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DYJ001型结晶器振动电液步进缸设计及特性研究

作　者: 史小波
导　师: 郜立焕
学　校: 兰州理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 结晶器振动电液步进缸负载匹配阀控非对称缸气液弹簧加载
分类号: TF341.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

连铸结晶器振动装置主要功能是使结晶器按给定的振幅、频率和波形偏斜率沿连铸机外弧线运动。其目的是便于“脱模”,防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而出现粘挂漏钢事故。文章阐述了现有连铸结晶器振动装置的特点,针对连铸结晶器数字液压振动方式(电液步进缸+PWM数字量控制软件平台),在分析了现有的各种电液步进缸原理及特点的基础上,确定了DYJ001型结晶器振动电液步进缸的结构方案,并论述了其优越性。根据该结晶器振动电液步进缸的结构特点(对称阀控非对称缸),区别于传统阀控缸系统定义的负载压力和负载流量,重新定义了合适的负载压力和负载流量；并据此以耗能最小为指标对所研究的结晶器振动电液步进缸进行了匹配设计。应用解析法,基于生产实际中结晶器非正弦振动的波形运动参数,求取了伺服阀的最大功率点与负载轨迹的最大功率点相重合时的最佳匹配参数(液压缸的有效面积A1与伺服阀最大空载流量QM)；进而对内置式伺服阀进行了匹配计算。文中建立了该DYJ001型结晶器振动电液步进缸的数学模型,并搭建了基于Matlab/simulink软件的非线性数值仿真模型；分别对正弦、非正弦振动波形在不同振动参数下进行了仿真分析。仿真结果表明该结晶器振动电液步进缸具有较好的动态特性和振动波形跟踪精度,满足结晶器振动工艺参数要求。另外,对系统参数变化对其动态特性的影响也做了仿真与分析。在搭建的实验系统上对该结晶器振动电液步进缸样机进行了实验。分析实验数据可知其性能指标达到设计要求,且与仿真分析吻合较好。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章绪论  10-16
  1.1 连铸结晶器振动技术的发展  10-12
    1.1.1 结晶器振动的必要性  10-11
    1.1.2 结晶器振动参数  11
    1.1.3 结晶器振动装置  11-12
  1.2 数字化技术与电液步进缸(数字液压缸)  12-15
  1.3 课题研究的意义及内容  15-16
    1.3.1 课题研究的意义  15
    1.3.2 课题研究的内容  15-16
第2章结晶器振动电液步进缸的整体结构设计  16-23
  2.1 电液步进缸的组成和工作原理  16-19
    2.1.1 内驱外部间接反馈式电液步进缸  16-17
    2.1.2 内驱内部直接反馈式电液步进缸  17-18
    2.1.3 内驱内部间接反馈式电液步进缸  18-19
    2.1.4 外驱式电液步进缸  19
  2.2 结晶器振动电液步进缸结构设计  19-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章结晶器振动电液步进缸的优化设计  23-40
  3.1 以耗能最小为指标的优化设计概念  23-24
  3.2 负载压力和负载流量  24-26
  3.3 结晶器振动电液步进缸的结构参数优化  26-38
    3.3.1 最佳匹配参数A_1与Q_M  26-29
    3.3.2 正弦、非正弦振动波形动力学分析  29-31
    3.3.3 结晶器振动电液步进缸的匹配计算  31-34
    3.3.4 内置式伺服阀的匹配计算  34-36
    3.3.5 滚珠丝杆的计算选型  36
    3.3.6 步进电机的计算选型  36-38
    3.3.7 光电编码器的选择  38
  3.4 本章小结  38-40
第4章数学模型的建立与仿真分析  40-58
  4.1 建立结晶器振动电液步进缸的数学模型  40-46
    4.1.1 阀控缸数学模型  40-45
    4.1.2 阀芯及机械反馈机构  45
    4.1.3 步进电机及编码器数学模型  45-46
  4.2 结晶器振动电液步进缸的仿真分析  46-57
    4.2.1 搭建电液步进缸系统的Simulink仿真模型  47-51
    4.2.2 仿真分析  51-57
  4.5 本章小结  57-58
第5章模拟实验及分析  58-64
  5.1 模拟实验技术方案  58-60
  5.2 实验内容  60-63
    5.2.1 分辨率实验  60
    5.2.2 定位精度实验  60-62
    5.2.3 模拟结晶器振动实验  62-63
  5.3 实验结果及分析  63
  5.4 本章小结  63-64
总结与展望  64-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
附录攻读学位期间所发表的学术论文目录  71

DYJ001型结晶器振动电液步进缸设计及特性研究

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