平衡沖擊壓路機(jī)節(jié)能機(jī)理分析與研究

【摘要】： 沖擊壓路機(jī)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮著其他壓實(shí)設(shè)備不能替代的作用,但它在應(yīng)用中除沒(méi)有將能量全部作用在工作介質(zhì)而造成能量浪費(fèi)外,還存在被壓材料的凹凸表面使?fàn)恳?chē)顛簸不堪、駕駛員的工作環(huán)境極端惡劣以及未能廣泛應(yīng)用等問(wèn)題。而平衡沖擊壓路機(jī)則基本解決了原沖擊壓路機(jī)存在的主要問(wèn)題。 針對(duì)沖擊機(jī)械的節(jié)能問(wèn)題,本文以“基于勢(shì)能為常量的振動(dòng)與沖擊機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)原理”為基礎(chǔ),對(duì)系統(tǒng)總勢(shì)能分別為常量和變量進(jìn)行分析,求證得出:在設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí),只要使系統(tǒng)的總勢(shì)能為常量或在最小區(qū)域內(nèi)變化,則系統(tǒng)所消耗功率將會(huì)降低。在分析的過(guò)程中并得出:在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí),若系統(tǒng)動(dòng)能在最小范圍內(nèi)變化,則對(duì)機(jī)器節(jié)能有很大幫助,進(jìn)而引出了“基于勢(shì)能的機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理”。 論文首先對(duì)三邊形沖擊輪進(jìn)行分析,根據(jù)沖擊輪質(zhì)心運(yùn)動(dòng)幾何關(guān)系確立了質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程,并應(yīng)用MATLAB繪制出沖擊輪勢(shì)能曲線;歸納了沖擊輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式,應(yīng)用現(xiàn)代的三維設(shè)計(jì)軟件求出沖擊輪相對(duì)于質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,為沖擊輪動(dòng)力學(xué)研究奠定了基礎(chǔ);進(jìn)而應(yīng)用拉格朗日方程對(duì)沖擊輪進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,并運(yùn)用MATLAB對(duì)牽引力進(jìn)行了數(shù)值仿真,分析了沖擊輪消耗功率隨時(shí)間變化的關(guān)系,總結(jié)出該機(jī)存在嚴(yán)重浪費(fèi)能源等問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是系統(tǒng)勢(shì)能的周期性突變;以‘基于勢(shì)能的節(jié)能原理'為基礎(chǔ),根據(jù)沖擊壓路機(jī)的特殊性,設(shè)計(jì)出平衡沖擊壓路機(jī);基于上述理論,運(yùn)用MATLAB對(duì)沖擊輪的勢(shì)能曲線進(jìn)行了優(yōu)化,得出了平衡沖擊壓路機(jī)前后輪組的最佳相位角范圍;根據(jù)沖擊輪角速度變化規(guī)律,研究了中心距變化規(guī)律,并應(yīng)用圖解法確定了平衡沖擊壓路機(jī)的中心距。論證得出:平衡沖擊壓路機(jī)的節(jié)能主要與系統(tǒng)的勢(shì)能和動(dòng)能在最小范圍內(nèi)變化、被壓材料凹凸表面(平整度)等三方面有關(guān)。通過(guò)對(duì)模型試驗(yàn)和平衡沖擊壓路機(jī)樣機(jī)理論分析和試驗(yàn),得出‘基于勢(shì)能的節(jié)能原理'所設(shè)計(jì)的平衡沖擊壓路機(jī)具有較好的節(jié)能效果,證明了原理的正確性。 通過(guò)理論分析、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)測(cè)試初步得出了:在設(shè)計(jì)動(dòng)力機(jī)械時(shí)除必須滿足節(jié)能原理外,還得出必須使其牽引力在整個(gè)工作過(guò)程中處于最大和系統(tǒng)動(dòng)能在最小范圍內(nèi)變化的節(jié)能技術(shù)。 【關(guān)鍵詞】：耗能分析 勢(shì)能節(jié)能原理 平衡沖擊壓路機(jī) 節(jié)能機(jī)理 節(jié)能試驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：U415.521
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 本課題的背景和意義10-13
• 1.1.1 背景10-13
• 1.1.2 問(wèn)題的提出及研究的意義13
• 1.2 沖擊壓路機(jī)發(fā)展概述13-18
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容18-19
• 第二章 沖擊壓路機(jī)耗能分析19-39
• 2.1 沖擊輪勢(shì)能曲線研究19-26
• 2.1.1 沖擊輪質(zhì)心坐標(biāo)方程19-21
• 2.1.2 沖擊輪勢(shì)能曲線21-26
• 2.2 沖擊壓路機(jī)動(dòng)能分析26-30
• 2.2.1 動(dòng)能的構(gòu)成26
• 2.2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分析26-30
• 2.2.3 總動(dòng)能計(jì)算公式30
• 2.3 沖擊壓路機(jī)能耗分析30-39
• 2.3.1 動(dòng)力學(xué)分析與數(shù)值仿真31-37
• 2.3.2 功率分析37-39
• 第三章 平衡沖擊壓路機(jī)節(jié)能機(jī)理分析與研究39-64
• 3.1 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理39-44
• 3.1.1 基于勢(shì)能為常量的振動(dòng)與沖擊機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理39
• 3.1.2 基于勢(shì)能的機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理39-44
• 3.2 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理的工程應(yīng)用44-47
• 3.2.1 “平衡狀態(tài)有勢(shì)力”的應(yīng)用44-45
• 3.2.2 “不同性質(zhì)的有勢(shì)力構(gòu)成的平衡有勢(shì)力系”的應(yīng)用45
• 3.2.3 “有勢(shì)力與其位移的夾角恒為90°”的運(yùn)用45-46
• 3.2.4 系統(tǒng)勢(shì)能為常量或在最小范圍內(nèi)變化46-47
• 3.3 平衡沖擊壓路機(jī)的設(shè)計(jì)原理及參數(shù)研究47-55
• 3.3.1 平衡沖擊壓路機(jī)的設(shè)計(jì)原理47-48
• 3.3.2 初始相位理論研究48-52
• 3.3.3 中心距分析52-55
• 3.4 平衡沖擊壓路機(jī)的節(jié)能機(jī)理研究55-64
• 3.4.1 “節(jié)能原理”對(duì)平衡沖擊壓路機(jī)的節(jié)能貢獻(xiàn)55-59
• 3.4.2 被壓材料平整度對(duì)平衡沖擊壓路機(jī)的節(jié)能貢獻(xiàn)59-61
• 3.4.3 動(dòng)能變化率對(duì)平衡沖擊壓路機(jī)的節(jié)能貢獻(xiàn)61-64
• 第四章 平衡沖擊壓路機(jī)的節(jié)能試驗(yàn)研究64-73
• 4.1 模型試驗(yàn)分析64-67
• 4.1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備64-65
• 4.1.2 模型在不同被壓材料條件下的初始牽引力測(cè)定65-66
• 4.1.3 被壓材料作業(yè)質(zhì)量的對(duì)比試驗(yàn)66
• 4.1.4 模型試驗(yàn)參數(shù)測(cè)定結(jié)果66-67
• 4.2 樣機(jī)試驗(yàn)研究67-70
• 4.2.1 試驗(yàn)樣機(jī)設(shè)計(jì)方案67-69
• 4.2.2 平衡沖擊壓路機(jī)工作特點(diǎn)及試驗(yàn)過(guò)程69-70
• 4.3 試驗(yàn)研究結(jié)果的分析70-73
• 4.3.1 模型試驗(yàn)結(jié)果分析70-71
• 4.3.2 樣機(jī)試驗(yàn)分析71-73
• 第五章 平衡沖擊壓路機(jī)結(jié)構(gòu)分析73-78
• 5.1 平衡沖擊壓路機(jī)車(chē)架基本情況73-75
• 5.1.1 建模73-74
• 5.1.2 網(wǎng)格劃分74-75
• 5.1.3 約束與載荷處理75
• 5.2 計(jì)算結(jié)果及分析75-78
• 結(jié)論與展望78-80
• 一 結(jié)論78-79
• 二 問(wèn)題與展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 附錄 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及試驗(yàn)83-84
• 致謝84

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