铝锭堆垛机伺服直驱翻转装置的动态性能分析和评价

发布时间：2021-03-07 23:19

　　铝锭堆垛机是铝锭连续铸造生产线的关键设备,而翻转装置又是铝锭堆垛机的关键部件。本文围绕22t/h铝锭连续铸造生产线,针对铝锭堆垛机伺服直驱翻转装置,详细研究了它的齿轮传动系统,分析了主轴的的静动态特性以及传动系统的弯扭耦合振动特性。现有翻转装置的驱动方式为气缸驱动,气缸驱动引起了铝锭翻转过程的冲击、不稳定等问题。本文通过比较气缸、液压和伺服电机驱动,选择了性能更好的伺服电机作为翻转装置的驱动方式,并对翻转装置的一个主要部件——主轴系统,运用有限元分析软件ANSYS进行了静动态特性分析,通过静态分析计算出了主轴在最大扭矩作用下的静态变形；通过模态分析,确定了主轴的临界转速和模态振型；通过瞬态动力学分析,得到了主轴系统在伺服电机通过齿轮传递的动态扭矩作用下的位移、速度和加速度响应,分析结果表明运用伺服电机驱动翻转装置翻转铝锭有效减小了翻转机构在两个极端位置的冲击,提高了翻转过程的平稳性。翻转装置的齿轮传动系统是一个多分级、多分支的齿轮耦合复杂转子系统。由于齿轮啮合作用,系统各转子之间的弯曲振动和扭转振动相互耦合,因而不能从单个转子来考察,需要建立系统的弯扭耦合振动方程,对其振动特性进行分析... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 铝锭堆垛机的国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 铝锭堆垛机翻转装置
    1.4 课题的目的和主要研究内容
        1.4.1 课题的目的
        1.4.2 主要研究内容
第2章 齿轮传动转子动力学的研究方法
    2.1 齿轮-轴承-转子系统的研究概况
    2.2 齿轮-轴承-转子系统的研究方法
        2.2.1 传递矩阵法
        2.2.2 有限元法
        2.2.3 模态综合法
    2.3 本文的研究方法
第3章 铝锭堆垛机翻转装置驱动方式的改进
    3.1 铝锭堆垛机翻转装置
        3.1.1 铝锭堆垛机结构及工作原理
        3.1.2 气缸驱动的堆垛机翻转装置
    3.2 堆垛机翻转装置驱动方式的比较
        3.2.1 气缸驱动
        3.2.2 液压驱动
        3.2.3 伺服电机驱动
        3.2.4 伺服控制系统
        3.2.5 交流伺服电动机
    3.3 伺服电机驱动翻转装置
        3.3.1 负载的载荷谱
        3.3.2 伺服电机的选取
        3.3.3 伺服电机施加给主轴的驱动力矩
        3.3.4 伺服系统的控制方式
    本章小结
第4章 堆垛机翻转装置主轴的静动态特性分析
    4.1 主轴的静态特性分析
        4.1.1 结构的静力学方程
        4.1.2 主轴的结构和参数简介
        4.1.3 主轴的静态特性分析
    4.2 主轴的模态分析
        4.2.1 模态分析理论
        4.2.2 ANSYS模态分析
        4.2.3 主轴的模态分析
    4.3 主轴的瞬态动力学分析
        4.3.1 瞬态动力学概述
        4.3.2 主轴的瞬态动力学分析
    本章小结
第5章 铝锭堆垛机翻转装置齿轮传动系统的弯扭耦合振动分析
    5.1 转子的离散化
    5.2 轴的弯曲刚度和扭转刚度
    5.3 轴承刚度和阻尼
        5.3.1 轴承的简化模型
        5.3.2 轴承的刚度和阻尼
        5.3.3 翻转装置齿轮传动系统所用轴承的刚度和阻尼
    5.4 齿轮的啮合刚度和啮合阻尼
        5.4.1 齿轮的弯扭耦合振动模型
        5.4.2 齿轮的啮合刚度和啮合阻尼
        5.4.3 翻转装置齿轮传动系统齿轮的啮合刚度和啮合阻尼
    5.5 多平行轴齿轮耦合转子系统的振动分析
    5.6 多平行轴齿轮耦合转子系统动力学方程的数值计算
    5.7. 铝锭堆垛机翻转装置齿轮传动系统的弯扭耦合振动
        5.7.1 铝锭堆垛机翻转装置齿轮传动系统结构
        5.7.2 铝锭堆垛机翻转装置齿轮传动系统的动力学模型
        5.7.3 铝锭堆垛机翻转装置齿轮传动动力学模型的参数
        5.7.4 铝锭堆垛机翻转装置齿轮传动系统的固有频率和振型分析
        5.7.5 铝锭堆垛机翻转装置齿轮传动系统的强迫振动响应
    本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]多平行齿轮耦合转子系统的振动特性分析[J]. 庞辉,方宗德,欧卫林.  振动与冲击. 2007(06)
[2]新型高效全自动铝锭堆垛机的设计[J]. 冯瑞成,王鹏,芮执元,赵俊天,李鄂民.  机床与液压. 2007(03)
[3]铝锭连续铸造机组中冷却运输机驱动装置的改进[J]. 雷春丽,段丽莉,王永锋,芮执元.  煤矿机械. 2006(10)
[4]齿轮-转子系统的振动特性分析[J]. 宋雪萍,刘树英,闻邦椿.  机械科学与技术. 2006(02)
[5]堆取料机行走驱动机构的改进[J]. 詹伟钢,葛鹏.  起重运输机械. 2006(01)
[6]齿轮耦合复杂转子系统弯扭耦合振动分析的轴单元法[J]. 欧卫林,王三民,袁茹.  航空动力学报. 2005(03)
[7]LDJ-20新型全自动铝锭堆垛机的研制[J]. 赵俊天,芮执元,剡昌锋,韦尧兵,何贵平,陈博.  兰州理工大学学报. 2005(03)
[8]20kg铝锭连续铸造机自动堆垛系统的改进[J]. 马超.  有色设备. 2005(01)
[9]全自动铝锭堆垛机的改进[J]. 赵建军,刘连会.  甘肃冶金. 2004(03)
[10]气动翻转台车运行平稳性分析及改进措施[J]. 黄捷.  木工机床. 2003(03)

博士论文
[1]齿轮传动系统动力学特性的有限元分析及试验方法研究[D]. 杨晓宇.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2005

硕士论文
[1]铝锭堆垛机翻转装置的动态性能分析[D]. 商益存.兰州理工大学 2008
[2]铝锭堆垛机关键部件的动态性能分析[D]. 陈玉瑜.兰州理工大学 2007
[3]齿轮耦合多转子系统动力学特性研究[D]. 苏武会.西北工业大学 2007
[4]齿轮传动转子系统动力学特性的模态综合法[D]. 吴青凤.西安科技大学 2006
[5]某航空发动机传动系统的动力学研究及其振动控制[D]. 欧卫林.西北工业大学 2005



本文编号：3069982