【摘 要】
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轧钢机是板带生产加工的主要设备,板形控制是其核心控制技术之一。近年来,先进板带生产轧机和相应的板形控制技术不断涌现,并日臻完善,而如何在改善和提高板形控制水平的前提下,简化轧机设备结构,一直是国内外学者研究的热点。本课题基于驱动冗余3SPS+C并联机构,提出了一种新型并联交叉辊轧机,通过两个SPS主驱动分支控制辊缝值,满足不同板厚轧制要求,一个SPS辅驱动分支控制上、下轧辊交叉角度,实现板形控制。
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轧钢机是板带生产加工的主要设备,板形控制是其核心控制技术之一。近年来,先进板带生产轧机和相应的板形控制技术不断涌现,并日臻完善,而如何在改善和提高板形控制水平的前提下,简化轧机设备结构,一直是国内外学者研究的热点。本课题基于驱动冗余3SPS+C并联机构,提出了一种新型并联交叉辊轧机,通过两个SPS主驱动分支控制辊缝值,满足不同板厚轧制要求,一个SPS辅驱动分支控制上、下轧辊交叉角度,实现板形控制。相比于传统的交叉辊轧机,新型并联交叉辊轧机的结构简单、紧凑,并且控制上容易实现。本文首先对新型并联交叉辊轧机的结构进行设计,绘制出三维实体模型。其次基于新型并联交叉辊轧机设计参数,从中绘制出3SPS+C并联机构的线框图,求解其自由度。利用矢量法建立并联机构动平台末端操作点与各驱动分支的位置、速度和加速度之间的数学模型,得到了并联机构的位置反解、Jacobian矩阵和Hessian矩阵。通过虚功原理和达朗贝尔原理对并联机构进行静力学和动力学分析,得到了动平台末端操作点所受载荷与分支驱动力之间的映射矩阵。在MATLAB/Simulink软件中搭建并联机构仿真样机,并通过程序编程验证了运动学和动力学数学模型的正确性。最后在ANSYS Workbench有限元分析软件中对新型并联交叉辊轧机整体及其主要零部件进行结构静力学分析,优化改进结构。使用Abaqus有限元分析软件对不同交叉角下的板带轧制过程进行显示动力学分析,研究此轧辊和板带参数下,交叉角度的改变对板形和轧制力的影响,为实际板形控制提出理论依据。
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