专利名称：热轧型钢飞剪传动曲轴的制备方法
技术领域：
本发明有关一种热轧型钢飞剪传动曲轴的制备方法，特别是指一种通过确定曲轴旋转半径的对飞剪传动曲轴进行制备的方法。
背景技术：
飞剪是轧钢生产线上重要的设备之一，布置在精轧机组前，用于型钢热轧时，对轧材头尾进行切断、碎断，并具备分段功能，为进一步轧制做好准备，其工作性能的好坏直接影响到轧制线的生产效率和产品切口质量。随着连续式轧机的发展，飞剪得到了越来越广泛的应用。当曲柄连杆式型钢飞剪系统配置及各部件设计完成后，飞剪剪刃的空间轨迹、曲柄的转速及剪刃的速度曲线可预知。相对于一定高度的型钢轧件断面高度，剪刃开始剪切时所对应的初始剪切角可以通过计算得出，基于初始剪切角，相对于剪刃的速度曲线可以计算得到一个此时剪刃的水平速度。为避免轧件出现堵钢或轧件被拉伸变形等事故，热轧工艺要求剪刃水平速度与轧件速度不能相差太大。开始剪切时，剪刃的水平速度大约为轧件水平速度的1. 03倍左右(经验值)。实际工程中，当热轧系统工艺人员根据产能确定剪切轧件的水平工艺速度后，从事设备设计的工程人员会根据现有资料采用类比的方法进行热轧型钢飞剪的设计工作，如传动曲轴旋转半径的设计等。这些都缺少系统的理论计算方法指导，容易导致由于系统惯量设计不合理，飞剪传动系统无法实现精确控制，也可以会导致剪开始剪切时剪刃水平速度与型钢轧件运行速度之间存大较大差异，严重影响了飞剪剪切效果和型钢断面质量，同时有可能还会影响产能。在热轧型钢飞剪理论设计过程中，进行传动曲轴设计时应充分考虑剪切工艺要求，使开始剪切时剪刃水平速度与型钢轧件运行速度达到匹配要求，从而使飞剪达到最佳剪切效果。因此，使用一套合理的传动曲轴设计方法将有助于更好地实现飞剪的剪切工艺要求，而且它可以很好地解决工程实际中工程人员的不经济设计失误造成的太多浪费。同时，也使工程师增加了对热轧飞剪剪切工艺设计的理解，提高了自身的设计水平。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种热轧型钢飞剪传动曲轴的制备方法，能很好地解决工程实际中工程人员的不经济设计失误造成的浪费，提高工作效率与产品质量。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案热轧型钢飞剪传动曲轴的制备方法，其特征在于首先确定曲轴旋转半径，然后根据各曲轴长度制备传动曲轴，主要包括如下步骤建立飞剪四连杆机构空间坐标系，设定曲轴旋转半径迭代范围，并给定飞剪四连杆机构的初始长度和角度参数，计算各曲轴旋转半径下对应的曲轴转动惯量和折算至电机输出轴上的飞剪系统整体的转动惯量；以曲柄的转角作为迭代步长进行循环迭代，求得上剪刃点的空间运动轨迹，通过使上剪刃点的空间轨迹满足反求开始剪切角收敛条件和飞剪剪切角求解的附加约束条件，求解剪刃对应曲轴旋转半径下的剪切角；由剪切角求解开始剪切时和结束剪切时对应的电机输出转速，并通过电机输出转速求解结果依次进行飞剪剪切力能参数校核和电机启动时间约束条件校核，直至最终得到符合要求的曲轴旋转半径长度；在此过程中，由二分法不断缩小曲轴旋转半径迭代范围，直至满足电机启动时间约束条件校核为止。按上述技术方案，通过下列具体步骤得到曲轴旋转半径步骤1:建立相应的坐标系mon和xoy,并给定飞剪四连杆机构各参数,包括固定机架OA的长度、连杆AB的长度、连杆BC的长度、连杆CD的长度、以及曲柄OC的长度或曲轴旋转半径的长度值、夹角小5和;其中O为坐标系原点，A为上刀架固定连接铰点，B点为连杆AB和连杆BC连接铰点，连杆BC和连杆⑶焊接在一起，C点为曲柄OC与连杆BC的连接铰点。D点为上剪刃一点，Φ5为连杆BC与连杆⑶之间的夹角，Φ:为坐标系mon与坐标系xoy之间的夹角；步骤2 :给定曲轴旋转半径迭代范围[bmin，bmax]，采用二分法得到曲轴旋转半径bk= (bmin+bmax) /2,并将此时的曲轴旋转半径bk= (bmin+bmax) /2作为计算与迭代的起始点；在各对应曲轴旋转半径下，求解曲轴转动惯量及折算至电机输出轴上的飞剪系统整体的转动惯量，根据式(2)计算曲轴转动惯量，然后代入至式(I)中计算折算至电机输出轴上的飞剪系统整体的转动惯量，并将计算结果保存；
权利要求
1.热轧型钢飞剪传动曲轴的制备方法，其特征在于首先确定曲轴旋转半径，然后根据各曲轴长度制备传动曲轴，主要包括如下步骤建立飞剪四连杆机构空间坐标系，设定曲轴旋转半径迭代范围，并给定飞剪四连杆机构的初始长度和角度参数，计算各曲轴旋转半径下对应的曲轴转动惯量和折算至电机输出轴上的飞剪系统整体的转动惯量；以曲柄的转角作为迭代步长进行循环迭代，求得上剪刃点的空间运动轨迹，通过使上剪刃点的空间轨迹满足反求开始剪切角收敛条件和飞剪剪切角求解的附加约束条件，求解剪刃对应曲轴旋转半径下的剪切角；由剪切角求解开始剪切时和结束剪切时对应的电机输出转速，并通过电机输出转速求解结果依次进行飞剪剪切力能参数校核和电机启动时间约束条件校核，直至最终得到符合要求的曲轴旋转半径长度；在此过程中，由二分法不断缩小曲轴旋转半径迭代范围，直至满足电机启动时间约束条件校核为止。
2.根据权利要求1所述的热轧型钢飞剪传动曲轴的制备方法，其特征在于通过下列具体步骤得到曲轴旋转半径 步骤1:建立相应的坐标系mon和xoy,并给定飞剪四连杆机构各参数,包括固定机架OA的长度、连杆AB的长度、连杆BC的长度、连杆CD的长度、以及曲柄OC的长度或曲轴旋转半径的长度值、夹角$5和A1 ;其中O为坐标系原点，A为上刀架固定连接铰点，B点为连杆AB和连杆BC连接铰点，连杆BC和连杆⑶焊接在一起，C点为曲柄OC与连杆BC的连接铰点。D点为上剪刃一点，Φ5为连杆BC与连杆⑶之间的夹角，Φ:为坐标系mon与坐标系xoy之间的夹角； 步骤2:给定曲轴旋转半径迭代范围[bmin，bmax]，采用二分法得到曲轴旋转半径bk= (bmin+bmax) /2,并将此时的曲轴旋转半径bk= (bmin+bmax) /2作为计算与迭代的起始点；在各对应曲轴旋转半径下，求解曲轴转动惯量及折算至电机输出轴上的飞剪系统整体的转动惯量，根据式(2)计算曲轴转动惯量，然后代入至式(I)中计算折算至电机输出轴上的飞剪系统整体的转动惯量，并将计算结果保存；
3.根据权利要求2所述的热轧型钢飞剪传动曲轴的制备方法，其特征在于步骤4中，如果不满足式(18)电机启动时间约束条件，则给定O.1bmax作为减少的步长，然后再重复步骤2、步骤3及步骤4的过程，直至满足电机启动的时间约束条件为止。
4.根据权利要求1-3之一所述的热轧型钢飞剪传动曲轴的制备方法，其特征在于下剪刃与上剪刃关于轧制中心线对称，两者对应的曲轴旋转半径相同。
全文摘要
本发明涉及热轧型钢飞剪传动曲轴的制备方法，其特征在于首先确定曲轴旋转半径，然后根据各曲轴长度制备传动曲轴，主要包括如下步骤建立飞剪四连杆机构空间坐标系，计算各曲轴旋转半径下对应的曲轴转动惯量和折算至电机输出轴上的飞剪系统整体的转动惯量；求得上剪刃点的空间运动轨迹，并求解剪刃对应曲轴旋转半径下的剪切角；通过电机输出转速求解结果依次进行飞剪剪切力能参数校核和电机启动时间约束条件校核，直至最终得到符合要求的定曲轴旋转半径。本发明完全摒弃了几何作图带来的种种不确定的局限性，具有良好的通用性、适应性和速度快、计算精度高；还可作为热轧飞剪电机选型及校核的强有力的工具。
文档编号G06F19/00GK103065053SQ20131001111
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者严国平, 许燚, 罗新华, 董义君 申请人:中冶南方工程技术有限公司