超高堆垛机结构分析与新技术应用

我国物流行业迅猛发展,超高型自动化立体仓库和超高堆垛机的需求越来越大。为了实现超高堆垛机的平稳运行,文中应用极限状态设计法和模态分析理论对超高双立柱堆垛机的金属结构进行理论分析,详细介绍了新技术在超高堆垛机上的应用。提出并论证了正对称结构对超高堆垛机能够稳定运行的必要性,为超高堆垛机的设计提供了理论依据。     

双立柱巷道堆垛机的动静态性能分析及结构改进

双立柱巷道式堆垛机是自动化立体仓库的重要组成部分,堆垛机运行效率的指标要求在不断提高。将堆垛机的运行加速度大幅提高,能有效提升堆垛机的运行效率,制约堆垛机运行效率的最主要因素是运行过程中机械结构的稳定性。本文运用ANSYS Workbench有限元分析软件对双立柱巷道式堆垛机进行仿真分析,得到堆垛机所受应力和结构变形情况,并通过预应力模态分析得到堆垛机的前6阶固有频率和振型,识别了堆垛机结构的薄软环节。在动静态分析的基础上,以堆垛机自重为衡量标准,对堆垛机提出三种结构改进方案,并通过对比分析,得到综合改进方案。满足了堆垛机强度、刚度及振动要求,提高了堆垛机运行过程的平稳性。     

双立柱式堆垛机碰撞振动与仿真分析

双立柱式巷道堆垛机的货笼和立柱存在间隙,在加速运行过程中发生碰撞,引起货笼和立柱的结构振动,限制了堆垛机运行速度并且降低了其安全性能。针对此问题,基于模态综合法,利用Nastran计算了立柱框架结构模态,通过锤击试验验证了有限元模型的正确性,将模型的模态中性文件(modal neutral file,简称MNF)导入到ADAMS软件中,建立了刚柔耦合的堆垛机虚拟样机。比较分析了失效模态振型与能量法进行模态截断的计算精度和适用性,并根据试验测得的加速度响应数据验证了动力学模型的准确性。在此基础上,调整货笼与立柱的间隙,再次计算了紧急制动情况下堆垛机的振动响应。研究结果表明,运用能量法进行堆垛机的模态截断能在保证精度的基础上提高计算效率,控制堆垛机立柱与货笼的间隙可以减小堆垛机的振动,对提高堆垛机的运行速度和安全性能具有重要意义。     

结构应变模态辨识的特征系统实现方法

应变模态可以分析动载下结构的应力状态。文中将基于位移响应数据的特征系统实现算法应用于应力应变分析中,建立基于应变测量数据的结构动力学参数辨识方法。首先建立应变的状态空间描述方程。由于应变模态和位移模态是同一物理状态的两种不同表现方式,二者的数学表达式具有相似性,前者是后者的相似变换。在此基础上,给出应变格式的ERA识别方法。利用应变格式进行eigensystem realization algorithm(ERA)分析;不仅可以辨识出结构的频率、阻尼比等动力学参数,而且还可以辨识得到相应的结构应变模态,从而建立应力应变预测响应模型。数值仿真和实验验证表明,该方法对结构应变模态有快速准确的辨识能力。     

单立柱巷道式堆垛机有限元模态分析

针对堆垛机运行时振动、噪声大,严重影响其运行速度的问题,采用有限元方法建立单立柱堆垛机物理模型,对堆垛机结构进行模态分析,确定堆垛机结构的前几阶固有频率和振型,从而了解现有结构振动的不稳定因素,避免在动力载荷作用下发生共振。     

基于模态理论的振动结构声辐射信号特征提取方法及其应用

论述了结构振动与声辐射之间的传递特性,以堆垛机结构为对象进行了试验研究。通过模态参数测试和声辐射信号分析验证了理论分析的正确性。提出了一种基于模态频率的声信号频域特征信息提取方法,并将该方法用于堆垛机结构的冲击载荷分类识别研究。结果表明,声谱峰值频率与结构模态频率具有相当好的一致性,声谱幅值分布反映冲击载荷的特性;采用所提出的方法提取的声信号特征信噪比高,用于振动结构冲击载荷分类识别是合理的和有效的。由于设备发生故障必然导致载荷的变化而使所辐射的声信号发生变化,加之声信号获取成本低且有近场非接触测量的优点,所以提出的声信号特征提取方法在机械设备运行状态监测和故障诊断方面具有重要的应用价值。     

基于Hilbert-Huang变换和多元状态估计技术的内燃机气缸压力识别

提出了一种新的内燃机气缸压力识别方法。为了实现对内燃机运行状态的实时监测与故障诊断,通过缸盖振动信号反演内燃机气缸压力曲线是一种行之有效的重要手段;本文在对缸盖振动信号特性进行分析的基础上,应用Hilbert-Huang变换对缸盖振动信号进行模态分解,提取最能反映内燃机气缸压力变化特性的振动本征模态分量;使用多元状态估计技术(MSET)建立该振动本征模态分量的Hilbert谱与气缸压力信号之间的非线性非参数回归模型;利用所建立的模型从缸盖振动信号中重构出内燃机气缸压力曲线。试验结果表明,基于Hilbert-Huang变换和MSET的气缸压力识别方法简单有效,可满足对内燃机的实时监测需求。     

巷道堆垛机健康管理系统的构建研究

巷道堆垛机作为典型的物流设备,其运行可靠性对于企业物流系统的高效运作有着重要影响。选取巷道堆垛机作为研究对象,首先分析了巷道堆垛机健康管理概念,并对影响巷道堆垛机运行可靠性的主要因素进行了分析,进而设计了巷道堆垛机健康管理系统。基于该系统可以实现对巷道堆垛机健康状态的实时监测,并针对巷道堆垛机运行中出现的故障进行科学诊断,提出有效的健康管理措施,实现巷道堆垛机的主动、可持续维护。     

双立柱巷道堆垛机速度控制方法研究

为了提高堆垛机运行过程的平稳性,掌握堆垛机无级调速中加速度及加加速度的控制规律。运用Matlab中的fuzzy control工具箱建立了堆垛机运行速度的fuzzy control model,并选用Matlab中的Simulink搭建了堆垛机立柱的摆动仿真系统。根据理论分析与模糊控制的效果,提出两种曲线控制方案,并依据方案分别进行堆垛机运行过程中立柱的摆动仿真。通过对比两种控制方案下堆垛机立柱的摆动情况,得到加速度及加加速度都会影响到堆垛机立柱的摆幅,采用波动较小的加速度进行加速运行,避免加速度的变化,或使加速度变化较为平缓,更有利于堆垛机运行过程的平稳性。     

堆垛机异常状态检测与自恢复能力的研究

讨论了巷道堆垛起重机在运行过程中常见异常状态的检测、分析与处理 ,提出了异常状态分级的概念 ,并着重说明在异常状态发生后如何进行智能化处理 ,使堆垛机自动恢复正常状态。结合实际应用 ,介绍了堆垛机异常状态检测与处理的程序结构     

基于LSCE算法和FDD算法的振动筛动态特性研究

论述了工作模态分析的频域分解方法(FDD)，采用DP440数据采集分析仪，按一点随机激励、多点加速度响应对振动筛进行了振动测试。使用FDD算法与最小二乘复指数法(LSCE)分别对振动筛进行了模态分析，并对两种分析结果进行了比较研究。在0-78Hz频带内，两种方法所提取的9阶模态参数相当接近。分析结果表明，FDD算法是有效的，可以用于大型机械结构的工作模态分析。所获得的振动筛结构的动态特性准确、可靠，可以作为动力学修改和灵敏度分析的依据。     

Vibration modeling and modification of cutting platform in a harvest combine by means of operational modal analysis (OMA)

Vibration in combine cutting platform causes increase in grain loss, reduction of vehicle lifetime and driver’s comfort, and also affects the machine working precision. In order to determine vibration behavior of a mechanical structure, the model which relates acting forces on the structure with the resulting responses of it plays a significant role. For a great deal of mechanical structures, only response data are measurable while the actual loading conditions are unknown. Therefore, the system identification process will need to build on the output-only data. The use of such processes allows the identification of modal models of structures which are excited by unknown ambient vibration. In this contribution, controlled vibration experiments were conducted on cutting platform of a combine in order to recognize and reduce its vibration problem. A finite element model is constructed representing the vibration behavior of the cutting platform. Also, the frequency domain decomposition (FDD) technique is used to estimate the modal parameters of vibrating structures in operational conditions. Then, the finite element model is successfully updated by comparing the estimated results of the operational modal analysis. It is found that there is a resonance condition around 50 Hz. Then, the mass change strategy is used to estimate the scaling-factor and frequency response function (FRF) matrix. Finally, the resonance condition and subsequently vibration of cutting platform is reduced by the structural modification technique. As a result of this modification, natural frequency of fifth mode shape (50 Hz) of the combine cutting platform is shifted to 48 Hz.     

大高度超高速堆垛机减振降噪分析

为解决超高速／大高度堆垛机运行过程中振动和噪声大的问题,采用SolidWorks（三维绘图软件）及其插件Cosmos/Works（有限元分析软件）、Cosmos／Motion（动态仿真软件）,对不同结构参数和不同结构形式,实现了超高速／大高度堆垛机的三维建模、动态仿真与有限元分析,评价其模态和频率,得到效果最佳的变截面结构形式。结果表明,改进设计能够满足设计规范要求。     

基于环境激励的港口起重机工作模态分析

针对港口起重机难以施加激振力的问题,采用自然环境激励技术(NExT)对港口起重机进行了工作模态分析.在自然风的随机激励下,对某港口40t位起重机进行了模态试验.采用响应点与参考点之间的互功率谱的幅值图代替集总传递函数的幅值图进行了模态分析.由所有测点和参考点间的互功率谱,通过拟合各响应点同参考点之间的互功率谱来识别起重...     

环境激励下的旋转机械工作模态参数辨识

伴随着高速透平机械向大跨度、柔性结构方向发展,转子-轴承系统的稳定性将面临着严峻考验。在出厂测试阶段,确保机组转子系统具有足够稳定性裕度是降低生产现场机组发生失稳故障风险的重要手段。采用适用于随机平稳环境激励下的随机子空间法,对机组的模态参数进行辨识,可规避在转子非驱动端增设电磁激振器的传统测试方法。通过分析转子振型进动方向,区分一阶正反进动的模态参数。结合3-σ统计聚类算法,剔除非稳定的噪声或物理极点,形成了区分转子系统的正反进动的稳态图。数值仿真表明,随机子空间法可以有效地辨识系统的模态参数,利用旋转机械的振型进动方向分析方法可以区分正反进动。此外,通过传统扫频激励模态参数辨识试验,验证了随机子空间方法的辨识精度和工程测试可行性。研究结果可为透平机组的稳定性测试提供技术和理论支撑。     

基于模态参数提取的随机子空间辨识算法改进

随机子空间辨识(SSI)算法在大型结构的振动检测、损伤识别中有着重要的作用。引入稀疏优化取代最小二乘法来获得尽可能稀疏的状态矩阵,引入Kmeans算法从众多模态参数中选出真实模态,以避免虚假模态的产生。实验结果表明,所构建的稀疏改进SSI算法能准确提取模态参数,对工程应用具有较大的参考价值。     

巷道式堆垛机控制系统的设计

针对柔性制造系统,论述了自动化立体仓库中巷道式堆垛机控制系统的原理、结构和特点,并对巷道式堆垛机的设计要点进行了分析和讨论。所提出的系统成功应用于现代制作系统实验中心的柔性制造系统中,实现了自动化立体仓库中的优化控制、优化运行和优化管理,取得了明显的应用成效。     

整体式挤压油膜阻尼器对管道振动抑制试验

Z型折叠机翼在大气中飞行时会呈现不同的形态,其结构动力学特性变化明显,对其模态特性的分析是研究其结构特性的重要研究方法。首先,简要介绍模态分析技术以及PolyMAX法识别模态参数的基本原理;其次,结合试验模态分析和工作模态分析方法,对设计加工的Z型折叠翼模型在不同折叠形态下进行了模态实验;最后,对获得Z型折叠机翼实验模型的前5阶模态参数。结果表明,Z型折叠板在不同折叠角度下,各阶模态振动差异很大,其中折叠角度为90°时,结构更加稳定。     

考虑大幅值输入的随机子空间识别

随机子空间识别是一种可靠的时域模态参数识别算法,通常是利用结构在零初始状态作用下的动力响应来识别结构模态参数,而并没有考虑大幅值输入对识别结果的影响。针对此问题,研究了大幅值输入对随机子空间识别的影响并探讨了方法的适用性。首先,介绍了考虑大幅值输入的随机子空间识别理论基础;然后,通过一个两自由度系统进一步考虑了不同阶次模态、模态振型的相对精度随采样数和大幅值输入的变化情况;最后,以菜园坝长桥大桥拱肋脉动试验为算例,研究了考虑大幅值输入识别方法的适用性。结果表明:考虑大幅值输入能够提高识别的模态参数精度;相比频率,模态振型精度随采样数的变化具有一定的随机性;考虑大幅值的随机子空间识别对模态试验的完备性要求较高。     

基于Inventor的堆垛机缩比模型的模态分析

应用Inventor软件建立堆垛机缩比模型的三维实体模型,利用软件中集成的Simulation模块对其进行模态分析,得到堆垛机缩比模型的固有频率与各阶振型。与堆垛机缩比模型试验测试的结果进行比较,表明堆垛机缩比模型固有频率的模态分析值与实测值接近。