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摊铺机研究现状及房展趋势
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3秒自动关闭窗口摊铺机的运用技术_百度文库
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摊铺机的运用技术
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你可能喜欢沥青摊铺机压实系统动力学分析及动态设计--《长安大学》2012年博士论文
沥青摊铺机压实系统动力学分析及动态设计
【摘要】：我国高速公路建设的发展对沥青混凝土摊铺机作业性能提出了更高的要求。摊铺机熨平装置性能的优劣直接决定着摊铺质量，是影响沥青路面压实度、平整度的重要因素。施工应用的摊铺机绝大多数是双振捣梁单振动熨平板式摊铺机，具有高密实度、高平整度和减少压实遍数等优势。但由于其结构复杂，振捣梁在动作时产生的惯性力对熨平板的振动响应造成不良影响，振捣梁惯性力和振动器激振力的合力矩使熨平板工作仰角波动，降低了路面的摊铺质量。随着摊铺机的摊铺宽度越来越大，沿摊铺宽度方向，熨平板的振动响应不一致情况也更加严重，严重影响着摊铺层的平整度。
目前国内外对摊铺机熨平装置动力学行为的系统研究还比较缺乏，仅有的一些研究都将熨平板作为单自由度刚体处理，未考虑熨平板自身的弹性变形和振动的耦合作用，不能真实反映熨平板的振动响应特性；熨平装置设计过程中也未考虑设计参数导致振动响应的不均匀性。因此，开展熨平装置压实系统的动力学响应及动态设计的研究具有重要理论意义和工程应用价值。
本文以摊铺宽度为9m的机械加宽式摊铺机熨平装置为研究对象，采用理论研究、数值仿真与实验论证相结合的方法对熨平装置的动态响应特性进行了研究，并将动态优化设计方法应用于熨平装置的设计，提高摊铺机作业性能。
将熨平板作为两自由度刚体，建立压实系统多刚体动力学模型，研究振捣机构运动对熨平板振动响应的影响，分析了不同振捣梁相位关系引起的熨平板振动响应幅值的变化，确定了振捣梁相位角的推荐值；研究了振动器安装位置与熨平板纵向振动响应均匀性的关系，获得了振动器的较佳安装位置；研究在铺层材料刚度系数较大的情况下，熨平板振动响应的特征以及铺层材料刚度和振动器激振力幅值对熨平板周期运动状态的影响。
将熨平板作为柔性体，振捣梁作为刚体，基于柔性多体动力学理论建立熨平板、振捣梁的刚柔耦合动力学模型。应用有限元方法对熨平板进行离散化，建立刚柔耦合动力学方程。通过数值模拟，研究熨平板沿摊铺宽度方向上各点的动态响应幅值的分布，以及振动、振捣频率、熨平板质量、刚度和截面惯性矩、振捣梁相位角、振动器偏心轴相位差等参数对熨平板振动不均性程度的影响。通过摊铺机熨平装置实验研究，验证理论分析方法的正确性。分析结果为熨平装置进行动力修改，提高横向振动均匀性提供了参考。
在以上工作的基础上，通过熨平板关键节点动态响应对各设计参数的灵敏度分析选择优化设计变量；通过响应面方法建立熨平板振幅差值、振幅均值和优化变量间的函数关系；以熨平板振幅差值最小为优化目标，以振幅均值为约束条件进行优化设计，获得了熨平装置较佳动力学参数，大大提高了熨平板横向振动响应的均匀性。
最后通过对摊铺机样机的实验，研究了振捣梁相位角对熨平板振动响应均匀性以及振动响应大小的影响、振动器安装位置对熨平板纵向振动响应均匀性的影响，以及沿摊铺宽度方向熨平板振动响应的分布特征。实验结果验证了理论研究和数值仿真的正确性。
【关键词】：
【学位授予单位】：长安大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2012【分类号】：U415.521【目录】：
摘要4-6Abstract6-12第一章 绪论12-30 1.1 研究目的及意义12-17
1.1.1 摊铺机的结构及工作原理12-14
1.1.2 研究背景及意义14-17 1.2 摊铺机及熨平装置研究现状17-20
1.2.1 国外摊铺机熨平装置技术发展现状17-18
1.2.2 国内熨平装置研究理论研究现状18-20 1.3 刚柔耦合动力学研究现状20-25
1.3.1 多体系统动力学理论的发展21-22
1.3.2 多体动力学的建模方法22-23
1.3.3 国内研究现状23-25 1.4 动态设计研究现状25-28
1.4.1 动态设计过程和方法25-26
1.4.2 灵敏度分析26-27
1.4.3 结构动态设计研究现状27-28 1.5 本文的研究内容28-30
1.5.1 研究内容28-29
1.5.2 技术路线29-30第二章 基于多刚体动力学的压实系统动态响应分析30-51 2.1 熨平装置压实系统结构及参数30-32
2.1.1 压实系统结构30-32
2.1.2 压实系统参数32 2.2 摊铺机压实系统的动力学模型32-36 2.3 熨平板的动态仿真36-43
2.3.1 仿真参数36
2.3.2 振捣机构独立工作时熨平板振动响应36-37
2.3.3 振捣梁相位关系对熨平板振动响应的影响37-38
2.3.4 振动振捣同时工作时熨平板振动响应38-41
2.3.5 振动器安装位置对熨平板振动响应的影响41-43 2.4 铺层材料刚度对熨平板振动响应的影响43-50
2.4.1 压实系统产生跳振的动力学模型43-45
2.4.2 铺层材料刚度系数变化的影响45-48
2.4.3 激励力幅值变化的影响48-50 2.5 小结50-51第三章 熨平板横向振动响应不均匀性研究51-82 3.1 刚柔耦合动力学模型的建立51-66
3.1.1 柔性体运动和变形的描述51-52
3.1.2 有限元列式表示的柔性体运动方程52-55
3.1.3 约束方程55-58
3.1.4 动力学控制方程的建立58-66 3.2 数值仿真研究66-80
3.2.1 二阶常微分方程的数值解法66
3.2.2 节点位移、加速度响应66-69
3.2.3 沿熨平板长度方向各节点加速度及振幅分布69-73
3.2.4 其它参数对熨平板振动响应的影响73-80 3.3 小结80-82第四章 熨平装置动态优化设计82-102 4.1 系统灵敏度分析82-94
4.1.1 设计变量82-83
4.1.2 灵敏度分析方法83-88
4.1.3 振动位移对振捣梁质量的灵敏度88-90
4.1.4 振动位移对振动器参数的灵敏度90-92
4.1.5 振动位移对振捣梁相位的灵敏度92-93
4.1.6 振动位移对截面惯性矩的灵敏度93-94 4.2 结构动力修改94-99
4.2.1 响应面设计95-97
4.2.2 试验设计97-98
4.2.3 构造响应面函数98-99 4.3 优化设计99-101
4.3.1 优化问题描述99-100
4.3.2 优化结果100-101 4.4 结论101-102第五章 实验研究102-118 5.1 实验设备及样机102-103
5.1.1 实验仪器102
5.1.2 实验样机102-103
5.1.3 实验要求103 5.2 振捣梁相位角对熨平板动态响应和振捣功率影响103-108
5.2.1 实验方法103-104
5.2.2 实验结果104-108 5.3 振动机构独立运动时熨平板的振动特性实验108-112
5.3.1 振动器安装位置实验108-110
5.3.2 熨平板横向振动同步性试验110-112 5.4 振动和振捣机构同时运动时熨平板的振动特性实验112-117
5.4.1 振捣机构运动对熨平板的影响112-113
5.4.2 振动器安装位置对熨平板的影响113-115
5.4.3 熨平板振动横向均匀性115-116
5.4.4 优化后熨平板振动横向均匀性116-117 5.5 结论117-118第六章 结论118-121 6.1 主要研究结论118-119 6.2 主要创新点119-120 6.3 建议120-121参考文献121-128攻读学位期间取得的研究成果128-129致谢129
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