隨著我國(guó)煉焦工業(yè)的飛速發(fā)展,煉焦機(jī)械設(shè)備也迎來(lái)了更高的挑戰(zhàn),那就是如何提高工作效率、減少成本、改善操作環(huán)境、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等。尤其是焦?fàn)t頂蓋的加揭蓋與爐頂清掃作業(yè),操作環(huán)境惡劣,維修困難,急需設(shè)計(jì)一種啟蓋—清掃—閉蓋的自動(dòng)化,揭蓋與清掃作業(yè)一體化的新型焦?fàn)t爐頂加煤口揭蓋及清掃機(jī)裝置。本文針對(duì)某新型焦?fàn)t爐頂加煤口揭蓋及清掃機(jī)械人在復(fù)雜工況下的彎曲變形、扭轉(zhuǎn)變形和結(jié)構(gòu)振動(dòng)等復(fù)雜靜動(dòng)態(tài)力學(xué)問題,采用Pro/E、HyperMesh和ANSYS聯(lián)合建模分析方法,建立了該機(jī)械人系統(tǒng)的有限元模型�？紤]接觸非線性,數(shù)值計(jì)算了該機(jī)械人結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、變形、應(yīng)力、導(dǎo)輪預(yù)緊力和振動(dòng)模態(tài)。討論了不同導(dǎo)輪預(yù)緊力對(duì)機(jī)械人的彎曲變形、扭轉(zhuǎn)變形和接觸應(yīng)力,以及受載導(dǎo)輪與軌道間的接觸狀態(tài)。最后,通過計(jì)算得到的機(jī)械人振動(dòng)模態(tài)特征,分析了機(jī)械人的振動(dòng)特性。本文研究得到了如下結(jié)論：(1)該機(jī)械人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)符合橫移、升降、旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)與力的傳遞要求,結(jié)構(gòu)型式合理。(2)該機(jī)械人存在彎曲振動(dòng)模態(tài)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模態(tài)。機(jī)械人工作頻率為0.5Hz-1Hz,遠(yuǎn)離最小固有頻率14.88Hz,因此,整體不存在共振現(xiàn)象,運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)。(3)在無(wú)導(dǎo)輪預(yù)緊力工況下,該機(jī)械人的變形方式主要為彎曲變形,同時(shí)伴隨有輕微扭轉(zhuǎn)變形；機(jī)械人整體最大應(yīng)力為98.6MPa,無(wú)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象；導(dǎo)輪與軌道間存在不接觸的不利狀態(tài),接觸狀態(tài)不穩(wěn)定,因此,需要施加導(dǎo)輪預(yù)緊力。(4)綜合考慮不同預(yù)緊力工況下該機(jī)械人彎曲變形、扭轉(zhuǎn)變形和受載導(dǎo)輪與豎直軌道間的接觸狀態(tài),計(jì)算出導(dǎo)輪合理的預(yù)緊力為15KN。(5)在導(dǎo)輪預(yù)緊力為15KN時(shí),該機(jī)械人的變形方式主要為彎曲變形,同時(shí)伴隨有輕微扭轉(zhuǎn)變形；機(jī)械人最大應(yīng)力為152MPa,無(wú)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象；在揭蓋和空載狀態(tài)下,四對(duì)導(dǎo)輪均與軌道接觸,接觸狀態(tài)穩(wěn)定,運(yùn)行平穩(wěn)。本文研究有如下創(chuàng)新點(diǎn)：(1)得到了該機(jī)械人變形和應(yīng)力分布分析和量值,評(píng)估了該機(jī)械人強(qiáng)度和剛度性能。(2)揭示了導(dǎo)輪的接觸狀態(tài),指出了導(dǎo)輪存在不接觸的不利狀態(tài)。(3)提出了根據(jù)變形幅值、應(yīng)力幅值和導(dǎo)輪接觸狀態(tài)設(shè)計(jì)導(dǎo)輪預(yù)緊力的方法。(4)計(jì)算得出該機(jī)械人不僅存在彎曲模態(tài),也存在扭轉(zhuǎn)模態(tài),發(fā)現(xiàn)第一階模態(tài)就為扭轉(zhuǎn)模態(tài),頻率為14.886Hz,為該機(jī)械人的進(jìn)一步改進(jìn)提供了動(dòng)力學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TQ520.5;TP242

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本文編號(hào)：2817077