大型轧机AGC伺服油缸结构疲劳研究

徐光月 马秀坤 何亚峰

摘 要：分析了大型轧机AGC伺服油缸的主要失效形式，其中最严重的失效形式为缸筒疲劳破坏。针对AGC伺服油缸缸筒结构，使用Creo软件三维建模，并基于有限元计算模块Creo Simulate对其应力分布进行有限元分析，然后基于疲劳分析软件FEMFAT对缸筒的疲劳强度进行评估。该计算方法模拟AGC伺服油缸工作的动态疲劳工况，为优化设计提供了理论依据，使整个设备更加安全可靠，保证了轧钢生产线的稳定运行。

关键词：AGC;油缸;疲劳;有限元;FEMFAT

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轧机AGC（Automatic Gauge Control）伺服液压缸是将液压能转变为机械能的液压执行元件，也是针对轧制力变化实施厚度调节的一种快速精确定位装置[1]。一条连轧线有多组AGC伺服液压缸，连续工作使板带达到需要的厚度及公差。AGC伺服油缸工况恶劣，一直处于高温、水汽、灰尘、冲击、持续动载环境之中，而缸筒疲劳开裂是油缸最严重的失效形式，将直接导致生产中断甚至造成安全隐患。

目前AGC伺服油缸设计制造大部分虽已国产化，但主要停留在模仿阶段。目前设计计算大部分靠经验，国内也有个别厂家对缸筒的疲劳失效进行了研究，如韶关液压件厂有限公司的涂晨于2017年7月提出一种方法，先使用有限元软件ANSYS计算出静态最大应力值，然后基于米塞斯应力，用材料疲劳强度的经验公式进行评估[2]。但这种方法在三维设计优化后，需要重新导入有限元进行计算，在两种软件之间切换，工作效率会降低;并且在疲劳评估时只简单地使用了疲劳强度的经验公式，并没有考虑到零件的表面粗造度、应力梯度、尺寸、循环周期等因素的影响。……