新型摩擦偶合器设计与有限元分析
本文关键词:新型摩擦偶合器设计与有限元分析 出处:《山东科技大学》2011年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:机械设备尤其是煤矿机械设备经常在带载荷状况下启动和运转,因此,传动装置须具有“软启动”的工作特性。机械设备的“软启动”特性是指设备在重载工况下能够可控地逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动,它不仅能够大幅度减轻传动系统所受到的启动冲击,同时还能减小电动机的启动电流、电动机的热冲击负荷及对电网的影响。此外,还可以选用容量相对较小的电动机,因而也能减少不必要的设备投资和节约能源。山东科技大学与泰安润泽机电设备有限公司联合开发了一款新型带反馈控制的摩擦偶合器。此产品与原有的摩擦偶合器相比,具有以下突出特点:用输出轴转速反馈控制输出力矩,过载系数随输出轴转速成平方关系增加,软启动效果好,起动平稳;机械正常运转时不存在滑差,机械效率高,保证了主从动设备的高效传动。反馈式摩擦偶合器是一种兼容性好的软启动装置,不仅结构简单,使用和维修方便,而且价格低廉,性能可靠,重量轻体积小。 本文首先研究了反馈控制摩擦偶合原理,根据此原理对一款90KW新型摩擦偶合器进行了结构设计。对主动级和反馈级摩擦方案进行了设计计算,设计出了主要零部件的结构,并使用Pro/E软件对其进行三维建模。接着建立了摩擦偶合器带载起动的动力学微分方程,对其带载起动过程进行了简要分析。新型摩擦偶合器输入轴等部件的整体结构比较复杂,难以用传统的力学方法进行分析。本文采用国际上流行的有限元分析软件HyperMesh和ANSYS对输入轴进行有限元分析,校核该零件的强度和刚度,并对输入轴进行了模态分析,以了解其固有振动特性。最后,使用OptiStruct软件对输入轴进行优化设计,有效减小了该部件的重量,节省了材料,从而使得该设计方案具有较好的可行性和实用性,并对其他的同类产品具有很好的指导意义。本文的创新点主要有:提出了新型摩擦偶合器的反馈控制摩擦偶合原理;建立了摩擦偶合器的带载起动的动力学分析方程;使用优化设计方法对新型摩擦偶合器关键部件进行优化设计。
[Abstract]:Mechanical equipment, especially coal mine machinery equipment often with the load starting and running, therefore, the working characteristics of the gearmust have a "soft start". Machinery and equipment of the "soft start" refers to the characteristics of equipment under heavy load conditions can be controlled to gradually overcome the inertia of the system starts smoothly, it not only can to reduce the transmission system impact of the start, but also can reduce the starting current of the motor, the motor thermal shock load and the impact on the grid. In addition, you can also use relatively smaller capacity motor, which can reduce unnecessary investment in equipment and save energy. Shandong University of Science and Technology and Tai'an and the joint development of mechanical and Electrical Equipment Co. Ltd. a new type of friction coupling with feedback control. This product is compared with the original friction coupling, has the following prominent features: output shaft Speed feedback control output torque and overload coefficient square with the increase of output shaft speed, soft start effect is good, stable starting; mechanical normal operation when there is no slip, high mechanical efficiency, to ensure the efficient transmission of master and slave device. Feedback friction coupling is a kind of soft start device compatibility, not only has the advantages of simple structure, convenient operation and maintenance, and low price, reliable performance, light weight and small volume.
This paper studies the feedback control of the friction coupling principle, according to the principle of structural design of a 90KW model of active friction coupling. And the feedback friction scheme was designed, designed the structure of main components, and the use of Pro/E software for the three-dimensional modeling. Then established the friction coupling dynamic differential equation starting with load, the load starting process was analyzed. The overall structure of the friction coupling input shaft and other components of the complex, it is difficult to use the traditional mechanical methods were analyzed. The finite element analysis of international popular software HyperMesh and ANSYS finite element analysis on the input shaft, check the parts the strength and stiffness of the input shaft, and modal analysis is carried out to understand the inherent vibration characteristics. Finally, to optimize the input shaft using OptiStruct software Effectively, reduce the weight of the part, saves the material, so that the design has good feasibility and practicability, and is a very good guide to other similar products. The main innovations of this paper are: put forward the feedback control principle of the new type of friction coupling friction coupling; establish dynamic starting with load the analysis of the friction coupling equation; using optimization design method to optimize the design of the key components of the new friction coupling.
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH137.331
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,本文编号:1399274
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