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封扣式带钢气动打捆头设计与研究

邵亚  
【摘要】:随着“一带一路”等国家新兴发展战略的提出,刺激了以钢铁行业为首的基础建设资源需求,为钢材打捆机包装市场提供了巨大的发展空间。打捆头是钢材打捆机的核心部件,对打捆头结构设计的优化、静力学的分析和动态仿真对提高其智能化水平有着重要研发价值。论文基于国内钢铁企业对带钢打捆技术的需求,对一种封扣式带钢气动打捆头展开研究工作。通过对带钢打捆头结构的方案研究、静力学分析、运动学仿真及控制程序设计开发出一种具有高度自动化水平的新型打捆头。其中咬合机构作为带钢打捆头的核心部件,直接影响着带钢捆扎质量,是本文研究的重点。(1)网上收集、整理打捆头设计资料,运用SolidWorks对带钢打捆头建立三维模型,模拟打捆头捆扎动作流程,分析其工作原理。根据其结构组成,研究打捆头主要部件构成方案,予以评估校正,确定打捆头最终整体设计方案。(2)阐述带钢打捆头工作原理及动作流程,对咬合机构关键件进行受力分析。基于ANSYS Workbench有限元软件对咬合机构关键件模型添加静态受力分析,找出咬合机构关键件等效应力、应变的最大位置,评估咬合机构安全性能。(3)对咬合机构关键件进行工艺分析,使用AutoCAD绘图软件模拟咬合机构关键件运动轨迹,测绘咬合机构关键件几何尺寸。同时,基于ADMAS运动学分析,采用控制变量法,模拟分析咬合机构关键件各轴孔之间的间隙对冲扣刃刀头位置的影响,进行评估优化。(4)基于西门子S7—1500设计带钢打捆头气动PLC控制系统,针对打捆头咬合动作流程设计相应控制程序,经测试调和实验,确定PLC总体控制程序。本文基于SolidWorks、ANSYS Workbench有限元分析、AutoCAD二维绘图及ADAMS运动学仿真,相继对带钢打捆头进行三维建模、静力学仿真、运动轨迹分析及咬合机构运动学分析,可有效提高打捆头结构设计的咬合精度。同时,基于S7-1500平台设计出的带钢打捆头模块化控制程序系统,简单、便捷,易操作。实验表明上述设计方案及技术运用完全适用于实践工作。这对日后钢材打捆头结构设计的优化,咬合精度的提升有着重大参考价值和现实意义。


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