基于小波理论的堆垛机模态参数识别及其结构优化

发布时间：2020-10-12 09:03

　　 单立柱堆垛机因其具有结构简单、巷道占宽小、故障率低等优点被广泛地应用于自动化立体仓库中,但由于其强度与刚度较差,影响了其工作性能。因此研究分析影响堆垛机的工作性能的因素并对其关键部件进行结构优化以期改善其动静态特性具有十分重要的意义。本文以解放军某研究所自动化仓储中的单立柱堆垛机为研究对象,借助有限元分析软件,分析了改变立柱结构方式对立柱根部应力与顶端挠度和对堆垛机固有频率与振型的影响,以优化堆垛机立柱结构以改善堆垛机的动静态性能。为此,论文进行了以下研究:(1)基于理论计算,分析了堆垛机在加速过程中各质量单元的重力和惯性力对立柱顶端挠度的影响。研究表明,堆垛机的加速度是影响立柱顶端挠度的主要因素;同时也分析了堆垛机立柱的压杆稳定性;基于振动理论,对简化后的堆垛机固有频率进行了计算,并搭建了立柱振动仿真模型,分析了堆垛机在加减速过程中立柱的振动特性。(2)基本小波理论,设计了基于小波变换的堆垛机模态参数识别算法,通过对一个五自由度系统的自由响应信号实现了对其模态参数识别,结果证明了所设计的模态参数识别方法的有效性和准确性。重点分析了 Morlet小波带宽参数和中心频率对系统模态参数识别精度的影响,采用全因素法对Morlet小波带宽参数和中心频率进行了优化。采用优化后的算法实现了堆垛机在运行状态下的模态参数进行了识别。分析结果表明,堆垛机的低阶模态频率较低。为提高堆垛机的工作稳定性,有必要对现有的堆垛机进行结构优化。(3)通过对简化后的堆垛机模型的静力学分析与模态分析,针对堆垛机动静态特性较差的问题,研究了影响堆垛机动静态特性的因素。基于此,提出了改善堆垛机动静态特性的方法:通过在立柱内腔加筋方式可有效改善堆垛机的静态特性,通过在立柱侧壁开孔方式可显著改善堆垛机的动态特性。(4)基于以上分析,提出了堆垛机立柱结构的优化方案。通过对比分析不同加筋方式对堆垛机立柱根部应力和顶端挠度的影响,选用加井字型筋来改善堆垛机的静态特性。基于最优的加筋方式,对比分析了不同开孔方式对堆垛机各阶固有频率与振型的影响,选择开方形孔方式来改善堆垛机的动态特性。研究分析表明,采用加井字型筋和开方孔的组合优化方式对堆垛机的立柱结构进行优化,可使立柱根部应力与顶端挠度大大降低,同时使堆垛机的低阶固有频率得到了显著提高。研究证明了本文提出的对堆垛机立柱结构的优化方法能有效改善堆垛机的动静态特性,进而提高堆垛机的运行平稳性。研究成果将为堆垛机的结构设计优化提供理论参考。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH246
【部分图文】：

业和商业的新型物流中转中心，不仅极大提高益。制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴产业变革大势，在 2015 年通过了《中国制造 升中国制造业发展质量和水平的重大战略部技术装备研制重点之一。概述 AS/RS(Automatic Storage &Retrieval System)在S 是现代物流的重要组成部分，它以快速、低爱，是随着科技与生产的快速发展而不断进步架，各种搬运设备，计算机控制系统等部分组、物流效率高的机电一体化高科技现代集成系库等，它集机械电子、计算机、网络、通信、传机械化、自动化、集成管理化、网络信息化等存储的枢纽[6]，在很大程度上提高了生产率、

载货台 4-货物 5-上导轨 6-升降机构 7-机电控制图 1-2 单立柱堆垛机结构组成图Fig.1-2 Structure of a single column stacker，以确保货物出入库时的精确定位与运行系统遍及堆垛机的各个组件当中，主要由组成，堆垛机常采用 PLC 控制方式，完成能。安全保护装置主要由过载保护装置、绳断保意外状况时的人身安全与财产安全。军某研究所，其自动化立体仓库（如图 1-尺寸（X Z Y)为 3635 1000 9644mm巷道堆垛起重机（以下简称堆垛机）工作时立柱振动明显，有时会因振动过大而无法

其自动化立体仓库（如图 1-3 所示）所用堆垛机如图1-3 所示。堆垛机的外形尺寸（X Z Y)为 3635 1000 9644mm，其工作参数如表 1-1 所示。由于现有的单立柱巷道堆垛起重机（以下简称堆垛机）工作时存在一些缺陷：如启动平衡性差，运动过程中立柱振动明显，有时会因振动过大而无法正常工作等现象。为此，本课题的目的是通过对堆垛机结构的分析与优化从而改善其性能。图 1-3 解放军某研究所立体仓库Fig.1-3 AS/RS of the Liberation Army Graduate School
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本文编号：2837925