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转炉倾动机构故障诊断模型的研究

转炉倾动机构故障诊断模型的研究

作者：祁力洋华北理工大学

学位级别：硕士

第一章开篇介绍了转炉倾动机构的工作特点,主要有工作时应满足其工艺流程的要求,机构操作要灵活、倾动机构必须安全可靠。要求工作面积少、结构紧凑、维修方便、效率高等。接着介绍了其放置的形式,主要有全悬挂式、半悬挂式、落地式几... 详细信息

第一章开篇介绍了转炉倾动机构的工作特点,主要有工作时应满足其工艺流程的要求,机构操作要灵活、倾动机构必须安全可靠。要求工作面积少、结构紧凑、维修方便、效率高等。接着介绍了其放置的形式,主要有全悬挂式、半悬挂式、落地式几种。最后介绍了转炉倾动机构中占重要地位的一次减速机,为以后的研究奠定了基础。第二章主要讲解了键合图的相关知识,从键合图的发展现状、键合图的原理简介、键合图元件介绍和键合图的增注四个方面全面了解了键合图理论。第三章通过对单对齿轮非线性键合图模型的研究,推广到整个一次减速机非线性键合图模型的研究。本章加入了滑动摩擦和啮合时变刚度等非线性原因对一次减速机建立键合图模型的作用,得出了单齿对齿轮的键合图图型,继而推导出整个一次减速机的键合图图型。为下一步对整个转炉倾动机构的故障动态响应解析做出了准备。第四章对几类故障参数的动态响应图进行了研究。它们分别是阻尼、啮合时变刚度、齿轮侧隙、误差激励、激励频率。它们在故障时对系统的动态响应图与理论系统的动态响应图作对比,继而得出齿面接触疲劳损坏、齿根断裂、齿面磨损、轮齿塑性变形对应的动态响应图。

关键词：转炉倾动机构键合图故障诊断非线性动力学分析

基于齿轮时变啮合刚度的转炉倾动机构固有特性研究

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机械设计与制造 2012年第10期 94-96页

作者：陈磊高立新付胜应明北京工业大学北京市先进制造技术重点实验室北京100124 北京东方振动和噪声技术研究所北京100085

在分析倾动机构结构特点的基础上,应用分析力学理论建立了某厂300t炼钢转炉全悬挂倾动机构的12自由度扭振动力学模型;对其耳轴悬挂大齿轮和与之啮合小齿轮的时变啮合刚度进行了二次抛物线拟合和计算分析,得到啮合刚度的变化曲线;在考虑... 详细信息

在分析倾动机构结构特点的基础上,应用分析力学理论建立了某厂300t炼钢转炉全悬挂倾动机构的12自由度扭振动力学模型;对其耳轴悬挂大齿轮和与之啮合小齿轮的时变啮合刚度进行了二次抛物线拟合和计算分析,得到啮合刚度的变化曲线;在考虑时变啮合刚度的情况下计算了系统的固有频率。结果表明,系统固有频率发生时变,且与时变啮合刚度具有相同的变化趋势;时变啮合刚度对系统高阶固有频率影响较大,对分析系统高频段异常振动与故障诊断具有积极意义。

关键词：转炉倾动机构时变啮合刚度固有频率

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全悬挂转炉倾动机构优化设计及其动力学分析

全悬挂转炉倾动机构优化设计及其动力学分析

作者：仝翔翔江西理工大学

学位级别：硕士

转炉倾动装置是炼钢的主要设备之一,其主要功能是用于完成转炉本体的平稳倾动以及准确定位,辅助完成兑铁水、出钢、加料、修炉等工艺操作。因此如何提高倾动装置的可靠性和维修性,成为业界研究的重要课题之一。为提高转炉倾动装置的可... 详细信息

转炉倾动装置是炼钢的主要设备之一,其主要功能是用于完成转炉本体的平稳倾动以及准确定位,辅助完成兑铁水、出钢、加料、修炉等工艺操作。因此如何提高倾动装置的可靠性和维修性,成为业界研究的重要课题之一。为提高转炉倾动装置的可靠性和安全性,本文以杭州钢铁集团炼钢厂1#转炉倾动装置为研究对象,综合应用CAD、数值分析和计算机仿真等技术,并充分考虑转炉的实际工作状态,对其传动系统进行结构优化、动力学分析以及动力学仿真,以提高倾动机构的工作性能。本文主要研究内容如下： (1)全悬挂转炉倾动机构的优化设计。建立了转炉倾动机构传动系统的优化设计数学模型,以传动系统的体积作为目标函数,传动齿轮的模数、齿数、螺旋角、齿宽系数等做为设计变量,合理分配各级齿轮传动的减速比,确定线性与非线性约束条件,并编制了优化模型求解的Matlab程序,将优化结果与原结构进行了对比分析。 (2)全悬挂转炉倾动机构的动力学分析。建立了倾动机构的动力学模型,合理设置传动系统的各个参数,并将系统动力学模型进一步简化为三自由度质量系统,建立了系统动能、势能和系统的扭转微分方程组,通过求解找到系统发生振动的原因,为正确使用与维护设备提出了相应的解决与预防措施。 (3)全悬挂转炉倾动机构的动力学仿真。为更加明确全悬挂转炉倾动机构的动力学特性及其在运行过程中主要传动部件的受力情况,应用Pro/E对倾动机构进行三维实体建模并利用动力学仿真软件Adams对其进行数值仿真,通过仿真得出传动系统输入、输出转速曲线以及各对齿轮之间啮合力的大小变化,从而得出倾动机构的运行规律,为倾动机构避免发生共振提供理论依据。 (4)全悬挂转炉倾动机构关键零部件轴承座和三级减速器箱体有限元分析及强度刚度分析。对一次减速机中的各级齿轮轴及轴承座进行了力学分析,由有限元分析的应力云图可知轴承座受力来自齿轮啮合力,受力最大的是前三对轴承座,尤其是第二对轴承座处。由位移云图分析可知要保证整个减速机的结构刚度,必须使齿轮啮合过程中受到的轴向力与径向力尽量要小。

关键词：转炉倾动机构优化设计动力学分析动力学仿真有限元分析

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一种含冗余约束三自由度转炉倾动机构研究

一种含冗余约束三自由度转炉倾动机构研究

作者：刘进燕山大学

学位级别：硕士

目前,对于六自由度并联机构的研究已经日趋成熟,而对于少自由度并联机构的研究相对较少。相对于六自由度并联机构,少自由度并联机构具有结构简单、耦合性小、工作空间大、控制方便和价格低廉等特点,故其应用范围越来越广泛。本文提出了... 详细信息

目前,对于六自由度并联机构的研究已经日趋成熟,而对于少自由度并联机构的研究相对较少。相对于六自由度并联机构,少自由度并联机构具有结构简单、耦合性小、工作空间大、控制方便和价格低廉等特点,故其应用范围越来越广泛。本文提出了一种含有冗余约束的三自由度并联机构,并将其应用到了转炉倾动机构的设计之中。本文首先对机构的性能进行了分析。整个机构的研究过程包括了以下几个方面:位置分析、工作空间的分析、运动学分析、动力学分析。通过矢量法,本文建立起机构位置分析的数学模型,求出了机构的位置反解;通过CAD几何变量法,利用Solidworks三维软件,绘制出了机构的工作空间;借助独立变量法,求出了该少自由度并联机构的Jacobian矩阵和Hessian矩阵,建立了机构的运动学模型并;利用虚功原理,推导出了动载和驱动力的关系表达式,建立了机构的动力学模型。利用CAD软件和Matlab软件对运动学和动力学进行仿真验证,验证了结果的正确性。在对整个机构分析的基础上,本文将其应用于转炉倾动机构。设计了2.2t转炉倾动机构的三维实体,并且利用“切液法”对转炉在不同工作状态下的动载进行了分析,优化了相关主要构件的尺寸参数。最后,本文分析了现有的平衡装置的特点,设计出了与本机构相配套的平衡装置,利用几何法验证了平衡装置设计的合理性。

关键词：三自由度并联机构转炉倾动机构工作空间平衡装置

210t转炉倾动机构的动力学模型及仿真研究

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210t转炉倾动机构的动力学模型及仿真研究

作者：张龙内蒙古科技大学

学位级别：硕士

氧气顶吹转炉炼钢是现代冶金企业中应用的主要炼钢方法，其运行是否正常会直接关系到生产线的顺利进行。氧气顶吹转炉的设备主要包括炉体、倾动机构、托圈、耳轴等。而转炉倾动机构作为转炉炼钢生产过程中的主要设备，被应用于完成炉体... 详细信息

氧气顶吹转炉炼钢是现代冶金企业中应用的主要炼钢方法，其运行是否正常会直接关系到生产线的顺利进行。氧气顶吹转炉的设备主要包括炉体、倾动机构、托圈、耳轴等。而转炉倾动机构作为转炉炼钢生产过程中的主要设备，被应用于完成炉体的平稳启动和准确定位，以实现转炉兑铁水、出钢、加料、修炉等一系列工艺操作。由于炼钢过程中低速、重载并且工作条件恶劣，再加上启动、制动频繁，尤其是电机不同的启动方式对转炉动态行为的影响。本文对转炉倾动机构做了简单介绍。介绍倾动机构的结构，设计原则、基本设计参数、几种结构和配置形式以及倾动机构的驱动和传动形式。采用几何建模、数值计算与计算机分析的方法，结合转炉的实际工作状况，对某钢厂210吨全悬挂转炉多点啮合柔性传动系统进行动力学模型的建立。首先建立了转炉倾动系统的十二质量动力学模型，进而继续将系统简化成三质量系统力学模型。运用拉格朗日方程建立系统的运动微分方程组，求解得到系统的固有频率和振型。为设备的正确使用和解决设备故障等问题提供了有效帮助。利用虚拟样机技术对210吨转炉空炉状态下进行虚拟样机运动仿真研究。在充分了解现有的比较优秀的通用建模软件Solidworks的特点后，应用Solidworks软件进行全悬挂转炉的几何建模与装配，将建立好的装配图进行验证，另存为parasolid格式。将利用Solidworks建立好的转炉的实体模型导入运动学及动力学仿真软件ADAMS平台，参照转炉几何参数、物理特性和约束条件，建立全悬挂转炉的运动仿真模型，并在有重力的作用下进行仿真研究。当电机以不同方式启、制动时，对耳轴和扭力杆的工作情况进行理论仿真。利用虚拟仿真软件可以完成物理样机无法完成的无数次的仿真试验，对以后的设计及设备的维修等都具有较好的现实意义和工程使用价值。

关键词：转炉倾动机构力学模型 Solidworks ADAMS 运动仿真