IHI摆式飞剪偏心距及倍切系数对工作噪音的影响

IHI摆式飞剪偏心距及倍切系数对工作噪音的影响

摘 要：分析了 IHI摆式飞剪结构及工作原理,建立了剪切机构运动学数学模型.应用Matlab程序设计语言强大的数学计算和图形处理功能，将剪切机构运动学模型程序化、数值可视化，仿真出不同倍切系数、不同偏心距下飞剪上、下剪刃的运动轨迹曲线，从运动轨迹的急回特性，探究了摆式飞剪剪切机构偏心距及倍切系数对工作噪音的影响.

关键词：摆式飞剪；偏心距；倍切系数；工作噪音

中图分类号：TH123 文献标志码：A

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1 IHI摆式飞剪剪切机构运动学模型

IHI摆式飞剪的剪切机构主要由传动相、剪切本体、空切结构、同步机械及其他辅助机构组成，是一个具有3个自由度的14杆机构图(见图1).整个机构共有3个匀速转动的主动件.一是同步机构的输入曲柄O1A，二是下剪架上由空切轴V驱动的内偏心套件O1J，三是下剪架上由空切轴VI上驱动的外偏心套件JK.这 3 个主动件角速度以不同的比例组合，可得到不同的空切数.

若用r,θ,ω分别表示各杆件的极径、极角和角度，并以杆件序号作为参数下标，则利用矢量法可得剪切机构的运动方程（其中各杆件长度、主动件O1A,O1J及JK杆杆的角速度均已知）.图1 摆式飞剪剪切机构工作示意图

1.1 同步机构运动学模型 (1) 机构位置[3]. (2) 机构角速度. 1.2 剪切本体 xI=r12cos(θ12)+r11cos(θ11),yI=r12sin(θ12)+r11sin(θ11).

下剪刃任一时刻的轨迹坐标为 上剪刃任意时刻的水平速度为 2 IHI摆式飞剪上下剪刃运动轨迹仿真分析

2.1 运动初始位置 2.2 杆件尺寸及已知角度 r10=740 mm，r11=|HI|=1 120 mm，r12=50 mm，r13=r14= 25 mm，r15= 495 mm，|LM|=74 mm，|MN|= 536 mm，|TG|=150 mm,∠FED=φ2=172 °,∠COH=φ1=158 °,∠CO1H=φ1=158 °,∠DEF=φ2=170 °,HI=1 120 mm,O1C杆比O1B的向量角度超前φ3=112 °，这些均为确定常数.

2.3 运动轨迹仿真

根据前面所建立的运动解析模型[3]，用Matlab软件编辑程序，得到下面的剪切机构刀刃轨迹仿真图如图2~9所示.

3 剪切本体工作噪音源分析

3.1 上剪刃的运动轨迹分析 根据不同倍切、不同偏心距下上剪刃的运动轨迹可知上剪刃的运动轨迹在不同倍切、不同偏心距时其轨迹基本一致，即上剪刃的运动变化情况不受倍切及偏心距影响，其运动轨迹近似一条椭圆，无急回现象，所以运动平稳，无明显冲击，对噪音的贡献小.[4] 设计过程中应避免此种情况；根据2倍切，偏心距分别为e=0,e=100时，上下剪刃的运动轨迹可知，当e=100时，沿x轴方向的左远端点下剪刃有明显的急回现象，所以在运动过程中对噪音的贡献较大；根据4倍切，偏心距分别为e=0,e=100时，上下剪刃的运动轨迹可知，当e=0时，沿x轴y轴的下剪刃4个远端有明显的急回现象，故在运动过程中对噪音的贡献较大；根据8倍切，偏心距分别为e=0,e=100时，上下剪刃的运动轨迹可知，当e=100时，下剪刃较偏心距有急回现象，所以运动过程中对噪音的贡献较大.

4 结论

参考文献： [2] 夏建芳，叶南海.IHI摆式飞剪剪切机构运动学性能分析 [J].中南工业大学学报，2003,34(2):173-176.

[3] 盛 梁.基于MATLAB/SimMechanics的离心式飞剪机的建模与仿真 [J].冶金设备，2009(174):34-37.

[4] 万 飞，景群平.曲柄摆式飞剪液压空切原理及剪刃轨迹分析 [J].重型机械,2010（1）：21-33，42.