【正文】 產(chǎn)品結構不合理，實物質量不高，缺乏具有自主知識產(chǎn)權的技術和有競爭力的產(chǎn)品，及總體技術裝備水平低于發(fā)達國家和不容樂觀的資源情況。 二、用科學發(fā)展觀，促進鋼鐵工業(yè)健康快速發(fā)展，是保證我國國民經(jīng)濟高速發(fā)晨的客觀要求 目前，我國鋼材市場資源緊、價位高、進口量大，其根源在于鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)能增加和結構調(diào)整滯后。我國的汽車、家電 、造船、機電、建筑等主要用鋼行業(yè)對鋼材的品種質量和性能要求已經(jīng)與世界接軌。而我國鋼鐵行業(yè)的結構調(diào)整還沒有完成，大多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品與下游行業(yè)產(chǎn)品需求存在很大錯位。 根據(jù)我國對建筑、汽車、造船、家電等８個主要用鋼行業(yè)調(diào)查顯示，需求量最大的是小型材、中厚板、冷熱軋薄板、鍍鋅板、硅鋼板、線材等品種，且高性能、高附加值的鋼材需求比重增大。如汽車行業(yè)所需的高質量的轎車板，輕工行業(yè)所需的家電鍍鋅板，硅鋼片、彩涂板和鍍錫板，建筑行業(yè)所需的Ｈ型鋼，方矩形管、高強鋼絲、耐火耐候鋼，集裝箱行業(yè)所需的熱軋耐海水腐蝕薄板及鍍鋅、鍍 錫和彩涂用的薄規(guī)格冷軋板，機械行業(yè)、汽車行業(yè)所需的高質量、高精度的合金鋼棒材等。因此，保持鋼鐵行業(yè)較快的技術改造和技術進步的速度十分重要。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 3 三、鋼鐵行業(yè)在２１世紀的歷史任務 根據(jù)我國在２１世紀的總體發(fā)展戰(zhàn)略，鋼鐵行業(yè)在新世紀要完成的歷史任務是： 保證國家在２０２０年實現(xiàn)工業(yè)化和２０５０年到達中等發(fā)達國家的戰(zhàn)略目標，提供所需的鋼鐵材料，促進國民經(jīng)濟各部門可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展；實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)的自我完善，完成鋼鐵工業(yè)的結構調(diào)整，完成從鋼鐵大國向鋼鐵強國的歷史轉變。 要實現(xiàn)這一歷史任務，我國鋼鐵工業(yè)大約 需要經(jīng)歷３個階段。第 — 階段：從目前到20xx年前后，鋼鐵行業(yè)處于快速發(fā)展時期；第二階段：從20xx年到２０２０年或２０３０年左右，鋼鐵需求將要進入飽和期，此時鋼鐵產(chǎn)量將達到峰值；第三階段，在２０３０年以后，隨著我國工業(yè)化和小城鎮(zhèn)化的實現(xiàn)，鋼材的消費強度和總量將會有所降低，但仍然會保持在較高水平上。 國外小型飛剪機的發(fā)展情況 目前，國外多采用兩種比較先進的飛剪機型，一是采用離合器制動器，我們稱作“連續(xù) —— 起停”制飛剪，另一種是電機直接起停制飛剪，兩種飛剪各有其優(yōu)點亦有其不足之處。隨著科學技術的不斷發(fā)展 ，電控元器件水平的提高。起停制飛剪將逐步代表著飛剪機的發(fā)展趨勢。 “連續(xù) —— 起?！敝骑w剪機，整機分為傳動裝置和剪切裝置兩大部分。傳動裝置部分是由直流電機帶動，配置有飛輪連續(xù)高速運轉；而剪切裝置一般清況下是靜止不轉的。兩部分之間由一對快速響應得離合器制動器相連接和控制。當需要剪切時，則制動器打開，離合器合上，傳動裝置通過離合器帶動剪切裝置運動并剪切；剪切完后離合器脫開制動器合上，將剪切裝置制動停止到某一確定的待切位置上。傳動裝置仍連續(xù)運轉。這種機型傳動部分的轉動慣量很大，剪切部分的轉動慣量很小。因此，可以通過 離合器制動器控制實現(xiàn)在小慣量下起動、制動，而在大慣量下進行剪切?？梢猿浞掷脛恿?，提高速度，降低能耗。 起停制飛剪機，采用低慣量大扭矩直流電機，整機直接起動、剪切、制動，完成剪機的三個基本動作過程。飛剪的傳動部分和剪切部分做成一體，整個傳動系統(tǒng)的轉動慣量都很低，以便于實現(xiàn)整個傳動系統(tǒng)頻繁的起動制動，這種飛剪一般處于靜止狀態(tài)，剪切時，電機直接拖動傳動裝置和剪切裝置迅速起動剪切，而后立即制動，而且有些要求電機殼反向爬行轉動，將箭頭準確地復位于某一待切位置。因此，這種飛剪結構簡單，維護保養(yǎng)方便，控制環(huán)節(jié)少，剪切 精度較高。 “連續(xù) —— 起?！敝骑w剪機與起停制飛剪相比較，前者適合高速頻繁起動，后者結構簡單，剪切精度高，并且在電控技術及元件過關的情況下，速度亦可達到或超過前者，因而更有發(fā)展前途。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 4 國內(nèi)小型飛剪機發(fā)展情況 從建國初期 50 年代至 70年代，國內(nèi)小型飛剪大都受東歐、蘇聯(lián)等社會主義國家影響，飛剪機大致可分為連續(xù)制和起停制兩大類，例如：鞍鋼一初軋 100 100方連續(xù)制飛剪機，首鋼 300 小型 50 50方起停制飛剪； 25 25連續(xù)制飛剪機，濟鋼小型廠捷克產(chǎn) 11 噸連續(xù)制飛剪機等等。 連續(xù)制飛剪機，大多采用空切機構和勻 速機構，實現(xiàn)定尺剪切工作時電機拖動傳動系統(tǒng)連續(xù)運轉，剪切機構做連續(xù)地空切動作，因此這種飛剪設置了空切機構、倍切機構等裝置。不可避免地帶來設備龐大、結構復雜等問題，而且定尺長度是確定的，不可 fe 任意調(diào)整，限制了定尺規(guī)格的變化范圍。由于剪切機構復雜龐大，轉動慣量也大，影響了剪切速度的提高。許多鋼廠在后來的設備改造中都將簡化改成擺槽式的飛剪。如首鋼 25 25 連續(xù)制飛剪既是如此，但這樣改動后，剪切誤差很大，常常定尺誤差達 12 m，這是非常難不利的。 近年來，飛剪機在世界各國得到了較快發(fā)展，對促進汽車工業(yè)的發(fā)展起到 了重要作用。歐洲生產(chǎn)的開卷線中大多采用回轉式飛剪機，這種開卷的運動速度較高，但是它的結構相對復雜一些，加工裝配的精度也比較高。 飛剪機是現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)中的重要設備，它的剪切精度是使用的關鍵，而影響精度的因素中，除機械精度外，在冬至方面也需諸多環(huán)節(jié)來保障。要使飛剪準確的進行剪切，測定帶鋼的速度、剪切點的位置是飛剪控制系統(tǒng)的重要的計算依據(jù)。由于機構中存在運動副間隙、機構尺寸誤差和彈性變形，從而使得機構的真實運動總是偏離其期望值。尤其是當機構尺寸存在誤差時，機構動力學運動軌跡會發(fā)生較大的變形，在飛剪機中這種影響 顯得尤為重要。 在優(yōu)化的研究上，國內(nèi)研究集中在系統(tǒng)和機械參數(shù)的優(yōu)化設計，以預期軌跡的誤差最小、速度均勻的誤差最小、連桿位置的誤差最小為目標函數(shù)，使得位移誤差在剪切角度范圍內(nèi)的誤差不大于 2mm，比原來結構參數(shù)大為改善。對于擺動式飛剪機的機構優(yōu)化，選取在剪切區(qū)域內(nèi)使剪刃各位置的水平速度與帶鋼運動速度之差累計最小作為一個分目標函數(shù)，提高帶鋼的剪切質量、表面光度，使剪刃與帶鋼成垂直角度、剪切的帶鋼斷面平整。 起停制飛剪其原理同前面第一節(jié)中所述是一樣的，但是當時的設備結構和電氣元器件、控制水平遠遠不及今日，故這種飛剪 的速度是很低的。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對板材的需求越來越大。目前，板材的毛坯形式已從單張板逐漸過渡到卷料，帶鋼定尺剪切生產(chǎn)線（即橫剪線）的應用越來越普遍，對其運行線速度和剪切速度要求也越來越高。傳統(tǒng)的停剪機已不能滿足現(xiàn)代沖壓的生產(chǎn)要求，取而代之的應是飛剪機。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 5 飛剪機用于鋼材生產(chǎn)領域已有數(shù)十年歷史，是冶金行業(yè)的重要設備，可以使生產(chǎn)更加高速化、連續(xù)化，因此，其性能的優(yōu)劣直接影響生產(chǎn)的質量、成材率和定尺率。飛剪機的功能是能夠橫向剪切運行中的帶鋼，將其安裝在鋼坯連軋機、鋼板連軋機、型鋼和連續(xù)扎直線上，用于剪切帶鋼的 頭、尾或將帶鋼切成規(guī)定的尺寸。在開卷線領域，對飛剪機有高生產(chǎn)率、滿負荷、高可靠性、卷料多樣性，特殊剪切方法等的要求。傳統(tǒng)的飛剪機存在強度、剛度要求較高，結構復雜，價格昂貴，不易改變產(chǎn)品規(guī)格等缺點，軋鋼機飛剪機不能直接用于開卷線。為此，設計開發(fā)了用于帶鋼定尺剪切的飛剪機。 新型飛剪機結構探討 飛剪機是可以在帶材運動過程中橫向進行定尺，剪切的剪板機，其最大特點是不停剪。傳統(tǒng)結構的飛剪機在冶金行業(yè)的連續(xù)式軋機的作業(yè)線上和連續(xù)作業(yè)的精整線上有著廣泛的應用。近年來，隨著冶金行業(yè)產(chǎn)品結構的調(diào)整，卷料的、產(chǎn)量增長很快，開卷校平定尺剪切線 (以下簡稱開卷線 )在國內(nèi)眾多的制造業(yè)中應用日益廣泛。以前，這些開卷線都是帶材在完成定尺送進后處于停止狀態(tài)下進行剪切，即所謂的“停剪”，從而限制了開卷線生產(chǎn)率的提高， 而且在定尺送進輥加速啟動和減速停止過程中帶材表面 ~ ． q能產(chǎn)生壓痕， ~ x． J于一些對表面質量要求較高的帶材，如不銹鋼、鋁、鍍鋅板等是不允許的。而冶金行業(yè)中使用的傳統(tǒng)結構的飛剪機因為結構復雜、價格昂貴，不適合在上述開卷線中使用。直到上世紀末，新型飛剪機的出現(xiàn)較好地解決了這些問題。新型飛剪機在國外得到了迅速發(fā)展，國 內(nèi)一些開卷線生產(chǎn)企業(yè)也在開發(fā)研制。本文就對新型飛剪機的發(fā)展狀況和結構特點進行初步探討。 新型飛剪機的工作原理 帶鋼以恒速送進，同時剪切剪刃的水平速度與帶鋼的喂料速度一致，以達到定尺剪切的目的。因此，飛剪的剪切狀態(tài)可以稱作為一種動態(tài)剪切。飛剪的運動規(guī)律可概括為：加速啟動 —— →同步剪切 —— →減速制動 —— →等待。其特點是啟動、制動、等待的間隙運動。 飛剪機的剪刃在剪切帶鋼時，要隨著帶鋼一起運動，剪刃應同時完成剪切與移動兩個動作，且剪刃在在帶鋼運行方向的瞬時分速度應與帶鋼 yunx 速度相等。如果剪刃在帶鋼運動方向 上的分速度小于帶鋼移動速度，將會造成剪刃阻礙帶鋼運動，使帶鋼產(chǎn)生彎曲變形，嚴重時還可能出現(xiàn)緾刀事故，從而影響生產(chǎn)；反之，如果剪刃在帶鋼運動方向上的分速度大于帶鋼的速度，則將會出現(xiàn)拉鋼現(xiàn)象，使帶鋼產(chǎn)生較大的拉應力，這樣一方面會影響剪切質量，另一方面還會增加飛剪的沖擊負荷，或使帶鋼在加送輥中打滑，從而造成剪切定尺長度上的誤差，并可能損失帶鋼唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 6 的表明。 傳統(tǒng)結構飛剪機之所以必須具有空切機構和勻速機構，原因就是直流電機雖然能夠調(diào)速，卻不能在飛剪機主軸旋轉一圈的過程中實現(xiàn)精確的變速。上世紀 70 年代以來，電力電子、電機、 變頻控制、計算機控制以及其他相關技術得到了飛躍發(fā)展，特別是交流伺服驅動技術取得了突破性的進展。隨著第三代稀土材料釹、鐵、硼的出現(xiàn)， 20 世紀 90 年代推出了大功率永磁交流伺服電機，它和數(shù)字化的重載機械驅動技術相結合，突破了傳統(tǒng)飛剪機的結構形式，形成了新型飛剪機。 新型飛剪機是高新技術與傳統(tǒng)機械技術的結合，把大功率伺服電機作為飛剪機的主傳動，不但大幅度提高了飛剪機的智能化水平、可靠性和使用水平，而且大大簡化了機械空切機構和勻速機構。另外，傳統(tǒng)結構的飛剪機為了實現(xiàn)與帶材運動速度的匹配，往往把板料校平機和飛剪機用一個 電機驅動， 并通過一個復雜的變速箱對飛剪機進行變速。而新型飛剪機由伺服電機獨立驅動，省去了變速箱。 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 7 3 設計計算 電動機的選擇 電動機選擇應綜合考慮的問題 1） 根據(jù)機械的負載性質和生產(chǎn)工藝對電動機的起動、制動、反轉 調(diào)速等要求，選擇電動機類型。 2）根據(jù)負載轉矩、速度變化范圍和起動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和起動轉矩，選擇電動機的容量，并確定冷卻通風方式，所選電動機容量應留有余量，負荷率一般取 。過大的備用容量會使電動機的效率降低，對于感應電動機，其功率因數(shù) 將變壞，并使按電動機最大轉矩校驗強度的機械造價提高。 3）根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結構形式。 4）根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準和對功率因數(shù)的要求，確定電動機的電壓等級和類型。 5）根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機械減速機構的復雜程度，選擇電動機的額定轉速。 此外 ，選擇電動機還必須符合節(jié)能要求，考慮運行可靠性、設備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價格、建設費用及考慮生產(chǎn)過 程中前后期電動機容量變化等各因素。 因為本傳動的工作狀況是：電機頻繁啟動、單向旋轉。要求 夾送 傳動系統(tǒng) ——齒輪、聯(lián)軸器、制動器以及電動機轉子的總飛輪矩越小越好 , 從而希望電動機本身的飛輪矩小。這是因為 , 電動機執(zhí)行啟動 制動工作中的簡單工作制 , 剪刃從“零位 啟動 加速 均速 剪切 制動 零位”這一個周期的時間很短 , 所以要求電動機在動態(tài)轉矩恒定下起動 (加速 ) 時間和制動 (減速 ) 時間要短 , 而關鍵問題是飛輪矩要小。在制動問題上 , 由于要靠電機本身電氣制動剎車停 位 , 而制動器只是防止零點漂移 ,不需有很大的制動力。這樣制動器選擇可以偏小 , 制動輪減小 , 飛輪矩值也減小 。 電動機 功率 的選擇 計算并選擇電動機的功率要考慮兩個因素：一是電機的發(fā)熱和溫升，電機運行時的發(fā)熱情況不僅取決于 負載的大小，也和負載持續(xù)時間的長短，即電機的工作方式密切相關，所以一般要根據(jù)電機不同的工作方式及生產(chǎn)機械的負載圖先預選電唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 8 機，在繪制電機負載圖的基礎上進行發(fā)熱校核；二是對交流電機要考慮啟動工作機械的最大轉矩，對直流電機要考慮換向條件（換向器上的火花）允許的短時間過載能力。 955030DDTNPKW?? P — 電動機的 輸出 功率 DP — 電動機的額定功率 DN — 電動機的額定轉速 電動機型號的確定 由 上所述，通過 文獻 [13] 查出電動機型號為 Y225M6,其額定功率為 30kW，滿載轉速 980r/min?；痉项}目所需的要求。 計算傳 動裝置的運動和動力參數(shù) 傳動裝置的總傳動比及其分配 計算總傳動比 由電動機的滿載轉速 mn 和工作機主動軸轉速 wn 可確定傳動裝置應有的總傳動比為： /mwi n n? 480 / minwnr? ? 合理分配各級傳動比 由于減速的范圍較小，所以采用一級減速直接傳遞到工作軸的方案 。 各軸轉速、輸入功率、輸入轉矩 如