靶室防护层拆装臂动力学分析及仿真

发布时间：2020-03-19 11:54

【摘要】：本课题来源于“神光Ⅲ”项目中靶场辅助工装项目,所分析的设备用于靶室内部防护板(防护层)的定位与拆装。针对靶室内壁大量防护层的安装与拆卸要求,考虑到靶室中工作环境复杂、工作效率及精度要求较高的问题,对设备进行动力学分析及仿真,并得到了末端位移及振动曲线,为后续控制理论的提出提供了参考。本文首先分析了系统各构件的工作方式及其提供的系统运动自由度,将其分解为含有刚体位移的粗定位机构与位移较小的精定位微调机构,之后根据防护板所在点的位姿矩阵进行了运动学逆解,并考虑到物理模型与数学模型的差异推导了电动缸位移与转角的关系式,针对三种典型工况设计了等速运动规律、等加速等减速与等速组合型运动规律以及正弦与等速组合型运动规律,并通过动力学方程进行了对比分析。为了确定整体机构在运动过程中末端点的轨迹,本文使用瑞利-里兹法对系统粗定位机构进行了建模,将不含刚体位移的五级竖直伸缩臂作为同一柔性构件,摆动伸缩臂分别作为独立构件,使用MATLAB编程建立了其质量阵、刚度阵与系统的约束矩阵,分别将三种运动规律带入三种典型工况,并使用广义α方法对该方程进行了求解,得到了末端点的运动轨迹。之后利用ADAMS/Autoflex模块对模型进行了建模与仿真,将期望轨迹、理论计算轨迹与ADAMS仿真轨迹进行了对比,选取了最优的运动规律。设备到达指定位置后,末端微调机构的工作会导致系统受到冲击载荷,本文使用模态综合法对系统在末端点受到冲击作用时的响应进行了分析,选取摆动伸缩臂于水平位置时的工况作为研究重点,将伸缩臂划为多个单元以增加精度,分别使用Shou-nien Hou方法与Craig-Chang方法计算了结构的固有频率,与ANSYS分析结果进行了对比,最终采用Craig-Chang方法,带入瑞利阻尼系数,计算了末端点在六个自由度冲击载荷作用下的振动响应,与ANSYS所建立模型的瞬态动力学分析结果进行了对比,对所建模型进行了精度验证。
【图文】：

聚变能将会成为我们的终极手段。惯性约束核聚变的主率的激光束冲击氘氚靶丸，从而实现核聚变释放出巨量的能量始研究惯性约束聚变，于 2015 年顺利完成神光Ⅲ装置的建设激光器同时冲击靶丸，需要球状工作环境以及专用安装设备，中必要构件输送至指定位置，其结构尺寸大、精度要求高，故冲击下的振动情况必将对设备工作产生重要影响。研究的目的和意义主体设备为真空靶球与支撑系统，其中遍布了各种光路传输管末端光学仪器，测量系统等等。球壳开有 148 个孔，用于连接端光学组件，同时内壁焊有 323 个挂件便于安装辐射防护板，备的存在使得工作情况极为复杂[4]。真空靶球如图 1-1 所示，其心距离设备输送平台为 20m，进入靶球内部的通道直径为 2.5设备在负二层工作，由靶球底端进入通过隧道将防护板准确安其布满内壁[5]。

起重机,额定起重量

机定起重量 16t，如图 1-2 中 b)；中联重科 RT35 轮胎越野起重机，，基本臂最重力矩科大 1340kM·m，最大额定起重量 35000kg, 如图 1-2 中 c)；奥奇重工 Q轮胎起重机额定起重量 20000kg，主臂最大起升高度 31.5m，最高行驶速度 75k吉尼 S-60Trax 自行式直臂型高空作业平台最大工作高度 20.3m，额定载荷 22如图 1-2 中 d)。a) 利勃海尔 26H 快速架设起重机 b) 特雷克斯 AC 500-2 全路面起重机
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH113

【参考文献】