炼钢摇转炉并联倾动机构手动液控装置

发布时间：2020-09-21 18:08

　　并联机构以承载力大、结构紧凑、刚度大、位置误差不累积等优点受到了广泛关注,成为近几年国内外机构学领域的研究热点和前沿技术。少自由度和六自由度并联机构比较而言,各有优缺点。少自由度并联机构有结构简单、耦合性小、控制容易实现等特点,越来越多的应用在工业领域。而并联机构应用在冶金设备领域上也是一种新的尝试。提出了一种炼钢摇转炉并联倾动机构手动液控装置,该装置协调控制三个液压换向阀,驱动炼钢摇转炉的液压缸成比例放大,其运动形式与手动形式保持同步,来实现多方位摇转动,来达到减小倾动冲击力矩,精炼优质钢和提高转炉炉衬使用寿命的目的。要分析该装置的受力情况,需建立起该机构含弹簧作用的静力学和动力学数学模型。进行了手动液控装置的结构设计,采用CAD变量几何法,绘制其工作空间,设计合理的结构尺寸,又利用矢量法得到了位置反解的数学模型;采用独立变量方法建立了运动学数学模型,分别得到了Jacobian矩阵和Hessian矩阵;利用虚功原理得到了静力学和动力学模型,分析了线性弹簧在分支中的作用力,建立了含弹簧作用的静力学和动力学数学模型,并通过MATLAB中搭建虚拟样机得到了验证,对手动液控装置进行了受力分析;设计了手动液控装置与并联倾动机构之间配套的液压系统,搭建了手动液控装置主体机构的物理样机,并实现了运动控制。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TF341
【部分图文】：

组件图,液控,三维模型,缸套

1.手柄 2.动平台 3.横轴 4.5.6 RPR 直线分支 7.T 型轴8.电动缸 9.液压换向阀 10.缸套组件 11.活塞杆组件图 2-1 手动液控装置三维模型每个 RPR 直线分支由缸套组件和活塞杆组件两部分组成，活塞杆组件包括凸台活塞杆、球体、球套、锁紧装置。凸台上方有垂直活塞杆的通孔，在其下端有通孔可与活塞杆上部固连；球体与具有凹球面的球套通过球副连接，如图 2-2 所示。在凸台的侧面有锁紧机构，如图 2-3 所示。主要功能是对电动缸延长杆实行锁紧，使电动缸和活塞杆成为一个整体。顺时针旋转锁紧旋钮 1，两个锁紧块 2 向中间挤压延长杆 3，来实现锁紧。缸套组件包括下弹簧、圆板、圆环、上弹簧，如图 2-4 所示。缸套外形为方柱体，缸套内部轴向为一端密封，另一端带通孔的圆柱空腔，在中部有垂直偏心穿过圆柱空腔的两个横销，这个横销与缸套固连在一起。在缸套内包括上弹簧 1，圆环 2，圆板 3，下弹簧 4。上弹簧 1 的一端抵在缸套的法兰上，下方抵在圆环 2 上端面，圆环 2 的下端面抵在横销的上侧面。下弹簧一端抵在圆板 3 的下端面，另一端

阀杆,工作空间分析,液控,圆板

阀杆联接处

锁紧机构,球体

- 11 -1.延长杆 2.旋钮 3.锁紧块 1.上弹簧 2.圆环 3.圆板 4.下弹簧图 2-3 锁紧机构图 2-4 缸套组件手动操控该装置的手柄，可以同步协调改变三个 RPR 型直线分支的长度伸长时，活塞杆带动球体向上运动，球体会驱动液压换向阀阀杆向上摆动，打开油路，进入转炉倾动机构的液压缸下方，使液压缸向上运动，同时活塞圆环上升，压缩上弹簧。当分支缩短时，活塞杆带动球体向下运动，球体会

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