摆杆式锻造操作机缓冲装置研究

摘要

锻造操作机是大型锻件生产制造的重要辅助设备之一，是目前世界最大的集“机、电、液”为一体的特种机器人。随着国内外市场对大型锻件需求量的增加，各国已高度重视对锻造操作机的研究。锻造操作机在大车行走运动中，起动工况和制动工况对吊挂系统都有影响。尤其在制动工况下，操作机行走机构需要在短时间内快速制动，吊挂系统会受到较大的惯性冲击。合理的缓冲装置能有效减少系统振动与冲击，对提高操作机运动的稳定性和控制精度起重要作用。
　　本文针对制动工况下的50KN摆杆式锻造操作机，分析了缓冲装置对吊挂系统振动的影响。通过分析操作机起动和制动两种工况下大车所受的作用力以及对相关数据的计算，明确了以最高速度制动到停车时，操作机无法满足大车行走精度的要求，提出了通过分级降速来保证大车行走精度的方法，并给出了操作机最佳制动速度，确定了吊挂系统振动的初始速度。结合对锻造操作机制动工况的研究，制定了两种不同的缓冲装置方案，用刚度和阻尼等效缓冲装置，简化出吊挂系统的力学模型。以拉格朗日方法为基本的理论依据，分析系统的动能和势能，建立了系统动力学微分方程。在MATLAB环境中，使用四阶龙格—库塔法求解方程。分析了刚度和阻尼对系统振动的影响，为摆杆式操作机缓冲刚度和阻尼参数的确定提供依据。同时，获得了制动工况下钳杆质心、吊杆摆角的变化规律。通过对比分析两种方案，从吊杆摆动幅度及振动时间上综合考虑得到最优方案，为50KN摆杆式操作机缓冲装置的布置提供了一种参考。借助ADAMS仿真软件，获得了制动工况下操作机吊挂系统缓冲装置对系统振动影响的曲线图，验证了理论的正确性与合理性。
　　本文通过对50KN摆杆式锻造操作机缓冲装置研究，提供了缓冲装置设计的理论依据，同时为缓冲装置的布置方案提供了参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 锻造操作机简介

1．2．1 锻造液压机组简介

1．2．2 锻造操作机的发展

1．3 锻造操作机的结构与功能

1．3．1 锻造操作机的类型

1．3．2 锻造操作机的动作

1．3．3 50KN摆杆式锻造操作机的主要结构

1．4 锻造操作机的研究现状

1．5 论文研究内容与方法

1．5．1 缓冲装置的研究目的与意义

1．5．2 研究方法

1．5．3 主要研究内容

2 锻造操作机大车行走机构与运动分析

2．1 大车行走机构

2．1．1 机械结构

2．1．2 液压控制系统

2．1．3 主要参数

2．2 大车行走工况分析

2．2．1 起动工况分析

2．2．2 制动工况分析

2．3 大车行走控制方法

2．4 大车行走工况对吊挂系统的影响

2．5 本章小结

3 操作机吊挂系统动力学建模

3．1 动力学建模的理论基础

3．1．1 动力学建模的基本过程

3．1．2 动力学建模的方法

3．2 力学模型

3．2．1 简化的基本方法

3．2．2 模型简化

3．3 斜置式缓冲装置吊挂系统动力学模型

3．3．1 动能的计算

3．3．2 势能的计算

3．3．3 广义力的计算

3．3．4 拉格朋日动力掌万崔

3．4 水平式缓冲装置吊挂系统动力学模型

3．4．1 关节处坐标

3．4．2 拉格朗日动力学方程

3．5 本章小结

4 吊挂系统动力学分析

4．2．1 斜置式缓冲装置吊挂系统

4．2．2 水平式缓冲装置吊挂系统

4．4 吊挂系统综合评价

4．5 本章小结

5 ADAMS动力学仿真分析

5．1 虚拟样机的建立

5．2 仿真结果分析

5．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果