热钢坯端面在线标识设备的设计与研究

发布时间：2017-07-16 10:11

  本文关键词：热钢坯端面在线标识设备的设计与研究

  更多相关文章： 钢坯标识设备 结构设计 流体动力学分析 静力分析

【摘要】：随着钢铁行业和科学技术的迅猛发展,人们对钢铁产品的在线监测、质量管理和质量溯源的要求也越来越高,钢坯标识在现代企业连续化生产中发挥着重要作用。本课题研制了一套热钢坯端面在线标识设备,将每块钢坯对应的生产厂家、连铸机号、熔炼炉号、生产R期、钢种等内容构成唯一信息编号,适时地标识在钢坯端面,实现了钢坯的在线标识,克服了“混坯”现象,并为质量溯源提供了依据。本文首先分析了钢坯标识设备的国内外研究现状及发展趋势,根据厂方提供的技术要求和现场实际情况,确定了标识设备的工艺流程,给出了标识设备的整机组成及结构示意图,并介绍了电弧写字喷枪的基本工作原理。热钢坯端面在线标识设备包括写字机构、枪头保护机构、刮鳞机构、主箱体及龙门架五大模块,本文分别对各模块的机械结构、工作原理等做了详细叙述,运用CAD软件构建了各模块的结构模型,并根据设备的实际工作情况,对重要的零部件进行了研究分析,确保其满足使用要求。在结构设计完成后,本文对标识设备的主要部件进行了有限元分析,包括流体动力学仿真和静力分析两个部分。流体动力学仿真是在计算流体力学理论的基础上,运用Gambit构建写字喷嘴的二维模型,并将模型导入到Fluent中,研究了Laval喷管特性参数的变化情况,得到粒子射流的速度分布图,并将新型电弧写字喷嘴与普通电弧写字喷嘴的喷涂效果进行了对比分析；在大跨度龙门架的静力分析中,本文设计了四种结构形式,把Pro/Engineer构建的三维模型导入ANSYS Workbench,通过静力分析,得到龙门架的最佳设计方案,并在此基础上进行了结构改进设计,进一步提高了大跨度龙门架的静力学特性,此外还对主箱体框架进行了静力分析,验证了主箱体框架结构设计的合理性,保证了标识设备运行安全可靠。本课题所研制的热钢坯端面在线标识设备,不仅可以保证标识准确率,标识出清晰、美观的字符,而且能降低工作人员的劳动量,提高生产线的自动化和标准化水平,增强钢铁生产厂家的市场竞争力。
【关键词】：钢坯标识设备 结构设计 流体动力学分析 静力分析
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG173
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-14
• 1.2.1 标识设备的国外研究现状10-11
• 1.2.2 标识设备的国内研究现状11-14
• 1.2.3 标识设备的发展趋势14
• 1.3 课题来源及研究意义14-15
• 1.4 论文的主要工作15-16
• 2 标识设备的总体设计16-23
• 2.1 工艺安排及性能指标16-18
• 2.1.1 工艺安排16-17
• 2.1.2 性能指标17-18
• 2.2 工作原理及整机组成18-21
• 2.2.1 工作原理18-19
• 2.2.2 整机组成19-21
• 2.3 传动方案的选取21-23
• 3 标识设备的结构设计23-52
• 3.1 写字机构设计23-31
• 3.1.1 XY方向移动平台24-26
• 3.1.2 驱动电机26-27
• 3.1.3 电弧写字喷枪设计27-31
• 3.2 枪头保护机构设计31-37
• 3.2.1 旋转保护机构31-34
• 3.2.2 平行四杆保护机构34-37
• 3.3 刮鳞机构设计37-40
• 3.3.1 驱动形式的确定38-40
• 3.3.2 同步带传动40
• 3.4 主箱体设计40-46
• 3.4.1 纵向移动机构41-42
• 3.4.2 横向驱动电机42-44
• 3.4.3 送丝机构44-45
• 3.4.4 激光测距装置45
• 3.4.5 隔热防护设计45-46
• 3.5 龙门架46-51
• 3.5.1 横梁及立柱46-49
• 3.5.2 滚轮行走机构49
• 3.5.3 电缆辅助结构49-51
• 3.6 本章小结51-52
• 4 标识设备主要部件的有限元分析52-70
• 4.1 有限元法概述52-57
• 4.1.1 计算流体力学理论基础52-53
• 4.1.2 计算流体力学软件介绍53-55
• 4.1.3 有限元分析理论基础55-56
• 4.1.4 有限元软件介绍56-57
• 4.2 写字喷嘴的流体动力学仿真57-63
• 4.2.1 Laval喷管特性分析57-60
• 4.2.2 喷涂效果分析60-63
• 4.3 龙门架的有限元分析63-67
• 4.3.1 模型的前处理63-65
• 4.3.2 静力计算结果与分析65-67
• 4.4 主箱体框架的有限元分析67-69
• 4.4.1 模型的前处理68
• 4.4.2 静力计算结果与分析68-69
• 4.5 本章小结69-70
• 5 总结与展望70-72
• 5.1 总结70
• 5.2 展望70-72
• 6 参考文献72-76
• 7 致谢76-77
• 附录77-83

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本文编号：548177