组合臂架式OM2拆装设备安装工况动力学分析与仿真

发布时间：2020-07-15 15:21

【摘要】：组合臂架式OM2拆装设备是为国家重大项目“神光Ⅲ”子项目—OM2光学组件安装量身定做的机械设备。在光学组件安装过程中,由拆装设备的折臂摆动、伸缩臂俯仰和伸缩臂伸缩完成粗就位,接着由拆装头6个方向自由度微调运动完成精就位。由于设备具有大型重载,并依靠视觉辅助就位,对安装精度要求高,需要对拆装设备进行精准动力学分析,更好地规划OM2组件的运动轨迹。本文首先选取粗就位过程中组合臂架的三种不同姿态,基于ANSYS软件对底盘、折臂、伸缩臂和液压缸等主要部件进行了强度和刚度的静力学校核,并对这三种姿态进行模态分析,得到前六阶自振频率和振型,模态分析为后面瞬态动力学分析的时间积分步长和Rayleigh阻尼选取提供依据。采用浮动坐标法对OM2拆装设备进行动力学建模,利用有限元法离散描述柔性构件的变形。先用Lagrange方程得到单个柔性构件的动力学方程,再利用Lagrange乘子引入约束方程组装成系统动力学方程。由柔性构件的动能得到质量阵,由弹性力虚功得到弹性力和刚度阵,由外力虚功得到广义外力,根据构件之间的关系得到约束方程和约束雅可比矩阵,将动能、弹性力、广义外力、约束力代入第一类Lagrange方程得到了拆装设备的系统动力学方程。动力学方程是一组时变、强非线性、强耦合的微分-代数方程,采用广义-α法对微分-代数方程进行求解,得到了拆装设备末端点在不同工况下位移和速度随时间变化的响应曲线,并将柔体变形约束为零进行求解得到的刚体解与ADAMS刚体仿真解进行比较,发现结果相当吻合,验证了拆装设备多柔体系统模型的准确性,为拆装设备末端轨迹优化控制提供理论基础。粗就位完成后对拆装设备臂架结构“冻结”进行瞬态动力学分析。以加减速控制法求得微调运动中瞬态冲击载荷函数变化曲线,通过前面姿态三的振型选取两个方向微调运动进行分析,得到拆装设备末端点位移、速度随时间变化曲线以及振动周期。
【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】：TG96
【图文】：

示意图,空间,类模块,示意图

OM2 类模块在靶球上安装空间以及安装示意图如图 1-3 和 1-4 所示。OM2 类模块的安装具有载重量大、几何尺寸庞大、安装空间狭小复杂等特点。此外，重大装置的建设分两个阶段进行，即半能量装置期和全装置运行两个阶段。因此，OM2 类模块工装的技术方案要充分考虑安装对象的特殊性、安装空间的复杂性以及重大装置建设的阶段性，进而制定合理且优化的安装方案和相应工装设备。

示意图,示意图,类模块,全装

徐工,起重机

近期研发了 CC8800-1TWIN 型起重机（如图 1-6），双臂新增功能使其最大载重能力达到 3200 吨，最大工作范围 8 米，最大起吊力矩可达 440米，此设备可以看作由两台 1600 吨级 CC8800-1 型起重机组成的双臂架起重机备 1740 吨的配重[17]。Manitowoc 公司新推出了可以改变配重(VPC)的 31000重机，和使用一般的起吊能力配件的起重机相比，可以提升并承载各种等级定重量，可在施工现场轻松移动，地面前期准备工作可大大减少。日本神钢拥有丰富系列的起重机产品、价格优惠，受到许多客户的好评，在全球市场中占有一定比例。在近两年里，神钢公司在我国市场中有着不错的销售量。起重机性能与德国相比有一段距离，但其产品发展迅速，产品在售价方面与相比更有优势，所以更受我国大量起重机用户们青睐[18]。

【参考文献】