刘丽秋

（河套学院机电工程系，内蒙古 巴彦淖尔 015000）

摘 要 ：利用三维建模软件SolidWorks建立板坯定宽几何模型，并在有限元分析软件ANSYS/ LS-DYNA中模拟板坯定宽全过程

分别研究了不同侧压量与不同板坯宽度对板坯侧压冲击力的影响，利用MATLAB软件进行曲线回归，得到了板坯侧压冲击力的变化规律及其与侧压冲击力和板坯宽度之间的函数表达式，进而得到板坯侧压冲击力与相对侧压量之间的函数表达式。

结果表明，相对侧压量和最大侧压冲击力基本呈单调递增关系，为保证在实际工作过程中能够实现对板坯的稳定侧压，应尽量选取较小的相对侧压量，以防止侧压冲击力过大而造成设备故障。

关键词 ：有限元分析；板坯定宽；轧制力；应力状态

中图分类号：TH112；TF305 文献标识码：A 文章编号：18-1511007(2018)03-0092-07

板坯大侧压定宽压力机作为热轧带钢生产中的一种新型在线调宽技术，与传统立辊调宽技术相比，其具有调宽精度高、能耗低、侧压量大、头尾切损量少等特点。

但因其改变了板坯与变形工具的接触形式，使得板坯的变形过程由立辊轧制时的稳态变形过程变为侧压模块拍击时的非稳态变形过程 ^[1-4]，而且在实际生产过程中，最大侧压冲击力对于机构能否稳定工作以及机构的使用寿命都会带来很大影响。

因此，有必要对模块的运动规律及板坯侧压冲击力的大小进行分析研究，进而为生产现场定制板坯规程以及改善板坯质量提供理论依据。

1 定宽压力机机构组成及工作原理

SSP定宽压力机在结构特点上有别于其他同类设备，属于起—停式调宽模式，在结构上主要包括侧压机构和定宽机构两个部分，其中侧压机构如图1所示，它是由两个曲柄滑块机构及摆杆组成，侧压模块固定在滑架上，通过机构运动将主电机的回转运动转变为定宽机侧压模块的往复运动，从而实现对板坯的侧压。表1为SSP定宽机主要技术参数。

在起—停式调宽模式下，板坯的压缩和传送动作单独进行操作，使板坯与侧压模块的相对位置能够实现精确定位。

在侧压过程中，侧压模块按照一定的运动规律进行往复运动，其中，当两个侧压模块从相对的方向挤压板坯的边部时板坯不动，而当模块离开板坯时，板坯向前进一个行程，使没有减宽的部分进入到模块侧压范围内，如此反复，直到板坯全长通过压力机 ^[5]。

2基于虚拟样机的起—停式定宽压力机运动学仿真

2.1 多刚体虚拟样机模型的建立

由于动力学仿真软件ADAMS对于复杂模型的构建能力略逊于专业实体建模软件，所以，在充分了解起—停式定宽压力机侧压机构组成及工作原理的基础上，利用专业建模软件SolidWorks创建侧压机构各组成零部件的实体模型，并完成整体装配。

由于定宽压力机的实际尺寸较大，模型较为复杂，为了便于分析和计算，在不影响运动精度的前提下可对其进行适当简化。

由侧压机构简图可知，其主要由底座、偏心轮、侧压连杆、滑架、侧压模块及摆杆组成，现在Solidworks环境下建立其三维实体模型，并将三维实体模型导入ADAMS中。

在ADAMS中，首先，设置系统单位及重力方向，赋予各零部件质量、材料等参数；其次，根据侧压机构各零部件间的连接方式及相对运动情况对模型添加运动副，并对其进行检验，以保证仿真过程顺利进行，具体模型如图2.1所示。

2.2运动学仿真结果分析

在空载状态下，对定宽压力机的主曲柄施加旋转驱动，主曲柄转速取42r/min，即252deg/sec，可得到侧压模块的运动规律，如图2.2（a）（b）所示。其中，将仿真时间设置为5s，载荷步数为50， X方向为轧制方向，

Y为板坯步进方向。

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