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连铸机结晶器板簧式振动装置多体动力学分析及参数优化

杜风娇  
【摘要】:连铸机结晶器振动装置是影响连铸生产效益和连铸铸坯质量的重要大型装备,结晶器振动参数是影响生产质量和产量的关键因素。因此,对于连铸机结晶器振动装置的机构动力学研究具有重要的实际应用价值。 在本文中,所研究的对象是连铸机结晶器板簧式振动装置(或称为半板簧振动装置),首先,简单介绍了结晶器振动方式的发展和各种结晶器振动装置的发展状况,然后讲述了结晶器正弦振动方式在国内外的发展状况,以此为基础,结合某钢厂的连铸机结晶器板簧式振动装置,着重研究该半板簧振动装置的运动学和动力学分析,并对该振动装置进行了参数优化分析,主要进行了以下几方面的工作: (1)在全面了解该连铸机结晶器板簧式振动系统工作原理的基础上,在对其进行了一定的简化后,建立了相应的物理模型,并在对物理模型进行分析后,建立了其刚体运动学和动力学的数学模型,并利用MATLAB求解得到各构件的位移、速度、加速度等运动学的特性曲线以及各构件之间的受力特性曲线。 (2)在刚体动力学求解的基础上,对连铸机结晶器板簧式振动系统进行深入研究,将板簧构件看成柔性件后,对其进行相应的简化后,建立了刚柔的物理模型,对该物理模型进行分析,建立了简单的刚柔动力学数学模型,利用MATLAB软件进行编程,建立函数对模型进行求解,得到该结晶器振动装置刚体的角度、位移等曲线图,并与刚体动力学模型的结果进行对比分析。 (3)利用三维实体建模软件Solidworks和动力学分析软件ADAMS,对该结晶器振动装置进行了实体建模,并建立了结晶器振动装置的三维虚拟仿真模型,对其施加载荷和边界条件,仿真得到各构件的角速度、角加速度、位移等运动学的特性曲线以及各构件连接处的受力特性曲线,并与刚体动力学模型和刚柔动力学模型的结果进行对比分析。 (4)根据以上所求解和对比的结果,从摆动臂上两个转动副的受力、摆动力的大小负滑动时间和负滑脱量的大小等三个方面入手,对结晶器振动装置的基本参数进行优化分析,得到在不同振幅,不同频率条件下的以上三方面的优化结果。 对结晶器振动装置进行刚体动力学、刚柔动力学分析以及动力学仿真的结果,是为结晶器振动装置基本参数的优化分析提供基础,为该结晶器振动装置进行结构设计、改进和维护提供了数值参考,也为该振动装置实现小振幅,高频率的振动条件提供了理论依据。


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