钢锭翻斗曲柄摇杆机构的设计与优化.pdf

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1、设计与制造·机械研究与应用·钢锭翻斗曲柄摇杆机构的设计与优化赵文正，吴玉辉(北京京诚凤凰工业炉工程技术有限公司，北京100176)摘要：介绍用于钢锭翻斗的曲柄摇杆机构的设计方法，并通过分析计算，明确了机构的运动学和动力学特征，给出了优化方法，可为相关设计提供借鉴。关键词：曲柄摇杆机构；设计；运动学；动力学；优化中图分类号：TH12文献标识码：A文章编号：1007—4414(2012)叭一0075—03DesignandoptimizationofcrankrockermechanismforbloomoverturningWenZh

2、eng—zhao．YuHui—WLI(CRISphoenix，IndustrialfurnaceCo．，Ltd，Beifing100176，China)Abstract：Thedesignmethodofcrankrockermechanismforbloomoverturningisintroducedinthispaper，meanwhile，theki—nematicsanddynamicscharacteristicsofthemechanismandoptimizingwayisindicatedbyanalyzingan

3、dcalculating．Itcanprovidesomereferencesforcorrelativedesign．Keywords：crankrockermechanism；design；kinematics；dynamics；optimization1引言摇杆摆角的情况下，当极位夹角0=180。、机架无限长冶金行业的热轧生产车间中，大规格、大单重的时，y具有极值(180。一)／22，此时机构无急回特钢锭在加热炉内是竖直放置的，轧机前须设置一套将性。在钢锭翻斗这一具体应用中，没有急回特性要钢锭翻转并水平放置到辊道上的翻斗装置，

4、常采用原求，因此可取=180。进行设计。动机匀速驱动曲柄摇杆机构的型式，如图1所示。图2．3杆件长度确定1中a、b、C、d为各杆件长度，在下文中兼做杆件代根据翻斗尺寸和设备布置等情况，初步确定C=码。lO00mm、d=3500ram，然后用几何做图法确定其余两个杆件的长度。I．曲柄摇杆机构如图2，以任意D为圆心做半径为1000mm的2翻斗圆，在该圆上找C、C两点使A_CDC2=80。；以D为3钢锭4．辊遵圆心做半径为3500mm的圆，交CC延长线于点；以A为圆心、线段CC的一半为半径做圆交CC延图1钢锭翻斗示意图长线于B、两点。图2

5、中：AB1=AB2=a=642．79ram2机构设计C1=B2C2=b=3415．14raml负载的几何特征和力学参数已知，设计任务是确此时，i=48．8。定机构的尺寸参数，并对机构的运动学和动力学特性进行分析计算，求得原动机的理论功率。2．1设计依据钢锭尺寸：×3800(mm)螋＼／钢锭质量：60000kg翻斗质量：35000kg图2杆件长度设计图翻斗(摇杆)摆角：=80。，用时20s。2．2设计思路3机构运动学分析为获得大的机械增益，一般而言四连杆机构⋯机构各杆件长度确定后，在保证负载质心初始位的主要设计目是最小传动角yi尽可能

6、大。在给定收稿13期：2011-11-20作者简介：赵文正(1969一)，男，内蒙古包头人，工程师，主要从事冶金机械方面的设计_I作。·75·设计与制造·机械研究与应用·与摇杆铰点D相对位置不变的前提下，机架角度不影响机构的运动学和动力学特性。因此为方便分析式中：A=sina；B=c。sa—k1；C=kscosa—k4计算，将机架水平放置。在设备布置和结构设计时，；D=k2一k3COS；k1=d／a；k2=(口一b+c+可在翻斗尺寸允许的范围内，将整个机构绕D点做d)／2ac；k3=d／c；k4=(a2+62c+d)／2ab；k5=

7、d／b。适当旋转。3．2杆件上点的位置、线速度、线加速度分析在翻斗的翻转过程中，各杆件的运动状态和受力曲柄和摇杆上点的坐标及线速度、线加速度容易状态都在变化，故以曲柄转过的角度为自变量进求得，重点对连杆进行分析。行解析法分析，以便得知机构在一个周期内的运动学3．2．1坐标位置和动力学规律。图3中，连接A点与连杆中点M，有式=A—B3．1杆件角位置、角速度、角加速度分析+：，投影后可得点帆的坐标：bc。sb，ym=口sin+下bMb=口c。s+sinb3．2．2线速度(坐标方向为正，m／s)=一。∞。sin一sinVMbYaO)aCO

8、S+b图3机构运动学分析bc。sb3．2．3线加速度(坐标方向为正，m／s)如图3，以A点位原点、AD为轴建立平面直角Mbx=一0(8．sin+c￡J2。cos)一睾(占bsinb+坐标系，将机构连成向量封闭环，有式+=26cosb)