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全板簧式结晶器振动系统动态性能分析

韩德红  
【摘要】:连铸结晶器非正弦振动技术是发展高效连铸的关键技术之一。相对于传统的四连杆式正弦振动系统,伺服电机驱动的全板簧式非正弦振动系统具有运动平稳、振动参数易于调节等优点,但生产实践表明,由于采用了非正弦系统,设备的冲击要比正弦系统严重。因此对系统动态性能的分析与研究具有重要的理论和现实意义。本文就伺服电机驱动的全板簧式结晶器非正弦振动系统进行以下研究工作。 详细阐述了该振动装置的工作原理和结构设计,采用自底向上的建模方法对振动装置进行装配建模。并结合德马克公司的非正弦波形,分析了伺服电机驱动的振动装置的非正弦波形的实现。 基于动力学仿真软件ADAMS,建立了刚柔耦合的动力学仿真模型,并进行了动力学和运动学的仿真分析。首先对弹簧缓冲力进行合理优化,然后再研究板簧受力及各转动副的铰支力随振动参数的变化规律。最后根据赫兹理论在啮合的齿轮之间定义了碰撞接触力,通过仿真得到的啮合力的时频特性,分析了轮齿冲击对振动系统的影响。 本文采用弹簧质量集中参数法,建立起了考虑传动系统时变啮合刚度的伺服电机驱动的全板簧式结晶器非正弦振动系统的弹性动力学模型及其运动微分方程,并分析了系统的固有特性,然后利用4阶变步长的Rounge-Kutta法求解了系统的弹性响应,并从时域方面分析了结晶器动态响应随振动参数的变化规律。最后利用小波变换多重分辨率的特性来分解系统的弹性响应,然后对不同时变啮合刚度下的低频信号进行功率谱密度分析,从而探讨传动系统的轮齿啮合刚度对振动系统的影响。


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