基于虚拟样机技术的带式烧结机动力学仿真

论文摘要

随着钢铁产量的不断增大,作为高炉原料主要供应设备的带式烧结机的作用显得日益重要。长期以来,带式烧结机的设计方法多采用静态设计为主,缺乏有效的动态仿真设计新方法。而在带式烧结机研制过程中引入虚拟样机技术,可以实现计算机对带式烧结机各机构在各种工况下作业的仿真模拟,为带式烧结机的创新设计和优化设计提供先进的技术支持。首先,本课题通过分析带式烧结机尾部星轮和上、下台车列的力学关系,建立了下台车列不起拱的力学模型,提出了对尾部星轮主轴加载转矩作为解决下台车列起拱和速度波动的力控制方法。根据台车列辊轮轮距的交替变化,提出了基于变齿距偶数齿星轮解决下台车列起拱和速度波动的齿形法。将齿轮-销齿条传动啮合原理与星轮和辊轮啮合的具体工况相结合,应用反转法结合包络曲线法求解出带式烧结机变齿距偶数齿星轮齿廓曲线方程。其次,利用三维建模软件Pro/Engineer建立了带式烧结机主要部件（轨道、星轮、台车）的零件模型和装配模型,采用“无缝连接”技术,利用ADAMS和Pro/Engineer的专用接口Mechanism/Pro模块,将Pro/Engineer建好的三维模型直接导入到ADAMS界面下,在ADAMS中编制Macro语句对模型添加复杂约束、工作载荷及摩擦力等,编制Macro语句添加复杂约束,建立动力学模型,仿真实际运动情况。最后,在对300m2带式烧结机动力学仿真的基础上,得到了尾部星轮转矩、尾部星轮对下台车列推力、台车前后轮y方向位移差等数值随时间变化的曲线,同时得到烧结机传动视频,从数值和可视化角度证明了消除下台车列起拱和速度波动的力学模型正确、力控制方法和齿形法有效。并初步确定了进行力控制的力矩值,为设计300m2无起拱带式烧结机的力控制装置提供了基本数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 带式烧结机概述
• 1.1.1 烧结在钢铁生产中的作用
• 1.1.2 带式烧结机结构和工作过程
• 1.2 带式烧结机存在的主要问题及研究概况
• 1.2.1 系统漏风问题
• 1.2.2 台车速度波动和下台车列起拱问题
• 1.2.3 台车速度波动和下台车列起拱的研究进展
• 1.3 虚拟样机技术理论基础
• 1.3.1 虚拟样机技术概念及其核心理论
• 1.3.2 虚拟样机技术的相关技术及常用软件
• 1.3.3 虚拟样机（ADAMS）开发过程
• 1.4 课题内容和研究意义
• 1.4.1 课题的内容和技术路线
• 1.4.2 课题的研究意义
• 第2章 台车起拱和速度波动的力学分析
• 2.1 台车起拱力学分析
• 2.1.1 尾部星轮转矩
• 2.1.2 尾部星轮和台车的力学关系
• 2.1.3 起拱的力学原因
• 2.2 台车速度波动分析
• 2.2.1 台车结构形式
• 2.2.2 速度波动原因
• 2.3 台车起拱和速度波动解决方法
• 2.3.1 偶数齿烧结机特点
• 2.3.2 变齿距偶数齿烧结机星轮
• 2.3.3 转矩加载装置
• 2.4 控制起拱的力学模型
• 2.4.1 力学模型
• 2.4.2 力控制方法
• 2烧结机'>2.4.3 计算实例300m²烧结机
• 第3章 变齿距偶数齿带式烧结机设计
• 3.1 变齿距偶数齿带式烧结机的基本参数
• 3.1.1 台车技术参数
• 3.1.2 台车运行速度
• 3.1.3 台车数量
• 3.1.4 烧结机中心距
• 3.2 变齿距偶数齿烧结机星轮设计
• 3.2.1 齿距、齿数和节圆半径的确定
• 3.2.2 台车追赶时间和加速度的确定
• 3.2.3 变齿距偶数齿烧结机星轮齿形设计
• 3.3 弯道设计
• 第4章 带式烧结机虚拟样机建模及仿真
• 4.1 带式烧结机虚拟样机建模
• 4.1.1 带式烧结机虚拟样机模型简化
• 4.1.2 Pro/E建模及模型传递
• 4.1.3 施加约束和模型检验
• 4.2 利用宏施加接触力
• 4.2.1 宏概述
• 4.2.2 IMPACT型接触力接触参数意义
• 4.2.3 利用宏施加接触力的步骤
• 4.3 带式烧结机动力学仿真分析
• 4.3.1 关键参数的设置与参考坐标系
• 4.3.2 烧结机运动原理仿真
• 4.3.3 尾部星轮转矩仿真分析
• 4.3.4 定齿距星轮未施加转矩仿真分析
• 4.3.5 定齿距星轮施加转矩仿真分析
• 4.3.6 变齿距星轮施加转矩仿真分析
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢