铝锭堆垛机翻转装置的动态性能分析

发布时间：2020-08-19 16:11

【摘要】： 围绕22t/h的铝锭连铸生产线,针对铝锭堆垛机的翻转装置,本文详细研究它的传动系统,讨论动态优化在传动系统的应用。主轴部件是翻转装置的重要组成部分,在工作的过程中承担主要的扭矩,其性能的好坏对整个翻转装置的性能有着很重要的影响,故需要对主轴进行静、动态性能分析。在确定主轴支承处的刚度和阻尼后,建立恰当的静态模型,利用有限元分析软件ANSYS计算,得到主轴在最大扭矩下的刚度;建立主轴的动力学模型,运用ANSYS进行模态分析和瞬态分析,得到主轴的固有频率、振型以及在受到瞬态载荷的作用下的位移、速度和加速度随时间变化的情况。本文还对翻转装置传动系统的动力特性进行研究,基于Riccati传递矩阵法通过确定惯性元件和弹性元件,建立传动系统的集中参数动力学模型,并建立与之相应的数学模型。通过MATLAB编程运算对系统的动力学性能进行计算机数值仿真,获得翻转装置扭转振动时的固有特性表征参量,并对这些数值进行详细的分析,在此基础上,计算传动系统的模态柔度、惯性能分布率和弹性能分布率,然后,运用模态柔度和能量分布的原理对传动系统进行动态优化,提出以模态柔度要小、惯性能分布率和弹性能分布率均匀为动态优化目标,修改传动系统子结构的刚度和质量,另外,对于弹性能分布高的子结构,增大其阻尼,并对改进后的翻转装置动态性能进行预测。通过对翻转装置的主轴和传动系统的性能分析和优化,为以后进一步改进该结构提供一定的理论依据。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH246
【图文】：

作业流,铝锭,连续铸造,水线

不能满足我们国民生产的需求，为了提高铝的产量，人们试图用各种方法通过各种渠道来提高铝的产量，铝锭连续铸造机组浇铸成型生产线就是其中一种。铝锭连续铸造生产线是生产重熔用铝锭的自动化生产线(如图1.1所示)，机组主要由铸造机、冷却运输机、堆垛机和成品运输机等这几大部分组成。该生产线在PLC程序控制下，可自动完成铝锭的铸造、冷却、堆垛、打包和成品运输等多种生产工序[l]，是集机、电、光、液和气于一体的自动化成套冶金设备，国内各大电解铝厂的电解铝成型普遍采用这样的设备。这些设备大都是80年代中期，网网翩丽州州图1.1铝锭连续铸造的作业流水线1.铸造机2.冷却运输机3.堆垛机4.成品运输机昆明重型机器厂和贵阳铝镁设计研究院共同引进日本三菱公司铝锭连续铸造机的生产技术l2]，在一定程度上缓解了我国铝工业装备相对落后的矛盾，逐步实现了国产化，但由于长期以来缺乏对国外先进技术的吸收、消化和改进，一些关键的技术难题没有解决，比如生产率不高，机架的稳定性，翻转铝锭时的冲击，传动系统的平稳性等等

翻转装置

锭有可能在夹抓中晃动，尤其是在每个直线运动的极端位置，夹具急停和加程中这种情况更为明显，故出现散锭现象。(2)堆垛机的主要部件翻转装置也有一些问题，下面将有专门的介绍。(3)堆垛机机架刚性较弱，移动小车及夹抓在水平和垂直方向快速移动极端位置启动、制动时，机架颤振。(4)堆垛机一些零部件的可靠性较低。整列装置在整列时，每层铝锭接紧密，需要人工辅助整列，尤其是第1、3、5块和第2、4块的搭接。1.3.1课题的目的本课题是以22t/h铝锭堆垛机的关键部件一翻转装置为研究对象，如图所示，目的是针对翻转装置存在的一些问题，对设计方案进行动态性能分析化设计，并对结构的改进方案进行动态性能预测，为翻转装置的优化设计制供了理论依据。

模型图,主轴,模型,空刀槽

模型进行了简化，主要包括螺纹、键槽按实体处理;忽略空刀槽、倒角等局部特征。经过这样的简化可以提高计算效率，并且对计算结果精度影响很小。图3.2为主轴的有限元模型。

【引证文献】