大工件翻转设备翻转过程力学分析及180度翻转机方案设计

发布时间：2017-08-01 18:21

  本文关键词：大工件翻转设备翻转过程力学分析及180度翻转机方案设计

  更多相关文章： 核电大型件 翻转机 动力学参数 应力场 安全可靠性

【摘要】：目前，国内已经建成规模较大、拥有多方面核心技术的加氢反应容器、核电站主设备生产体系，，这些设备是由一些整体顶盖、大筒节、锥形过渡节、特厚管板、圆顶封头等焊接而成；部件形状结构复杂，单重可达300吨，直径可达6700mm，轴向长度可达5400mm，导致部件在立车加工、焊接装配、无损探伤等加工制造过程的姿态变位工序成为制约生产率提升与工件表面质量改善的重要因素之一，然而国内外关于核电大型件翻转机的研发鲜有报道。本文研究的翻转机耗资近千万，是于2013年6月设计研发后应用到实际生产制造的首台，目前处于总装阶段，准确的理论分析对设备结构优化设计及投产后首次试运行非常必要，课题研究意义重大。 本课题基于参与开发设计的中国第一重型机械集团核电大型件翻转机项目，应用多体动力学解析理论与运动仿真方法，分析计算了极限300吨工件180°翻转变位运行过程中，翻转机危险运动节点复杂力学状态及主传动链轮扭矩动态变化值，分析了翻转车体总重心位置改变对主传动链轮的冲击影响，评估了翻转车体安全运转性能；研究制定了径向尺寸为2800mm-6700mm、轴向长度为135mm-2500mm的不同规格筒节件、管板件翻转工艺。 基于动力学分析结果，应用ABAQUS有限元软件仿真分析了翻转机承载极限载荷时，危险运动节点的最大应力场，提出了确保设备安全的优化意见；应用疲劳分析理论预测了链传动系统的疲劳寿命；分析评估了翻转机首次完成300吨重载件180°翻转的安全可靠性与设备结构设计的合理性。 本文最后提出一种可实现锥形过渡节、圆顶形封头、特厚管板和矮筒节180°变位的翻转机新方案，分析研究了设备运行的关键动力学参数，对比分析两种翻转机优缺点，论证了设计方案的可行性与实用价值。
【关键词】：核电大型件 翻转机 动力学参数 应力场 安全可靠性
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM623;TH113
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景及意义11-13
• 1.1.1 课题研究背景11-13
• 1.1.2 课题的研究意义13
• 1.2 课题国内外研究现状及分析13-17
• 1.2.1 国内外多体动力学研究手段与现状分析14
• 1.2.2 国内外虚拟样机仿真技术发展及现状分析14-15
• 1.2.3 国内外大型重载工件翻转变位设备的研究现状分析15-17
• 1.3 本课题主要研究方法17-19
• 1.3.1 多体动力学分析计算17-18
• 1.3.2 计算机辅助设计技术18
• 1.3.3 计算机辅助工程技术18-19
• 1.4 本课题的主要研究内容19-21
• 第2章 翻转机工作原理及运动与力学解析理论21-27
• 2.1 翻转机的结构模型简介21-23
• 2.1.1 翻转车体系统21-22
• 2.1.2 主传动系统22-23
• 2.2 翻转机的工作原理23-25
• 2.3 接触应力解析理论25-26
• 2.3.1 有限元法求解的基本步骤25-26
• 2.3.2 非线性有限元问题方程组解析方法26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 翻转机运动与力学仿真分析及理论解析27-51
• 3.1 Solidworks Motion 简介27-28
• 3.2 翻转机移动翻转组合工作台系统动力学分析研究28-34
• 3.2.1 移动翻转组合工作台系统动力学理论解析29-32
• 3.2.2 移动翻转组合工作台系统动力学运动仿真32-34
• 3.2.3 理论解析与运动仿真结果分析34
• 3.3 翻转机关键工位翻转工艺研究34-42
• 3.3.1 翻转机 f)工位翻转工艺35-38
• 3.3.2 翻转机 h)工位翻转工艺38-42
• 3.4 翻转机主传动系统动力学分析研究42-48
• 3.4.1 主传动系统动力学理论解析42-47
• 3.4.2 主传动系统动力学运动仿真47-48
• 3.4.3 理论解析与运动仿真结果分析48
• 3.5 翻转车体重心位置变动对传动链轮的冲击影响48-50
• 3.5.1 运动仿真分析模型创建49-50
• 3.5.2 运算结果分析研究50
• 3.6 本章小结50-51
• 第4章 翻转机危险运动节点力学仿真分析51-67
• 4.1 ABAQUS 简介51-52
• 4.2 翻转车体关键滑轮组力学分析52-55
• 4.2.1 滑轮组应力场仿真分析52-54
• 4.2.2 仿真结果分析研究54-55
• 4.3 主传动链轮系统应力场研究及疲劳寿命预测55-59
• 4.3.1 主传动链轮系统应力场研究55-57
• 4.3.2 链轮与链销轴疲劳寿命估算57-59
• 4.4 翻转车体与托辊接触区域应力场分析59-62
• 4.4.1 翻转车体与托辊有限元模型创建59-61
• 4.4.2 滚圈与托辊仿真结果分析研究61-62
• 4.5 翻转机锁紧机构与铰接销轴应力场分析研究62-66
• 4.5.1 锁紧机构与铰接销轴仿真模型创建62-64
• 4.5.2 仿真结果分析研究64-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第5章 翻转机新方案研究67-77
• 5.1 待变位工件的结构特征67-68
• 5.2 翻转机设计方案68-76
• 5.2.1 翻转机设计方案三维建模68-71
• 5.2.2 翻转机设计方案工作原理71-72
• 5.2.3 压紧工作台系统参数分析72-74
• 5.2.4 翻转机主驱动系统参数分析74-75
• 5.2.5 翻转机车体力学分析研究75-76
• 5.3 两类大型件翻转机对比分析76
• 5.4 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果83-84
• 致谢84-85
• 作者简介85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈汉利;马超群;秦滔;;电力消费与中国经济增长的关系分析[J];系统工程;2007年08期

2 马玉钦;曾斌祥;张勇杰;;计算机辅助创新设计综述[J];贵州大学学报(自然科学版);2008年06期

3 ;济南二机床研制成功国内首台垛料翻转机[J];锻压装备与制造技术;2003年04期

4 籍世力;姜玉昌;隋景涛;;球形封头翻转施工的优化方案[J];炼油与化工;2009年03期

5 杨达毅;陈丽敏;;基于SolidWorks的六自由度液压平台运动仿真[J];机床与液压;2008年09期

6 王彦伟,郑英;有限元法在车身设计中的应用[J];机械设计与制造;2001年05期

7 李启鹏;刘万俊;仝崇楼;龚小平;;基于SlidWorks运动仿真的平面八连杆机构优化设计[J];机械传动;2009年01期

8 沈惠平;高宗华;祁泽佩;邓嘉鸣;张银生;卢金春;;隧道管片真空吸盘翻转机翻转机构及最小翻转力矩优化计算[J];机械设计;2010年05期

9 赵志平;李新勇;;虚拟样机技术及其应用和发展[J];机械研究与应用;2006年01期

10 杨朝丽;计算机辅助工程(CAE)发展现状及其应用综述[J];昆明大学学报;2003年02期

本文编号：605578