要采取在立柱上加入技改，避免这一现象的产生，从而增强了强度。

2.4在以上几种说明短应力线结构对轧机强度的影响之外，它还能通过结构形式、各个部件之间的连接方式，以及其他部分形式之间的改变都会对强度产生影响的影响，因此，在开发设计阶段，短应力不仅能够提高刚度，还能对其采用较为科学的建构方式，来保证其的强度适应于实践工作中，保障了使用寿命。

总结

本文虽然依据轧机这一具体机械来对短应力对机械的强度影响来分析，但是笔者认为，轧机作为一种应用短应力较为纯熟的机械，具有一定的代表性。强度的提高，不仅能够提升机械的使用寿命，还保证了其能够在日常运作中顺利进行。一个小小的斜楔孔斜度就能影响到机械的强度，更何况是改变其各个部分之间的连接方式或是采用不同的结构方式来对短应力作用。短应力线结构作用于机械强度上，主要是在开发设计阶段完成，如何才能既能保证精度、刚度、还能保证一定的强度，首先设计人员就应该提高自身的专业知识，从各个不同的角度、不同思路、不同思路来明确当前短应力线结构使用在机械强度上的作用，再则就是在生产制造中一定严格按照图纸，避免实物与设计图稿之间存在的误差。

参考文献：

[1]窦建琳.短应力线轧机主要承载件的设计及有限元分析[D].北京工业大学，2007.6

[2]徐广红，付群峰，陈显勇. 短应力线轧机机架强度计算分析[J].南方冶金学院学报，1994（4）：263-269

[3]白建光.棒线材短应力线精轧机刚度的分析与研究.机械工程师，2010（10）：139-140

作者简介：刘靖（1985-），男，辽宁盘锦人，东北大学设计研究院（有限公司）助理工程师，研究方向：铝电解工艺设备。