Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Salimi,Mahmoud Kadkhodaei
محمود سلیمی (استاد راهنما) محمود کدخدایی الیادرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Zaghian
مجید زاغیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Stress analysis of an Expanding Coiling Mandrel as a Tension Reel
Tension reels are widely used as an exit-side winding system for continuous rolling mill lines to make coils by winding the strip onto a mandrel. A hydraulic cylinder expands a segmented mandrel, and a clamping mechanism causes the strip to be gripped over the mandrel at the same time. The whole components are mounted on the exit shaft of a gearbox whose power is provided by an electric motor. Parts of the driving gearbox of the mandrel are considered by exerting the torque which is provided by an electric motor. Bending and Contact stresses in Gears were derived and the safety factor of each gear was computed. Also fatigue failure of shafts of the gearbox was considered and the safety factors were considered. Finally The Bearings life was computed. Finite element analysis for all the mechanical components of the mandrel is done by using ABAQUS. As there are several statically-indeterminate mechanisms within the mandrel, usual solution methods are not capable of predicting stress and strain fields for all parts. The idea of substituting the two-force members with elastic linear springs is proposed in the present work. To estimate the longitudinal stiffness of each two-force member, the member is subjected to a longitudinal force to measure the corresponding displacement while the rest of the mechanism is assumed to be in stress-free conditions. Then the total nodal forces and displacements due to the presence of all members are obtained by dynamic simulation of the whole mechanism containing some linear springs instead of the actual two-force members in Autodesk Inventor, and the nodal forces are applied on the corresponding nodes in the primary ABAQUS model. Comparison of the results obtained using this method for selected mechanisms with known solutions shows good accuracy of the method. In addition, in analysis of the mandrel parts only part that needed modification was the spring box package. This part was found to fail under critical loading condition. An optimization problem was defined in which goal function was minimizing the shear in the inner face of the spring, considering geometrical constraints of the part. Using the varying value of stresses in all parts, static and fatigue failure criteria are evaluated for different components to find the critical elements. These data may be used in manufacturing of the components of the tension reel. Key Words Tension reel, Stress analysis, rolling mill, expandable mandrel, optimization, coiler
با توجه به اهمیت بسزای صنعت فولاد در کشور و همچنین عدم انتقال دانش فنی تجهیزات مهم و اساسی این صنعت توسط شرکتهای سازنده، نیاز شدیدی به کسب دانش فنی طراحی تجهیزات و بومی‌سازی تکنولوژی‌های آن‌ها می‌باشد..مجموعه تنشن ریل از یک مجموعه محرک (جعبه‌دنده)، مندرل قابل انقباض و مجموعه گازگیری ورق تشکیل شده‌است، که در مراحل مختلف و طی فرآیند کار، قطر این مندرل تغییر کرده و آماده ورق‌پیچی یا تحویل کلاف می‌گردد. در این پروژه پس از بررسی طرح‌های موجود برای مکانیزم این مجموعه، کلیه نقشه‌های دو‌بعدی ارائه شده برای دستگاه موجود در مجتمع فولاد مبارکه در نرم‌افزار مناسب به صورت سه‌بعدی شبیه‌سازی گردید. پس از شناخت وظیفه هر قطعه، قطعاتمکانیزم بر اساس شرایط بار‌گذاری موجود،مورد بررسی و آنالیز تنشاستاتیکی و خستگی قرار می‌گیرند. در طول مراحل مختلف بررسی، تحلیل‌ها با مشکلات جدی روبرو گردید که برای حل این مشکلات نیاز به ارائه راه‌حل های ابتکاری بود و صحت روشهای ارائه‌شده با حل مجدد مکانیزم‌های شناخته‌شده تایید گردید. همچنین در مراحل تحلیل به‌منظور بررسی نیرو‌های ناشی از کلاف روی مندرل روش‌های گوناگونی استفاده گردید و در نهایت روش مناسب برای این مسأله ارائه گردید. در حقیقت این تحقیق گام نخست در راستای رسیدن به هدف بومی‌سازی طراحی و ساخت تجهیز تنشن‌ریل می‌باشد که در مراحل بعدی بتوان طراحی این مجموعه را در پیش گرفت. کلمات کلیدی: تنشن ریل، قرقره کشش، آنالیز تنش، بهینه‌سازی، مندرل قابل انقباض

ارتقاء امنیت وب با وف بومی