热锯机锯片的分析研究及进锯机构的优化

摘要

热锯机是热轧车间重要的辅助设备，热锯机设计的优劣直接影响锯切钢材的质量。鞍钢大型厂经过改造，主要设备已达到国际先进水平，为了与这些先进设备相匹配，共同来提高产品的质量，必须对热锯机进行改进。从四连杆热锯机的结构上看，最重要的两部分就是锯片和进锯机构，这两部分最复杂，使用也最频繁，对锯切钢材的质量影响也最大。因此，对热锯机锯片和进锯机构的研究具有十分重要的意义。 首先，本课题采用理论研究和生产实验相结合的方法，研究了锯片减薄应用于生产的实际方法，发现薄锯片应用于生产具有多方面的优越性，具有生产实际意义。其次，用VisualBasic语言开发了钢轨和槽钢的锯切功率计算分析程序，为正确地选择锯片电机功率提供了参考。最后，为从理论上证明锯片减薄后强度的可靠性，同时为人们消除顾虑提供依据，运用ANSYS软件对锯片减薄前后进行了有限元分析；为找出锯片的应力分布规律，运用MATLAB软件对圆锯片上的等效应力沿径向进行多项式回归，得到了不同的应力回归曲线。由于目前对于锯片减薄的研究比较少，这方面的研究具有一定的探索性。 本课题应用最优化理论和方法对热锯机的进锯机构进行了优化研究。用VisualBasic语言开发出热锯机进锯机构通用优化分析软件，应用该软件对大型厂热锯机进锯机构进行了优化，得到了优化后的理想尺寸，为今后热锯机的改进提供了依据。此软件最大的特点是具有通用性和实用性，适用于目前国内任何尺寸的四连杆热锯机，这就为其它冶金企业四连杆热锯机的优化和设计提供了一个很好的参考。

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1研究背景

1.1.1热锯机概述

1.1.2研究热锯机锯片和进锯机构的必要性

1.2研究现状和发展前景

1.2.1国内现状

1.2.2国外现状

1.3存在的问题和解决的方案

1.4研究的目的和意义

1.5本课题的主要内容

第二章薄锯片厚度、夹盘直径的选择及校核

2.1圆锯片侧向刚度的概念

2.2圆锯片径向刚度的概念

2.3薄锯片的厚度及夹盘直径的选择

2.4薄锯片的强度分析

2.5薄锯片的刚度校核与分析

2.5.1薄锯片侧向刚度的校核

2.5.2薄锯片径向刚度(失稳)的分析

第三章薄锯片的生产实验研究

3.1实验设备与仪器

3.1.1 φ 1800四连杆式热锯机

3.1.2锯片装配

3.1.3实验仪器

3.1.4实验轧件

3.2实验方案

3.2.1实验设计

3.2.2实验方法

3.2.3实验数据处理

3.3实验结果及分析

3.3.1薄锯片与厚锯片耐用度及寿命的对比

3.3.2薄锯片与厚锯片的噪声比较

3.3.3薄锯片与厚锯片在锯切不等边角钢时的切头质量对比

3.3.4薄锯片与厚锯片的锯口比较

3.3.5薄锯片与厚锯片锯切总功率的比较分析

第四章厚、薄锯片的有限元分析

4.1有限元方法简介

4.1.1有限元法的发展历史

4.1.2有限元法的基本思想

4.2 ANSYS软件简介

4.2.1 ANSYS的组成

4.2.2 ANSYS的建模功能

4.2.3 ANSYS的结构静力分析功能

4.3锯片的选择及锯切力的确定

4.3.1锯片的选择

4.3.2锯切力的确定

4.4锯片实体模型的建立

4.4.1锯片模型的简化原则

4.4.2单元及材料的选用

4.4.3建立锯片模型与网格划分

4.5定义边界条件及求解

4.5.1位移边界条件的确定

4.5.2载荷的确定

4.5.3定义边界条件及求解的过程

4.6计算结果及分析

4.6.1锯片的等效应力云图

4.6.2厚、薄锯片计算结果的比较和分析

4.6.3沿锯片径向等效应力分布的研究

第五章锯机进锯机构的优化研究

5.1优化的基本概念

5.1.1优化设计的数学模型

5.1.2优化设计的数学基础

5.1.3无约束问题的优化方法

5.1.4约束问题的优化方法

5.2进锯机构的运动学分析

5.2.1确定从动摆杆的位置角

5.2.2确定连杆的位置角

5.2.3确定连杆、从动摆杆的回转速度

5.2.4确定锯轴中心轨迹坐标及速度

5.3锯机进锯机构的参数优化

5.3.1优化数学模型的建立

5.3.2优化方法的选择及程序流程图

5.4程序的实现方法

5.4.1软件开发环境

5.4.2软件系统结构及功能

5.5优化计算实例分析与结果

5.5.1程序界面参数说明

5.5.2程序优化分析过程

5.5.3程序优化结果

第六章结论

参考文献

致谢