三自由度链锯破障救援系统样机的研制

发布时间：2023-04-02 17:40

　　我国是一个地震频繁的国家,对于城市中比例迅速提高的钢筋混凝土结构高层建筑,其坍塌后多数为混凝土框架和剪力墙高层结构。结合近年来国内外地震破障救援实际,利用现有的工程机械作为平台,提出了研制破障救援属具的解决思路。该属具通过转换接口,使现有的工程机械能快速转化为专用救援装备,使具有专业救援功能的装备能够第一时间快速投入生命营救,满足未来地震救援对大型救援装备的迫切需求。因此,开发低扰动、高效率、体积小、易储存的工程机械救援属具结构具有重要的现实意义。本文对此进行了初步研究,主要成果如下:提出了利用金刚石链锯具有效率高、扰动低、遇到钢筋不用换刀的特点,把它作为刀具研制出了第一代破障救援属具样机系统,对样机进行了动力学分析,并搭建了实验样机和设计了一套控制系统,使样机实现自动化操作。提出了链锯在横向切割的过程中,不断地对链锯摆动角度来切割混凝土的思想,根据这一思想,设计了链锯小角度摆动机构。在摆动机构中,链锯与旋转连接盘之间增加了一个柔性环节,起到蓄能、缓冲和减震的作用。将该样机与二自由度平台组成一个链锯破障救援系统,对前端破障救援系统进行了动态特性实验研究,得出了系统的固有频率,实验测得的...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的来源与意义
    1.2 国内外钢筋混凝土破障系统的研究现状及发展趋势
    1.3 本课题组地震救援破障技术的研究成果
    1.4 论文的主要工作和内容
第二章 金刚石链锯切削混凝土的基础理论研究与试验台的搭建
    2.1 引言
    2.2 金刚石链锯切割混凝土的机理研究
        2.2.1 金刚石链锯切割混凝土的机理
        2.2.2 影响金刚石链锯切削性能的因素
    2.3 金刚石链锯切削力数学模型的建立
    2.4 快速破障救援系统设计方案的提出
    2.5 原理性实验台的搭建
    2.6 本章小结
第三章 低扰动破障救援系统的设计及集成
    3.1 引言
    3.2 破障救援样机主体结构的设计
        3.2.1 破障救援系统的样机整体结构方案设计
        3.2.2 挖掘切割角度平台的设计、链锯的改装及电机减速器的选取
        3.2.3 破障横向进给系统的结构设计及丝杠与滑块的选取
        3.2.4 支撑挖掘系统的支架设计及传感器的选取
        3.2.5 破障救援系统的动力学建模
    3.3 前端破障救援系统的PLC控制系统设计
        3.3.1 前端破障救援控制系统的构成
        3.3.2 前端救援破障系统的运动控制模块
        3.3.3 PLC可编程控制器及触摸屏模块
        3.3.4 破障救援样机控制系统的集成
    3.4 破障救援系统的模态分析
        3.4.1 整体破障救援系统的ANSYS模态分析
        3.4.2 链锯前端支撑结构的ANSYS模态分析
    3.5 本章小结
第四章 基于锤击法链锯导板的振动模态分析
    4.1 引言
    4.2 LMS Test.Lab中 Ploy MAX振动实验模态分析
        4.2.1 模态实验分析的基本原理
        4.2.2 激励系统
        4.2.3 测量系统
        4.2.4 实验步骤
        4.2.5 模态定阶
        4.2.6 固有频率的提取
    4.3 基于ANSYS链锯导板的有限元模态分析
    4.4 基于链锯导板振动理论的数值计算模型
        4.4.1 建立悬臂链锯导板的计算模型
        4.4.2 对导板模型进行求解
    4.5 各个方法的计算结果比较分析
    4.6 本章小结
第五章 破障救援系统的实验研究与分析
    5.1 引言
    5.2 破障救援系统工作中的实验分析
        5.2.1 不同垂直进给速度的加速度信号分析
        5.2.2 不同横向进给速度的加速度信号分析
        5.2.3 地震破障救援系统的效率和振动研究
        5.2.4 有无冷却液对破障效率的影响
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢



本文编号：3779656