E的400T冷剪机的飞轮优化设计.pdfVIP

第27卷第6期 机 械 设 计 V01．27 No．6 2010年 6月 JOURNALOFMACHINEDESIGN Jun． 2010 基于Pro／E的400t冷剪机的飞轮优化设计 马希青，李石妍，李河宗，黄素霞 (河北工程大学 机电工程学院，河北 邯郸 O560381 摘要：冷剪机是冶金行业轧钢生产工艺中用于剪切定尺棒材的机械设备。由于冷剪机在工作过程中存在着巨大的 尖峰载荷，所以在动力传递路线的高速轴上需要安装一飞轮。而合理设计飞轮的大小及其转动惯量是降低 电机所需功 率，改善机械传动构件和电机工作状况的关键。文中通过建立机构剪切模型，对所需飞轮的转动惯量进行了计算。在此 基础上，利用Pro／E对飞轮进行 了三维实体造型和结构优化设计，可直接获得飞轮的转动惯量。经比较，二者在数值上 非常接近，表明文中的设计与计算方法是正确的。通过对飞轮的结构优化 ，使飞轮的质量减少了近四分之一。 关键词：冷剪机 ；飞轮；转动惯量；优化设计 中图分类号：TG333．15 文献标识码 ：A 文章编号：1001—2354(2010)06—0074—04 400t冷剪机是轧钢生产工艺中重要的辅助设备 键。如图1所示，动力从电机 1的输出轴经皮带2传 之一，主要用于剪切定尺棒材 (直径范 围 8～4O 递给飞轮3，而后经离合器4、二级减速器5传到偏心 mm)。由冷剪机的工作性质可知，当机器剪切工件时， 轴6，再由偏心轴带动顶杆8和刀架 lO，将旋转运动转 剪刀刃将承受巨大的尖峰载荷，引起电机转速下降；当 换为往复直线运动实现对棒料的剪切。 机器完成剪切时，工作载荷骤降为0，又会导致 电机转 速急剧升高。此时，在动力传递路线的适当位置安装 一 飞轮作为储能器，不仅能明显降低电机所需功率，而 且能极大地抑制其速度波动、改善机械传动构件和电 机的工作状况、延长其使用寿命。 为了能充分发挥飞轮的储能作用，显然应将飞轮 布置在系统的高速轴上，而合理设计飞轮的大小及其 转动惯量是改善机械传动构件和 电机工作状况的关 (a) [3] 祖旭，黄洪钟，张旭．虚拟样机技术及其发展[J]．农业机 merit，andbyusingfiniteelementmethodtocarryoutmodalanaly— 械学报，2004，3(2)：168—171． sis，theparametervaluesforthedurm hasbeenobtained，suchas [4] 张相庭，王志培，黄本才，等．结构振动力学[M]．上海： muhistepinherentvibrationrfequenciesandtypesandetc．Based 同济大学出版社，2005：41—65． onthesimulationresult，thednagerouspositionandvibrationtype [5] 李惠彬．振动理论与工程应用 [M]．北京：北京理工大 ofthedurm hasbeenanalyzed．Takingtherfequencyresponsefea— 学出版社 ，2006：44—50． turesofthedrumastheoptimizeddesignobjectwasproposed．By [6] 王学辉，张明辉．MALAB6．1最新应用详解 [M]．北京： usingtheAbaqudsoftwaretocarryoutmodal analysisanddatasam— 中国水利水电出版社，2002． plingofthedrum，thepreceding6stepinherentrfequencieso