新型启停式曲柄飞剪机的设计研究

摘要

飞剪机是一种重要的冶金设备，通常用在轧钢车间来对轧件进行切头、去尾、事故碎断或将轧件剪切成定尺长度。本文主要是以承德钢厂棒材车间粗轧后飞剪的设计和控制过程为基础进行的研究。 如何利用零部件的转动惯量进行剪切是飞剪设计者所要首先考虑的问题，大多数启停式飞剪机的设计都是直接利用零部件的等效转动惯量或者在高速轴上加入飞轮来增加系统的转动惯量。本文采用了一种新的方法，将飞轮、高速轴通过内外齿套和一套换档机构进行分离或结合。当剪切小断面时，高速轴转动但飞轮不动而剪切大断面时将飞轮切入，利用其储存的能量进行剪切，这样既能满足剪切需要，又能降低能耗并减轻设备的重量。 飞剪机的设计过程很复杂，首先根据飞剪机在整个轧线中的位置来确定飞剪机的功能以及设计合理的传动方案，其次，根据用户提出的具体剪切参数进行力能参数的分析计算、电机的选择、齿轮箱的设计以及整机的在线电气控制设计等。 设计过程中需要大量的计算，运用现有软件进行辅助设计，不仅节约了时间，也提高了结果的准确性。通过使用三维软件对零部件进行建模，对飞剪本体、曲柄连杆机构进行装配和运动模拟，对零部件进行干涉检查，从而大大减少了出错的机率并节约了成本。采用ANSYS软件对曲柄进行有限元分析，进而优化曲柄结构，改善受力状况。 本次研究设计的飞剪机经过加工制造，已经应用在了生产线上。实践证明此次设计是成功的，满足了飞剪机的功能性和经济性的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究概况及发展趋势

1.3课题研究方法

1.4课题研究的主要内容

1.5本章小结

2飞剪机方案设计和运动学分析

2.1小型棒线材生产线的轧制工艺流程

2.2飞剪机功能要求

2.2.1飞剪机功能

2.2.2飞剪机正常工作要求

2.3飞剪机方案设计

2.3.1飞剪机总体方案分析

2.3.2飞剪机传动方案分析

2.3.3飞剪机剪切机构设计

2.3.4飞剪机传动结构设计

2.4飞剪机运动学分析

2.4.1曲柄回转半径计算

2.4.2切头时剪刃转速计算

2.4.3切尾时剪刃转速计算

2.4.4剪切初始角计算

2.4.5飞剪机主轴转速计算

2.5本章小结

3飞剪机动力学分析计算

3.1剪切机构受力分析

3.2剪切机构力的计算

3.2.1垂直剪切力计算

3.2.2水平作用力计算

3.2.3水平动载荷计算

3.2.4水平方向总作用力计算

3.3主轴剪切力矩和电机功率计算

3.3.1飞剪主轴上剪切力矩计算

3.3.2电动机功率计算

3.4电动机能力校核

3.4.1电机速度降校核

3.4.2电机启动能力校核

3.5本章小结

4飞剪机零部件设计及校核

4.1联轴器、制动器选择计算

4.1.1联轴器选择计算

4.1.2制动器选择

4.2飞剪机本体设计

4.2.1齿轮箱输入转速确定

4.2.2齿轮箱速比分配

4.2.3飞剪机齿轮箱要求

4.2.4齿轮箱零部件设计计算

4.2.5飞剪本体图纸设计和技术要求

4.2.6飞剪本体零部件装配及运动模拟

4.3飞剪换档机构机以及导卫设计

4.4曲柄的有限元分析

4.5飞剪机润滑系统设计

4.5.1稀油润滑系统

4.5.2干油润滑系统

4.6剪刃侧隙调整和调整机构

4.6.1剪刃垂直重叠量调整

4.6.2剪刃侧隙调整

4.7本章小结

5飞剪机控制系统

5.1飞剪机控制原理

5.1.1粗轧飞剪前后设备对电气控制要求

5.1.2控制工艺要求

5.1.3控制系统硬件配置

5.1.4控制原理

5.2剪刃位置控制

5.2.1剪刃位置控制原理

5.2.2间隙补偿

5.2.3剪刃复位控制

5.3剪切精度分析

5.4本章小结

结论

参考文献

附录A 飞剪机本体成品图

致谢