【摘 要】
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钢卷打捆即采用捆扎带（窄钢带）对钢卷进行捆扎作业,打捆是钢卷生产的最后一道工序,对提升钢卷的储运安全性和外观质量起着重要作用。叶片式气动马达是打捆中捆扎带收紧的动力源,它可以适应打捆作业中的高温、多尘、过载、频繁启动等诸多不利条件,其性能好坏直接影响打捆质量。目前钢卷打捆用叶片式气动马达基本被国外垄断,因此对其进行研究具有重要的现实意义。建立了叶片式气动马达力矩计算的数学模型。基于叶片式气动马达的
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钢卷打捆即采用捆扎带（窄钢带）对钢卷进行捆扎作业,打捆是钢卷生产的最后一道工序,对提升钢卷的储运安全性和外观质量起着重要作用。叶片式气动马达是打捆中捆扎带收紧的动力源,它可以适应打捆作业中的高温、多尘、过载、频繁启动等诸多不利条件,其性能好坏直接影响打捆质量。目前钢卷打捆用叶片式气动马达基本被国外垄断,因此对其进行研究具有重要的现实意义。建立了叶片式气动马达力矩计算的数学模型。基于叶片式气动马达的结构特点和工作原理,采用经验公式确定了叶片和转子的设计参数,并进行了合理的腔室划分。对叶片式气动马达的驱动力矩、阻力矩和输出力矩进行了分析,并得到了相应的计算模型,为后续的研究提供了理论基础。建立了叶片式气动马达三维模型,并提取了流体域。基于Simerics MP+软件对叶片式气动马达进行CFD性能仿真,考虑了叶片顶部与定子内壁的径向间隙及叶片与密封盖的轴向间隙对马达性能的影响,得到气动力矩为13.74N·m、力矩脉动率为0.21,并对仿真结果进行了误差分析。基于仿真结果的分析,确定了叶片式气动马达的优化目标。对叶片式气动马达结构参数进行了优化。基于正交试验理论,设计了25组仿真试验;以气动力矩最大和力矩脉动率最小为目标,采用Kriging法构建了气动力矩和力矩脉动率响应面,得到了大量的预测数据;采用进化算法基于响应面对叶片式气动马达结构参数进行了优化;通过人工选择的方法对帕累托解选择,确定了最优结果为:叶片数8个、叶片宽度5mm和偏心距9mm。对优化后的叶片式气动马达模型进行仿真分析,结果表明气动力矩增大了25%,力矩脉动率降低了71%。对叶片式气动马达的主要零件进行了强度分析,结果表明优化后的叶片和转子的强度足够,能够保证设备安全运转。依据前面计算和优化结果,对叶片式气动马达零件进行了详细设计,并制成样机。本文研发的钢卷打捆用叶片式气动马达,为研制全自动打捆装备打下了坚实的基础,对于提高国产打捆装备的竞争力,打破国外的技术垄断具有重要意义。
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