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高速大惯量取样装置过渡过程动态特性的分析与研究

作　者: 卢丽
导　师: 马胜钢
学　校: 郑州大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 取样装置动态特性 AMESim 仿真
分类号: TF513
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在高炉炼铁行业中,为保证炼铁的质量和效率,科学、合理、有效的利用入炉物料,钢铁企业需要对所有入炉物料进行实时粒度检测,而粒度检测结果准确与否的关键技术之一在于取样精确性的高低。随着工业技术的不断发展,对物料取样的要求越来越高。但是,目前我国很少有专门的取样设备,大部分钢铁企业都是人工取样,样品代表性差,直接影响炼铁产品质量。为提高企业的生产效率和经济效益,钢铁企业需要根据自身要求选择和设计合适的取样设备。本课题来源于我校与新乡四达有限公司联合为首钢集团在曹妃甸新建5700m~3炼铁高炉设计的一套新型粒度在线检测系统,该系统已于2007年10月获得国家实用新型专利授权书(专利号:ZL200620130163.2),同时填补了国内在线粒度检测方面的空白,极大地提高了炼铁生产的效率和生产过程的自动化水平,具有很大的实用价值和市场前景。其中的高速(小车速度2m/s)、大惯量(小车质量370kg)取样装置结构简单,取样效率高,能够实现在短距离内高速、匀速取样,保证了取样的准确性。本文通过对取样装置的建模和仿真,对系统过渡过程的动态特性进行分析。该系统设计完成后已初步得到试验验证,系统的原理和结构已证实是有效可行的,但同时也存在着低压时起动时间长,高压时起动、制动冲击大等问题。因此,对该取样装置进行理论分析和试验研究是非常必要的。本文的工作主要包括:1)详细介绍了取样装置的总体结构和工作原理,建立了取样装置中机械传动部分简易的动力学模型,利用数学模型分析了系统过渡过程的动态特性;2)利用AMESim软件建立了取样装置的仿真模型;3)根据试验目的,设计正确的试验方法和试验系统,并利用试验系统完成对仿真模型的验证和修改;4)在确定了仿真模型的正确性后,利用对仿真结果的分析,找出系统中影响过渡过程动态特性的主要参数,并寻求合适的方案使系统的过渡过程性能达到最为理想的状态。通过对取样装置过渡过程动态特性的分析,过一步改善了系统过渡过程的品质,完善了系统的整体性能,为以后同类系统的研究和设计提供了有用的参考资料,对粒度检测系统具有重要的现实和指导意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题的来源与背景  8-9
    1.1.1 高炉入料粒度检测的意义  8
    1.1.2 课题的来源与背景  8-9
  1.2 国内外取样装置的研究现状  9-11
  1.3 课题的提出及其意义  11-12
    1.3.1 课题的提出  11-12
    1.3.2 课题的意义  12
  1.4 本文的工作及研究方法  12-13
第二章取样装置概述  13-19
  2.1 取样装置的设计要求  13-15
    2.1.1 物料取样的基本要求  13-14
    2.1.2 取样机类型的确定  14-15
  2.2 取样装置的工作原理  15
  2.3 取样装置的结构  15-18
    2.3.1 取样装置的总体结构组成  15-16
    2.3.2 驱动装置  16-17
    2.3.3 增速机构  17-18
    2.3.4 机械传动部分  18
  2.4 本章小结  18-19
第三章取样装置过渡过程特性概述  19-29
  3.1 取样装置动力学模型的建立  19-22
  3.2 起动特性分析  22-25
    3.2.1 驱动方案的确定  22-23
    3.2.2 起动加速度分析  23-25
  3.3 制动特性分析  25-28
    3.3.1 取样装置对制动装置的要求及控制方法  26
    3.3.2 制动方案的选取  26-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章取样装置仿真模型的建立  29-43
  4.1 确定所要研究的系统  29-30
  4.2 建模方法研究  30-34
    4.2.1 系统仿真建模的几种主要方法  30-32
    4.2.2 AMESim软件简介  32-34
  4.3 基于AMESim取样装置仿真模型的建立  34-42
    4.3.1 取样装置模型的简化  34-35
    4.3.2 建立取样装置的仿真模型  35-36
    4.3.3 仿真模型子模型的选择  36-38
    4.3.4 仿真模型参数的选择  38-42
    4.3.5 定义状态变量初值  42
  4.4 本章小结  42-43
第五章试验装置和测试系统  43-51
  5.1 试验系统简介  43-47
    5.1.1 试验装置的设计  43-44
    5.1.2 试验系统中一些主要元件的介绍  44-45
    5.1.3 数据测试系统  45-47
  5.2 试验内容和方法  47-48
    5.2.1 试验台的工作过程  47-48
    5.2.2 试验目的  48
    5.2.3 试验内容  48
  5.3 试验结果分析  48-50
  5.4 本章小结  50-51
第六章取样装置的主要参数对系统过渡过程性能的影响  51-64
  6.1 试验结果与仿真结果的对比分析  51-53
  6.2 影响系统过渡阶段性能的主要因素分析  53-62
    6.2.1 溢流阀调定压力对取样装置性能的影响  53-55
    6.2.2 小车速度对取样装置性能的影响  55-58
    6.2.3 钢丝绳柔度对取样装置性能的影响  58-60
    6.2.4 小车质量对取样装置性能的影响  60-62
  6.3 改善取样装置过渡过程性能的措施  62-63
    6.3.1 改善取样装置起动性能  62
    6.3.2 改善取样装置的制动性能  62-63
  6.4 本章小结  63-64
第七章结论与展望  64-66
  7.1 结论  64
  7.2 展望  64-66
参考文献  66-69
攻读学位期间取得的研究成果  69-70
致谢  70

高速大惯量取样装置过渡过程动态特性的分析与研究

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