2 000 t压力机横梁结构强度及动态特性分析

任志江

(新筑公司 搅拌机械研究所，成都 611430)

在机械制造中，压力机广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。目前压力机的结构设计仍然是采用传统设计方法:即利用材料力学简化计算与经验设计相结合的方法。虽然实践证明具有一定的可靠性，但仍然存在许多弊端:如设计周期长，机构组件冗余，结构笨重且用材量大，成本高，效益低［1～2］。压力机横梁是压力机的重要组成部件，在冲击作用下，其强度和刚度是设计所关注的重点。有限元法在结构中的应用为大型复杂结构件的结构分析提供了一种高效、精确的分析方法［3］。本文采用有限元法以某企业开发的公称压力为2 000 t压力机横梁为研究对象，对该型压力机横梁进行结构强度计算和模态分析，为车架改进优化提供理论依据及基础数据。

1 压力机横梁有限元模型

1．1 横梁CAD模型及技术参数

该型压力机横梁由3部分构成:中间横梁及与中间横梁两端相配的上支座，采用焊接连接，如图1所示。横梁通过上支座与压力机立柱螺栓连接。在建立横梁总成模型时，采用国标统一标准单位。

图1 压力横梁几何模型

从图1中可以看出，该型压力机横梁总成为钢板焊接而成的箱型结构，结构上完全对称，其总长(Z方向)为9．02 m，总宽(Y方向)为2．01 m，总高(X方向)为3．928 m。材料均采用CCSDH32高强度船板用钢，材料密度为7．88×103kg/m3，抗拉强度为440～570 MPa，杨氏模量为2．1×1 011 Pa，泊松比为0．29［4］;中间横梁总质量为 23．92 t，单个上支座质量 18．34 t，整个横梁总成总质量为 60．6 t。

1．2 单元选择及模型离散

本文借助ANSYS Workbench12．1分析计算，考虑求解精度、计算时间和对计算机硬件要求，选择软件默认的Solid186单元离散该横梁。……