大型射电天线轮轨接触刚柔耦合动力学研究

发布时间：2017-08-08 01:16

  本文关键词：大型射电天线轮轨接触刚柔耦合动力学研究

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【摘要】：大型射电天线轮轨系统是天线方位转动和支撑的基础,它通过滚轮和轨道之间的滚动接触来实现其承载和方位转动。轮轨组合是天线轮轨系统的重要组成部分,其接触滚动运行良好与否会对天线的运行产生直接影响。为此本文以国家天文台50m射电天线轮轨组合为研究对象,对轮轨滚动接触问题进行研究。论文首先基于刚柔耦合动力学理论,讨论了大型射电天线轮轨接触刚柔耦合多体系统动力学方程及其求解方法,探讨了轮轨接触刚柔耦合动力学模型的建模方法,为轮轨接触动力学分析提供理论基础。其次,运用有限元软件Msc.Patran/Nastran和多体动力学软件RecurDyn,分析轮轨间滚动接触参数及其边界条件设置,建立了50m射电天线轮轨接触刚柔耦合动力学模型。针对平顺轨道部分,分析了启动、平稳运行、快速制动三种工况下的力学性能,结果表明天线在启动和快速制动时,轨道上的应力变形比天线在平稳运行情况下大2倍左右。天线启动瞬时,轨道应力变形最大,最大应力可达559.64Mpa,最大变形可达0.153mm。分析了轨道上预设点的应力变形和滚轮作用点离该点距离的动态变化关系,结果表明其应力变形和滚轮作用点离该点距离成非线性反比关系。针对轨道接头部分,研究了轨道接头的力学性能和滚轮不同冲击速度的关系,结果表明在滚轮低速(0.6rad/s)冲击下轨道接头处最大应力变形比在高速(3rad/s)冲击下大,低速冲击下最大应力为666.32Mpa,最大变形为0.13mm,因此在保证天线运行精度的前提下可以适当提高天线的方位转动速度。对比研究了30°,45°,60°,75°四种不同轨道接头角度下的力学性能,确定了最优轨道接头角度为45°。最后,对50m天线轮轨接触系统进行现场实验测试:1)测量了全轨的水平度,发现轨道整体水平度存在不均匀现象,两个轨道接头处水平度偏差较大,原因是轨道接头处螺栓存在松动;2)测量了轨道预设点与滚轮作用点在不同距离下的变形情况并和仿真结果对比,发现在滚轮作用点到达预设点时轨道实测变形并未达到最大,主要原因在轨道接头;3)测量轨道加载后不同位置的变形,对比分析实测变形与仿真结果发现在轨道平顺位置,两者大小相一致,但在接头处,偏差较大,说明轨道接头的轮轨刚柔耦合模型还存在较大偏差,动力学模型参数还需修正。本文的研究成果可以为轮轨刚柔耦合滚动接触的参数识别和模型修正提供一定的技术指导,也为轮轨及轨道接头的磨损冲击变形提供参考。
【关键词】：轮轨式天线 轮轨接触 轨道接头 刚柔耦合 动力学分析
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH751
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题背景10
• 1.2 大型射电天线研究现状10-13
• 1.2.1 国外大型射电天线研究现状10-12
• 1.2.2 国内大型射电天线研究现状12-13
• 1.3 轮轨接触研究现状13-18
• 1.3.1 传统轮轨接触研究现状13-16
• 1.3.2 轮轨刚柔耦合接触研究现状16-18
• 1.4 主要研究内容及意义18-19
• 第2章 轮轨刚柔耦合动力学研究理论基础19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 刚柔耦合动力学建模理论与方法19-20
• 2.3 刚柔耦合系统动力学方程及求解20-28
• 2.3.1 刚柔耦合系统动力学方程建立条件20-23
• 2.3.2 刚柔耦合系统动力学方程23-25
• 2.3.3 刚柔耦合系统动力学方程求解25-26
• 2.3.4 基于刚柔耦合理论轮轨动力学建模26-28
• 2.4 本章小节28-29
• 第3章 轮轨接触刚柔耦合动力学分析29-46
• 3.1 引言29
• 3.2 轮轨接触刚柔耦合动力学模型29-35
• 3.2.1 轮轨参数29-31
• 3.2.2 轮轨接触刚柔耦合动力学模型31-35
• 3.3 天线不同工况的轮轨动力学分析35-43
• 3.3.1 天线启动轮轨动力学分析35-38
• 3.3.2 天线平稳运行轮轨动力学分析38-41
• 3.3.3 天线快速制动轮轨动力学分析41-43
• 3.3.4 仿真结果分析43
• 3.4 滚轮位于轨道不同位置动力学分析43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 轨道接头冲击动力学分析46-55
• 4.1 引言46
• 4.2 轨道接头冲击分析46-50
• 4.2.1 轨道接头低速冲击分析47-48
• 4.2.2 轨道接头高速冲击分析48-50
• 4.3 轨道接头角度影响分析50-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 轮轨接触系统测试实验55-69
• 5.1 引言55-56
• 5.2 轨道水平度测量实验56-64
• 5.2.1 轨道水平度测量实验方案56-60
• 5.2.2 水平度测量结果及分析60-64
• 5.3 轨道加载变形测量实验64-67
• 5.3.1 轨道加载变形测量实验方案64-66
• 5.3.2 轨道加载变形实验测量结果与分析66-67
• 5.4 实验仿真结果对比67-68
• 5.5 本章小节68-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 附录75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 任懿;郑元鹏;;大型反射面天线轮轨接触问题分析[J];无线电工程;2013年07期

2 易平;;桥架型起重机轮轨服役现状分析[J];科技传播;2012年24期

3 侯永胜;张念;;轮轨润滑在京包铁路线上的应用效果[J];合成润滑材料;2012年02期

4 肖乾;林凤涛;王成国;车宇翔;;变摩擦系数条件下的轮轨滚动接触特性分析[J];铁道学报;2012年06期

5 王鹏;吴姜玮;;港口起重机车轮表面硬度对应力场的影响[J];中国重型装备;2011年03期

6 梁树林;张军;;独立车轮与钢轨接触问题的研究[J];哈尔滨工业大学学报;2011年S1期

7 王文健;郭俊;刘启跃;;轮轨磨损与滚动疲劳裂纹损伤关系及预防研究[J];中国表面工程;2010年03期

8 王伟;罗仁;曾京;;车轮型面磨耗预测模型及仿真分析[J];铁道车辆;2009年09期

9 段勇军;程丹;;基于刚柔接触的滚动球轴承系统仿真研究[J];电子机械工程;2009年04期

10 杨鹏;吴姜玮;;港口起重机轮轨接触应力有限元分析[J];中国重型装备;2008年03期

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本文编号：637599