制动工况对锻造操作机悬挂系统的影响分析

发布时间：2020-02-01 18:38

【摘要】：重载锻造操作机是制造产业链中实现锻造机械化与自动化的重要辅助设备之一,是机、电、液高度集成的一类特种工业机器人,用于夹持锻件配合压机完成各锻造工艺动作。重型锻造操作机的悬挂系统连接着操作机行走装置与夹持装置,是影响操作机行走控制精度的关键部件,其结构形式主要有摆动杠杆式与平行连杆式。当钳杆处于负载状态,由于悬挂系统质量分配不均,会导致制动工况所产生的惯性冲击严重影响着操作机的工作精度,并限制其快速响应能力。本文以300KN平行连杆式重载锻造操作机作为研究对象,针对制动工况,不仅分析了制动工况下缓冲装置的缓冲刚度和阻尼特性对悬挂系统的影响,而且也进一步考虑了回弹装置和缓冲装置的耦合性能对系统振动的影响。首先,对锻造操作机制动工况进行了理论分析,在明确操作机控制精度定义的基础上,着重研究了操作机启动和制动加速的计算方法,获得了锻造操作机制动加速度的选取区间,给出了锻造操作机处于负载状态下的最优停车速度。其次,针对平行连杆式锻造操作机,简化设备物理模型,分析了制动工况下平行连杆式重载锻造操作机悬挂模型中各杆件的受力和运动状态,利用牛顿-欧拉方程法建立了制动工况下悬挂系统的单自由度动力学微分方程,为研究操作机缓冲刚度与阻尼参数提供了条件;同时,利用拉格朗日法对悬挂系统进行动能、势能分析,建立了悬挂系统双自由度的动力学微分方程,为研究制动工况下悬挂系统中回弹装置和缓冲装置的耦合性能对系统振动的影响提供了前提。再者,利用MATLAB软件平台,使用四阶龙格-库塔法分别求解了单自由度牛顿-欧拉方程和双自由度拉格朗日方程微分方程。分析了缓冲刚度和缓冲阻尼对吊杆摆角、钳杆质心位置变化规律的影响,为平行连杆式操作机悬挂系统缓冲装置的刚度与阻尼设计提供了理论依据。同时,获得了制动工况下回弹装置和缓冲装置的耦合性能对悬挂系统转臂摆角、吊杆摆角、钳杆质心的变化规律,明确了悬挂系统中回弹装置和缓冲装置的耦合性能对提高操作机控制精度的作用。最后,通过Adams软件仿真,获得了制动工况下操作机悬挂系统中缓冲装置对悬挂系统的影响实验曲线;并进一步得到了回弹装置和缓冲装置的耦合性能对系统振动影响的实验曲线,为提高操作机控制精度提供可视化虚拟仿真实验研究结论,验证了理论的可行性与合理性。本文针对特定工况简化物理模型,建立动力学微分方程,从系统动力学的角度为操作机悬挂缓冲装置的设计提供合理的理论依据,而且通过这种研究方法明确了对回弹-缓冲装置的耦合性能对系统振动的影响,提出了减少操作机控制精度误差的思路。
【图文】：

锻造操作机与压机配合的集成系统

操作机3D轴测图
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG315

【参考文献】

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本文编号：2575470