基于虚拟样机技术的钢包车力学仿真分析

摘要

钢包车是运载钢包及钢水的重要设备，是炉外精炼过程中一种必不可少的运输工具。从转炉、二次精炼，到最终的连铸工艺流程，钢水在地面的运输都要在钢包车上进行。因此，钢包车运行的稳定性是很重要的，依靠传统经验设计方法设计的钢包车在结构上存在复杂、笨重、不合理等问题，而且各设计要素的选择也主要依靠经验。复杂笨重的结构会造成材料的过多使用，驱动力需求的增大，不合适的驱动和运行环境也会造成运行状况不佳，存在安全隐患。
　　为了改善钢包车整机的运行状况，增强钢包车的安全性和稳定性，首先对钢包车的车架进行静力学分析，并在此基础上进行整机动力学仿真分析，对影响钢包车运行稳定性的几个设计要素分别进行分析验证，其中包括轨道接缝间距的大小，钢包车的驱动方式，钢包车的加减速时间以及钢包车的运行速度。通过对仿真分析的结果进行研究，一方面对本文中钢包车提供修改意见，另一方面对后续钢包车的设计提供参考。
　　综上所述本文对钢包车进行了以下几点的研究:
　　(1)根据钢包车的设计图纸建立有限元模型，对车架结构进行静力学分析，得到了车架结构在满载工况和最大冲击载荷工况下的静态特性。在静力学分析的基础上，对车架结构提出相应的优化方案，并对优化方案进行验证。
　　(2)建立钢包车的刚性体整机动力学模型。根据优化后的车架数据在Pro/E中建立钢包车车架、车轮、轨道及钢包的三维实体模型装配后导出，导入ADAMS对整机进行一系列参数的设置后建立完整的钢包车虚拟样机模型。
　　(3)对轨道安装时接头处的安装误差进行了模拟，其中以接缝间距大小为主要研究对象，最终得到钢包车通过轨道接头处的力的变化情况，与计算值和规范要求进行比较。同时对不同驱动方式进行研究，确定钢包车的最佳驱动方式。
　　(4)对钢包车在满载运行工况进行了动力学仿真分析，得到各部件之间的相互作用力，较真实的反映了钢包车运行的动态特性。在动力学模型中加载不同的加减速时间以及不同的运行速度得到了加减速时间、速度对钢包车运行情况的影响，确定最佳的加减速时间和最佳的运行速度。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 概述

1．1．1 连铸工艺

1．1．2 炉外精炼

1．2 课题研究的背景和意义

1．3 国内外研究现状

1．4 课题的研究内容

2 相关技术与工具简介

2．1 虚拟样机技术简介

2．2 ADAMS软件介绍

2．3 本章小结

3 钢包车车架的静力学仿真分析

3．1 有限元分析模型的建立

3．1．1 有限元模型建立原则

3．1．2 有限元模型建立过程

3．2 车架结构有限元计算及结果分析

3．2．1 车架结构位移云图分析

3．2．2 车架结构应力云图分析

3．3 车架结构的优化及分析

3．4 本章小结

4 钢包车动力学模型建立

4．1 柔性体与刚性体的划分

4．1．1 柔性体建模技术

4．1．2 刚性体建模技术

4．2 钢包车的结构和性能参数

4．3 钢包车动力学模型建立过程

4．3．1 钢包车整机Pro／E模型建立

4．3．2 钢包车整机动力学模型的完成

4．4 本章小结

5 钢包车的动力学仿真分析

5．1 钢包车原设计要素选择

5．2 轨道安装误差对钢包车运行的影响分析

5．3 电机驱动对钢包车运行的影响分析

5．3．1 钢包车电机功率的计算与验证

5．3．2 不同驱动方式的动力学仿真结果分析

5．4 加减速时间对钢包车整机运行的影响分析

5．5 速度不同时钢包车的动力学仿真结果分析

5．6 本章小结

结论

参考文献

致谢