1本文采用有限元分析軟件ANSYS，通過建立三維全尺寸的液壓油缸結構模型，并針對性的提出對應的改造方案，以保證該拉矯機安全可靠生產。
　　2主液壓油缸的載荷能力分析

　　2. 1油缸失效特征

　　該煉鋼廠的大方坯連鑄機的幾臺拉矯機主液壓油缸頻繁發生油缸緊固螺栓斷裂事故，其斷裂現象如下：在穩定生產期間或在送到引錠桿期間，均出現螺栓斷裂；斷裂時，通常為8根全斷，無法明確那一根先斷；油缸為DAN IEL I公司提供的組合式油缸。

　　基于此，本次對油缸的工作載荷特征進行整體分析，尋找該螺栓斷裂的主要根源。

　　2. 2油缸載荷特性分析

　　1）主壓下油缸對于拉矯機來說，其作用主要用于控制拉矯機上下夾送輥對鑄坯的垂直壓坯力，實現對鑄坯的夾持力、拉矯力以及動態輕壓下。

　　2）這種特殊結構具有如下特征：（1）油缸活塞桿與上夾送輥的壓下框架之間采用同軸連接形式，確保在寬度方向上油缸活塞桿不會受到過大的彎矩；（2）垂直的四根導桿直接承受鑄流方向的拉坯阻力的橫向作用，確�；钊麠U僅承受垂直方向的鼓肚力；（3）油缸活塞桿連接軸之間采用一個弧形的軸瓦，能很好的消除在鑄流方向上彎矩力傳遞效應，避免油缸活塞桿在鑄流方向承受過大的彎矩。

　　3）油缸本體載荷分析：可知，主液壓油缸的結構特征如下：（1）油缸整體通過底部連接圓盤與拉矯機的上框架進行連接固定；（2）圓筒突臺、底部法蘭以及底部連接圓盤之間僅通過八根緊固螺栓進行預緊力連接；（3）緊固螺栓所承受的載荷力水平僅為緊固力與液壓缸的油壓力之和。

　　根據以上結構分析結果，可采用有限元分析軟件ANSYS對油缸本體進行有限元建模。

　　2. 3有限元建模

　　1）基于油缸載荷的對稱特征，為提高計算效率，本次建立模型為油缸實體的1 /4三維實體1∶1模型。

　　2）為確保油缸接觸模型與實物具有良好的受力一致性，模型中建立了多個非線性接觸對，以模擬實際油缸的接觸傳力特征，主要如下：（1）活塞桿的桿外壁面與底部法蘭的內壁面之間建立接觸對；（2）活塞桿的活塞外壁面與油缸中部圓筒的內壁面之間建立接觸對；（3） 1 /4模型中含有的兩根緊固螺栓的螺桿外壁面以及螺帽的端面均建立接觸對。

　　同時，為模擬實際緊固螺栓的預緊力作用，在模具模型的邊界條件中施加額定的預緊力。同時本模型采用三維實體單元Solide45，所有接觸截面均采用Contact174與target170單元，所有剖分面均加載對稱邊界條件。

　　2. 4有限元結果分析

　　根據螺栓的預緊特征設置對應的邊界條件載荷，同時在液壓油缸內施加最大的實際工作載荷16MPa，可得各連接結構的三維應力分布云圖，具體如下：1）緊固螺栓受力：最大應力水平為551MPa，分布在螺桿與螺母連接部位；2）底部連接圓盤：連接圓盤的最大應力水平為278MPa，分布在螺孔區域；3）底部法蘭：最大應力水平為56. 9MPa，分布在螺孔區域與外表面的連接區域；4）油缸中部圓筒：最大應力水平為484MPa，主要分布在螺孔接觸區域。

　　3油缸結構改造建議

　　基于分析結果可知緊固螺栓發生斷裂的可能性最高，一旦油壓達到16MPa，其應力水平達到甚至超過螺栓本身的強度極限，必然發生斷裂。且其中任何一根發生斷裂后，剩余的7根必須承載以前8根的載荷水平，因此在實際情況中，一旦斷裂，必然8根一齊斷裂。根據本次分析結果，對設計提出如下改進建議：1）增大圓筒突臺的高度，為配套突臺高度的增大，同時必須增大底部法蘭的外圍直徑值，其目的是增大緊固螺栓的螺栓直徑，增大配套螺栓孔直徑，從而降低了螺栓的整體工作應力水平與螺栓孔區域應力水平，降低斷裂可能；2）將底部法蘭與底部圓盤加工為一個整體（整體鑄造） ，同時增大圓筒突臺的外圍直徑尺寸，其目的是降低螺桿連接件的數量，提高螺桿承載的穩定性（可能受加工工藝難度的限制） ；3）在油缸裝配時，檢驗8根緊固螺栓的預緊力水平是否一致，盡量杜絕預緊力差異較大的可能性；供應商在本次改進建議下對油缸進行了對應的結構改造并重新在現場使用，通過這幾個月的使用效果發現：改造后油缸沒有一個發生斷裂失效。由此可知，本次分析為大方坯拉矯機的穩定生產提供了直接的理論支撐，同時，本次分析為鑄機拉矯機主液壓油缸的能力分析計算提供了一種科學的校核方式。