椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统动力学分析

建立了椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统动力学模型,推导了动力学方程.研究表明,与正弦振动系统相比,椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统不但刚度矩阵随曲柄位置变化,质量矩阵和阻尼矩阵也随曲柄位置变化;振动系统的弹性振动激励除基波外,还包含高次谐波分量,连铸机正常工作时,不仅基频要远离固有频率,幅值较大的谐波频率也要远离固有频率,这是正弦振动中不存在的问题.     

椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动传动系统动力学及运动稳定性分析

建立了椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动传动系统动力学模型,推导了动力学方程。结果表明,椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动传动系统的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵都随曲柄位置变化,为一周期时变参数系统。采用谐波平衡法求解系统的周期解。基于单特征值假设和福洛开（Flo-quet）理论,推导了特征值求解公式,利用所求特征值可判断系统周期解的稳定性。本文的工作为解决结晶器振动平稳性问题,更好地应用该振动装置打下了基础。     

结晶器振动周期时变参数系统动力学特性分析

对新型结晶器非正弦振动系统进行动力学分析,建立该系统的弹性动力学模型,并推导其运动微分方程。研究表明,该系统是周期时变参数系统,其质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵都随时间周期性变化。基于此,采用瞬时机构凝固法对该周期时变系统的固有特性进行分析,结果表明,随逆平行四连杆机构主动曲柄位置和非正弦波形偏斜率的变化,系统的固有频率变化较大。文中还分析了系统的工作频率、结晶器的振幅及构件的参数和刚度对其固有特性的影响。为逆平行四连杆驱动的非正弦振动系统的优化设计及应用提供了理论依据。     

椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统振动特性研究

为解决椭圆齿轮驱动的连铸结晶器非正弦振动系统的低频共振问题，建立了该系统的动力学模型，推导出动力学方程。结果表明，时变参数决定共振频率，激振力幅值决定共振峰值，合理设计弹簧刚度、预压力，减小铸坯摩擦力可大大减小共振峰值，提高结晶器运行平稳性。     

双伺服电机驱动连铸结晶器非正弦振动的设计

以高性能伺服电机作为动力源已逐渐成为连铸结晶器非正弦驱动装置的发展趋势,针对目前电动式驱动系统的缺陷,提出双伺服电机驱动结晶器非正弦振动的新方案。首先以结晶器3个基本振动参数为原始变量,构建了与双伺服驱动系统相匹配的结晶器非正弦振动波形,并给出了双伺服电机的运行规律及结晶器振动参数在线调整机制;然后应用拉格朗日第2类方程构建了整个结晶器振动系统的动力学模型,为原动机功率计算及传动系统结构优化提供理论依据;最后以某钢厂方坯连铸机为例,阐述了双伺服驱动系统的设计流程及原则,验证了双伺服电机驱动结晶器非正弦振动的可行性。     

椭圆齿轮驱动的结晶器低频共振分析

生产实践中,一些连铸机每次开浇,从起步拉速向工作拉速的升速过程中,在结晶器振动频率远低于振动系统自然频率的情况下,就发生较为剧烈的共振现象,导致钢液液面抖动,严重的还造成漏钢等生产事故.针对这一现象,建立椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统扭振模型,推导动力学方程,讨论该系统发生低频共振的原因及其影响因素.所建模型能够为解决结晶器振动平稳性问题,更好地应用该振动装置打下基础.     

非圆齿轮驱动结晶器非正弦振动的研究

提出一种由新型非圆齿轮驱动的连铸结晶器振动机构,给出根据结晶器非正弦振动的工艺特点设计匹配的非圆齿轮的方法;与实际中由椭圆齿轮和蜗线齿轮驱动的振动系统相比,该新式非圆齿轮可以同时满足结晶器在正滑动和负滑动区间的工艺参数要求,克服了现有非圆齿轮不能同时调节两个以上结晶器振动工艺参数的缺点,使得由非圆齿轮驱动的结晶器振动机构能够充分发挥出非正弦振动的优点,从而拓展了机械式非正弦振动机构的应用范围。     

空间非圆齿轮双侧同步驱动板坯结晶器非正弦振动的研究

针对液压式板坯结晶器驱动系统投资高昂、控制复杂、双缸同步性差等问题,提出了由空间非圆齿轮组成的两点连接、同步输出的板坯结晶器非正弦驱动系统。以新型空间非圆齿轮副为变速比传动机构,与偏心轴连杆一起合成结晶器的非正弦振动速度;建立了给定传动比下,波状面齿轮副的节曲线封闭条件和数学模型,并以此为基础,构建出振动波形具有匀速段特征的空间非圆齿轮节曲线;最后通过仿真计算,说明了根据给定非正弦波形设计非正弦驱动系统的流程。与其他形式的非正弦驱动系统相比,该系统不需伺服控制,且同步性能好,成本低,具有推广价值。     

结晶器非正弦振动谐波共振

生产实践中,一些结晶器作非正弦振动的连铸机每次开浇,从起步拉速向工作拉速的升速过程中,在结晶器振动频率远低于振动系统自然频率的情况下,会发生较为剧烈的共振现象,导致钢液液面抖动,严重的还造成漏钢等生产事故。针对此问题,建立振动机构的动力学模型,推导振动激励函数,以椭圆齿轮驱动的非正弦振动为例,对非正弦激励进行谐波分析,给出确定共振区间的方法,分析共振谐波的影响因素。对某钢厂实际振动机构进行谐波共振分析,对该机构的运动状态进行现场测试,测试结果与理论计算结果吻合,揭示了该机构出现强烈横向偏摆的原因,验证了谐波共振。     

椭圆齿轮驱动结晶器非正弦振动的研究

开发并应用了椭圆齿轮驱动结晶器非正弦振动装置。在分析非正弦振动产生原理的基础上,给出了振动的位移、速度和加速度函数,并提出了实现机构——椭圆齿轮驱动机构。采用了弹簧缓冲的结晶器谐振技术,提高了振动平稳性,减少了振动冲击和驱动电动机功率。对振动的工艺参数和动力学特性进行了分析。工业应用表明此技术对减少拉漏、减轻振痕、提高铸坯表面质量及提高拉坯速度等方面效果显著。     

Caster with non-sinusoidal profile for use in mold oscillator

The prototype of mold oscillator that uses a non-sinusoidal generator was modified using Inverse dynamics and Multi-body dynamics. We maintained a basic structure of the mold oscillator including the motor, the gear, the leaf-spring and the caster. To reduce the coupling effect, the non-sinusoidal generator was replaced by a hollow cylinder that had non-sinusoidal surface. The system parameters were obtained from previous research [1], and a new design of the connecting rod between the cylinder and the leaf spring was analyzed by sensitivity analysis. A definition of the detailed system component including gear mesh, and non-sinusoidal surface, Lagrange's equation, Fourier series, and Cam profile synthesis was used to define an equation of motion. The response of oscillating system was derived by a direct integration method. The model was simulated according a specific assumption for each component, and a control system corresponding to real operation was applied. Dynamic responses are displacement, velocity and acceleration of each component. All responses from these simulations were analyzed in the time-frequency region by Fast Fourier transform. Using the model, sensitivity analysis about design variables was also executed about operating performance.     

Motion stability analysis of non-sinusoidal oscillation of mold driven by servomotor

The investments of the electro-hydraulic servo system of the mold non-sinusoidal oscillator are great, the modification ratio of the mechanical type is unable to be adjusted online, and some continuous casters suffer from server resonance during the casting. A mold non-sinusoidal oscillation mechanism driven by servomotor is proposed and the prototype is produced in the lab, the investment is low and the modification ratio is can be adjusted online, and the stability problem is studied. At first the dynamics model of the servomotor non-sinusoidal oscillation is established, and the kinematics differential function is deduced. Furthermore, based on the harmonic balance method, the eigenvalues of the system are solved; the criterion of the stability of the system is put forward. In addition, the eigenvalues and harmonic with different oscillating parameters are analyzed. Analytical results show that the real parts of the eigenvalues are positive, the system will be unstable, and the resonance will occur when the positive real parts of the eigenvalues are extremum. A foundation is established for solving the running smooth problem and next application of this mechanism.     

连铸结晶器非正弦发生器的集成设计

在分析非正弦振动系统原理的基础上,提出了用减变速一体化齿轮代替原有二级发生器激发结晶器非正弦振动的方法;针对典型的具有匀速运动特征的非正弦波形,反求出减变速一体化齿轮的节曲线方程,进而推导出关键工艺参数的计算公式;结合某钢厂的生产要求,给出集成发生器的设计实例及工艺分析。非圆齿轮传动系统的集成设计不仅能达到良好的工艺效果,而且能很大程度地实现设备高效轻量化,具有应用和推广价值。     

基于动刚度评价的直接进给轴伺服参数优化方法

优化直接进给轴伺服参数对提高进给轴抗干扰性能具有重要作用。分析了数控系统中应用伯德图优化伺服参数存在的问题,研究了一种基于动刚度评价的直接进给轴伺服参数优化方法。通过建立直接进给轴动力学模型,给出了基于脉冲激励的动刚度测量方法,依据测量方法确定进给轴动刚度频谱图,建立了直接进给轴伺服系统动刚度模型,分析得到影响动刚度的主要因素,结合动刚度频谱图,给出了伺服参数快速优化策略。优化策略中依据动刚度频谱图判断共振点所在频段,应用电子滤波器抑制共振频段。以驱动系统为SINUMERIK 840D的自构建直线电机进给轴实验平台为对象,进行了伺服参数优化实验,实验结果表明,该方法能有效避免误判共振频段,可直接确认共振点,与应用伯德图优化伺服参数方法相比,优化后使速度环伯德图0dB频段增加58.6Hz,且首个尖峰延后11.7Hz。     

气压砂轮光整加工的振动分析及预测

为了有效抑制气压砂轮光整加工过程中的振动问题,对气压砂轮的加工过程进行了振动分析和预测。采用D-H法对六自由度机器人进行了运动学建模,求解了任意姿态下机器人各关节转角,获得了机器人的刚度矩阵,在气压砂轮受力分析基础上求解了气压砂轮位移,对比气压砂轮位移和振动测试结果,建立了振动预测模型。该模型为规避刚度过低的加工姿态提供了理论依据。