双电机可调速拉丝机的研究

论文摘要

在现代的生活和生产中，多种多样的金属线材被广泛使用，它主要由拉丝机来加工，在拉丝机的拉力作用下，迫使金属坯料通过拉模孔，以获得相应形状与尺寸。拉丝机是一种金属线材的塑性加工机械设备。为满足各行业对金属线材的需求，部分中小民营企业置身于拉丝行业，但这些企业中，普遍存在着拉丝设备简单、落后和老化的现象，这样不但会导致工人劳动强度的增大和安全隐患的增多，而且还会导致产品的质量差、生产效率低、能耗大等诸多问题。因此，进行拉丝设备改造已成为这些中小民营企业面临的工作。动态调速是拉丝机的关键技术之一，虽然电机调速近几年已有了长足的进步，并被成功地应用于大型的拉丝生产线上，但从设备的机械性能、成本和功率因数等方面来考查，调速问题远未能很好地解决，这也是许多动力机械设备有待解决的问题。本论文阐述了拉丝机的基本工作原理、国内和国外发展概况及其当前的主要研究方向。在分析了拉丝机的工况后，结合中小拉丝企业的实际情况及其现有的调速的方式，提出了新的拉丝机调速方式，即双电机输入的两个运动，用差动轮系合成，一个功率较大的电动机提供主动力，一个功率较小的电动机用作调速；利用VB开发了差动轮系的分析软件，分析输入输出端的转速、力矩、功率及传动效率关系，结合调速的范围、合理的结构、生产的成本等方面考虑，得出了合适的差动轮系类型、运动输入方式和转化轮系传动比的取值范围。在分析电动机应用特性的基础上，确定了主电动机和调速电动机的类型和容量，建立了调速系统平衡方程组，通过解非线性方程组，获得了所需要的调速系统的机械特性，并对直流电动机用作为发电机时，获得低速进行了讨论。最后对差动轮系进行结构优化设计，以差动轮系体积最小作为优化目标，以z_a、b、m作为优化变量，采用复合形法作为优化方法进行计算，得到了优化解。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 拉拔加工
• 1.2 拉拔法的特点及应用
• 1.2.1 拉拔法的特点
• 1.2.2 拉拔法的应用
• 1.3 拉拔技术的概述
• 1.4 拉丝机的国内外研究动态及现状
• 1.4.1 拉丝机的国内研究动态及现状
• 1.4.2 拉丝机的国外研究动态及现状
• 1.5 拉拔技术发展趋势
• 1.6 课题的提出及主要研究内容
• 1.6.1 课题的提出
• 1.6.2 主要的研究内容
• 第二章 拉丝机的总体设计
• 2.1 拉丝机工作原理
• 2.2 连续拉丝机的特点
• 2.2.1 滑轮式拉丝机
• 2.2.2 双卷筒式拉丝机
• 2.2.3 活套式拉丝机
• 2.2.4 直进式拉丝机
• 2.2.5 调谐辊直线式拉丝机
• 2.2.6 水箱拉丝机
• 2.3 拉丝机选型
• 2.4 LW-9/560型滑轮式拉丝机的主要设计要求
• 2.5 拉拔路线的确定
• 2.5.1 总压缩率的确定
• 2.5.2 部分压缩率的确定
• 2.5.3 拉拔路线的确定
• 2.6 拉拔力、转速及负载力矩的确定
• 2.6.1 拉拔力的确定
• 2.6.2 拉拔转速的确定
• 2.6.3 负载力矩的确定
• 2.7 拉丝机传动装置设计系统的简介
• 2.8 前期计算
• 2.9 本章小结
• 第三章 调速传动装置
• 3.1 调速方式
• 3.1.1 调速的现状
• 3.1.2 调速方式的选择
• 3.2 差动轮系的概述
• 3.2.1 差动轮系的基本类型
• 3.2.2 差动轮系特点和应用
• 3.3 差动轮系的基本理论
• 3.3.1 差动轮系的转速
• 3.3.2 差动轮系的力矩和功率
• 3.3.3 差动轮系的效率
• 3.4 差动轮系性能分析
• 3.4.1 差动轮系性能计算分析程序设计
• 3.4.2 差动轮系转速分析
• 3.4.3 差动轮系力矩分析
• 3.4.4 差动轮系功率分析
• 3.4.5 差动轮系效率分析
• 3.4.6 差动轮系分析情况的综合
• 3.5 传动方案的分析
• 3.5.1 差动轮系的类型
• 3.5.2 动力传动装置的布置方案
• 3.5.3 传动方案的确定
• 3.6 本章小结
• 第四章 电动机及拉丝机的机械性能
• 4.1 电力拖动系统的概述
• 4.2 负载的机械特性
• 4.2.1 恒转矩负载特性
• 4.2.2 风机、泵类负载特性
• 4.2.3 恒功率负载特性
• 4.3 电动机类型的确定
• 4.4 直流电动机调速技术
• 4.4.1 直流电动机的种类
• 4.4.2 电动机调速的基本概念
• 4.4.3 他励直流电动机调速原理
• 4.4.4 他励直流电动机的调速方法
• 4.5 电动机额定值
• 4.6 机械特性分析
• 4.6.1 异步交流主电动机
• 4.6.2 他励直流副电动机
• 4.6.3 拉丝机机械特性曲线
• 4.7 直流电动机的反向分析
• 4.8 本章小结
• 第五章 拉丝机传动装置的最优化设计
• 5.1 优化设计的概述
• 5.2 优化模型
• 5.2.1 目标函数
• 5.2.2 优化变量
• 5.2.3 约束条件
• 5.2.4 优化方法的选用
• 5.3 优化计算及结果分析
• 5.3.1 参数初始化
• 5.3.2 优化程序设计
• 5.3.3 优化结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A （攻读硕士学位期间发表论文目录）
• 附录B （部分程序文件说明）