基于虚拟样机技术的还原铁冷却机研究开发

摘要

在钢铁行业中，直接还原铁已逐步替代废钢成为炼钢的主要原料。直接还原铁可有效控制钢材产品质量，还原铁冷却机是直接还原铁生产中的重要设备之一。冷却机设计与开发的好坏与否不仅影响还原铁的生产，对于开发与制造的企业的生存和发展也有很大影响。虚拟样机技术使企业的产品开发和生产模式发生根本性的变化，本课题的研究就是要应用虚拟样机技术，实现还原铁冷却机开发过程的虚拟产品开发。
　　 本文对国内外还原铁冷却机的发展现状进行了分析，基于虚拟样机技术研究和开发了一种新型的喷雾冷却还原铁冷却机。
　　 首先，应用Pro/ENGINEER软件系统，在设计前期对软件进行了大量的系统配置，制定了个性化的标准零件和组件模板和工程图格式文件，定制了国标零件库，定义了组件材料清单，使得设计团队能高效率的工作。设计了一种新型冷却机，冷却机传动结构有别于传统的单筒体焊接大齿圈的结构，而是采用了双层筒体传动的结构，这种结构有效地保护传动部件，避免高温对简体、大齿轮、轮带、托轮等的损害，减小了筒体的变形，降低了对筒体制造材料的要求，大大的降低了产品的成本。冷却机使用了新的冷却方式一喷雾汽化强制对流冷却，这种冷却方式最大限度利用了水的冷却能力，通过水雾汽化带走大量的热量，冷却效率高，保护了设备，减小了能量损耗。
　　 接着，在建立的冷却机三维模型基础上，利用ADAMS软件，分析了大齿圈弹性连接装置，验证了这种新型连接方式的可靠性。创建了一种适用于ADAMS的齿轮副扭转振动模型，研究了刚性系统的动态特性，了解系统振动的基本性质与基本规律，分析了各种激励对系统动态响应的影响。
　　 最后，考虑系统柔性，利用ADAMS/AutoFlex模块完成驱动杆零件的柔性化，建立柔性系统，研究柔性系统的动态特性，分析了系统的固有频率和动态响应，了解了各种激励的影响，最后在频域范围内研究了系统的受迫振动，使我们对系统有了一个全面的认识及研究。
　　 本文基于实际工程应用，采用虚拟样机技术进行产品研发，具有重要现实指导意义，其设计思想和研究方法值得借鉴。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的目的及意义

1.3虚拟样机技术

1.3.1虚拟样机技术的基本概念

1.3.2虚拟样机技术的广泛运用

1.4 还原铁冷却机简介

1.4.1冷却机简介

1.4.2还原铁冷却机发展现状

1.5 本研究的主要内容和关键问题

第2章还原铁冷却机的数字化模型建立

2.1 Pro／ENGINEER软件系统

2.2 Pro／ENGINEER软件的系统配置

2.2.1 Pro／ENGINEER系统首要配置

2.2.2 Pro／ENGINEER模板文件设定

2.2.3 Pro／ENGINEER工程图配置

2.2.4零件库数字化模型

2.2.5定制材料清单

2.3 还原铁冷却机结构设计

2.5.1冷却机筒体部分设计

2.5.2冷却机支撑部分设计

2.5.3冷却机传动部分设计

2.5.4冷却机冷却部分设计

2.4 数字化模型工程图

2.5本章小结

第3章还原铁冷却机虚拟样机的建立

3.1 虚拟样机仿真研究过程

3.2 虚拟样机模型数据的引入

3.3 虚拟样机的建立

3.4本章小结

第4章齿轮系统振动分析模型

4.1 齿轮系统动力学

4.2 齿轮传动系统的动态激励

4.3 ADAMS中齿轮副扭转振动模型的建立

4.3.1传统齿轮副扭转振动分析模型

4.3.2建立齿轮副传动力学模型

4.4本章小结

第5章还原铁冷却机刚性系统的仿真分析

5.1 大齿圈弹性连接装置的仿真分析

5.2 刚性齿轮传动系统的动态特性分析

5.2.1 刚性系统的动态响应分析

5.2.2刚性系统内、外部激励对动态响应的影响

5.3本章小结

第6章还原铁冷却机刚柔耦合系统的仿真分析

6.1 ADAMS中的柔性体建模

6.2 柔性系统的建立

6.3 柔性齿轮传动系统的动态特性分析

6.3.1 柔性系统的固有特性

6.3.2柔性系统的动态响应分析

6.3.3柔性系统内、外激励对动态响应的影响

6.3.4柔性系统的频域分析

6.4本章小结

第7章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文