锻造操作机的可视化刚体动力学仿真
基金项目国家自然科学基金资助项目()
作者简介任云鹏(),男,高级工程师,博士生2y 3@6锻造操作机的可视化刚体动力学仿真
任云鹏1,2,张天侠1
(1.东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110004;2.北方重工沈重集团有限责任公司研究院,辽宁沈阳 110025)
摘要:在分析锻造操作机工作原理的基础上,采用ADAMS 软件平台,建立锻造操作机的可视化三维数字化模
型.考虑锻造操作机自重和外负载影响,对操作机各个部件施加相应的约束和载荷,然后进行多刚体系统的动力
学三维可视化仿真,得到了典型工况运动过程中操作机受力的变化情况,并对极限载荷情况进行分析.仿真结果
为锻造操作机的零部件合理设计提供了参考依据.
关键词:锻造操作机;可视化方法;动力学仿真
中图分类号:TP391.9;TB122 文献标识码:A 文章编号:1672-5581(2008)02-0127-06
Rigid 2dynamics 2basedvisualizedsimulationonfor
gingmani pulators REN Y un 2pen g
1,2,ZHANG Tian 2xia 1(1.SchoolofMechanicalEn
gineeri ngandAutomat ion,NortheasternUniversit y,Shen yang,China;2.Res earchandDesi gnInstitute,NorthernHear yIndus t riesShen yangHeav yMachi ner yGrou pCo.Ltd,Shen
yang,China )Abstract :Basedontheworkin
g principlesoffor gingmani pulators,a3Dvisualizeddi gitalmodelisdevelo ped
usingMSC.ADAMS TM platform.Pertainin gtotheinherent gravit yandim pactin gloadofmani pulators,rele 2vantconstraintsandloadsarea ppliedforcom ponentsoffor gingmani pulators.Afterwards,a3Dvisualizedsim 2
ulationisconductedu ponamulti ple 2rigid 2bodys ystem.Then,themotionalforces,to getherwithboundar
y loads,aredetectedandanal yzedintermsoft ypicalconditions.Asaconse quence,thesimulationresultshave providedcriticals pecificationsforembodimentdesi
gnoffor gingmani pulators.Keywords :for gingmani pulator;visualizedtechni que;d ynamicssimulation
锻造操作机是万吨水压锻造机的主要配套设备,与加工设备协调作业,可以大大提高制造能力、制造精度、生产效率和材料利用率,并降低能耗.目前世界上著名的生产锻造操作机的公司主要有德国的SMS 公司,DDS 公司,捷克的ZDAS 公司等[1].我国在大型锻造操作机装备方面相对薄弱,影响了大型复杂构件的制造能力.由于国内外市场的巨大需求,锻造操作机研究也不断发展,对掌握核心技术,提高特大型自由锻件的制造技术水平与制造能力起着关键性的作用[2].
由于大型锻造操作机通常无法在物理样机的基础上进行实验并对其操作性能进行分析和验证,这就要求运用高效、高保真的可视化虚拟样机技术为锻压操作机的设计、性能评估与优化提供支持[3].机器设备具有良好的动力学特性是其可靠工作最有效的保证,动力学可视化就是用可视化的方法研究所设计的机械产品动态特性,使产品在未制造出前就能保证具有良好的性能和相应的工作寿命要求.建立可视化三维模型,在产品实际制造之前对产品的性能、行为、功能进行分析和评估,从而对设计方案进行检验与优化,达到产品制造的最优目标[4].目前国际上有一些较成熟的动力学仿真软件,如MSC.ADAMS 软件,在
第6卷第2期
2008年6月中 国 工 程 机 械 学 报CHINESEJOURNALOFCONSTRUCTIONMACHINERY Vol.6No.2 Jun.2008
:10402008:1974-.E mail:ren unpen https://www.wendangku.net/doc/ca15522285.html,
机械系统动力学仿真分析方面得到广泛的应用[5].
为保证锻造操作机安全可靠的工作,在设计的过程中必须考虑该操作机的动态性能.本文采用可视优化设计方法对锻造操作机动态性能进行了仿真分析,主要研究包括操作机整机系统动力学理论分析、操作机整机三维可视化模型的创建、刚体运动仿真以及仿真结果的分析与评价等.本文在确定锻造操作机的基本结构形式后[6],对机构方案进行详细的动态仿真和论证,计算不同工况时操作机机构在刚体运动过程中主要构件的受力状况,以此作为零部件结构强度设计的基础.
1 基于可视化方法的动力学分析的基本思想
动力学可视化的研究目标就是通过仿真确定机械载荷分布情况、机械产品的主要动态特性及仿真在给定激励下的响应情况,从而可使产品在设计阶段就能保证拥有优异的结构性能.动力学可视化仿真重点研究以下3方面内容:
图1 动力学可视化仿真技术流程F i g.1 Visualizationdynam icssimulation technolo gyflow
(1)通过可视化仿真,确定载荷分布情况及进行强度验
证.在强度计算上,传统设计只考虑静态特性而忽略动态特
性或乘以相应系数加以修正,这种设计方式导致设计出的产
品结构可靠性不高.实际上,锻造操作机在工作中一直受到
动载荷的作用,所以进行强度计算时必须考虑动态性能.动
力学可视化是在充分考虑了各种动载荷而进行仿真研究的.
进行动力学可视化仿真,要加入各种动态特性,通过仿真可
非常直观地了解在工作过程或其他特殊情况下,载荷的分布
情况,从而可确定结构的薄弱环节,进行强度校核.
(2)通过动力学可视化仿真确定锻造操作机零部件的
固有动态特性.机械产品的固有频率及振型等特性对整个结
构的动态特性有着显著的影响,因此获得所设计产品的固有
动态特性对于优化产品的结构性能有着重要的意义.通过动
力学可视化仿真可获得结构的各阶模态参数及振型图,尤其
对于结构复杂的动力学系统,动力学可视化仿真与数值计算
相比有着绝对的技术优势.
(3)仿真确定在给定激励下的响应情况.在锻造操作机
未被制造出前,获知所设计的产品在给定激励下的响应情况
也是非常有意义的.通过可视化仿真可在人为设定激励的形
式、频率及幅度的情况下,检验响应是否在规定的范围内,或
响应是否达到要求,这直接决定了机械产品的使用性能.
动力学可视化仿真可按图1所示的流程进行.
2 锻造操作机的三维可视化模型建立
锻造操作机的主要运动包括钳杆上下倾斜、上下平移、
左右倾斜、左右平移,以及钳杆旋转、钳口开闭、大车行走等[7～9].这里以钳杆上下倾斜、上下平移2种运动工况为例进行说明,实现上下倾斜、上下平移运动的平行连杆式操作机机构简图如图2.
如图2所示,构件①(即AB )为上升平移液压缸,当AB 伸长时,能间接地推动钳杆⑧平稳上升;构件②(即BD G )为前推臂,其一外伸出端铰接在机架上;构件③(即D F )为吊杆,由部分组成,上吊杆悬挂在前推臂上,下吊杆用来悬吊钳杆;构件④(即M )为缓冲缸,当钳杆向上平移时,缓冲缸起缓冲作用,使钳口能竖直上升;构件⑤(即I N )为后推臂,其外部伸出端铰接在机架上;构件⑥(即G )为连杆,连821 中 国 工 程 机 械 学 报第6卷 C E 2E H H
接前推臂和后推臂;构件⑦(即NK )为上下摆动液压缸,能实现钳杆的上下摆动.
由Solidworks 建立的三维实体零部件模型,采用Parasolid 标准文件,在ADAMS 中导入整个样机装配体模型.模型导入ADAMS 后,利用添加到地基形体的标记点,准确而快捷地建立活动框模型,形成虚拟样机的装配体模型,如图3所示
.
图2 平行连杆式锻造操作机机构简图
Fig.2 Par allel 2linkm echanismofa
for gingma ni pula
tor 图3 锻造操作机虚拟样机模型F i g.3 Vir tua l pr ototypem odelofa for gingm ani pulator
根据基本工况添加运动约束如下:5个液压缸缸体和活塞之间添加5个移动副,其中2个液压缸与地之间添加2个转动副,前后推臂与地之间添加4个转动副,前后推臂与2个连杆之间添加4个转动副,前推臂与2个液压缸之间添加2个转动副,前推臂与地之间对中杆之间添加1个转动副,对中杆与吊杆之间添加2个转动副,吊杆与横向的2个液压缸的活塞之间添加2个转动副,吊杆与钳头之间添加2个转动副,钳头与上下摆动的液压缸的活塞之间添加1个转动副,上下摆动的液压缸的缸体与后推臂之间添加1个转动副,横向的2个液压缸的缸体和后支臂之间添加2个转动副,后支臂与地之间添加1个转动副,在上下摆动的液压缸和与地铰接的2个液压缸均添加驱动.共计24个转动副、5个移动副和3个驱动.
根据锻造操作机工作载荷设计要求,负载是1600kN,位于距钳口正中心外延100mm 处,方向竖直向下.机构运动的惯性力和重力由ADAMS/Solve 求解器自动计算.
3 锻压操作机的刚体动态特性分析
3.1 上下平移运动的动力学仿真
锻造操作机的上下平移运动是通过双缸(图2中AB 以及其对称的缸)驱动来实现的.其中缓冲缸和上下摆动液压缸无相对伸缩变化.仿真时间设为10s,钳口处受载为1600kN,仿真初始及结束状态如图4所示
.
图4 上下平移运动仿真的初始和结束状态
F i g.4 Pr eliminarysta teandter minativestateofsimulationsoffor
ging
(22)921 第2期任云鹏,等:锻造操作机的可视化刚体动力学仿真 man ip ulator mov eu p a nd d ow n
图2中A 点和B 点所受的支反力如图5所示,液压缸的两端AB 所受的支反力大小相等、方向相反.0～4.5s 内,x 方向的支反力随时间增加而逐渐增大,y ,z 方向的支反力随时间增加逐渐减小;4.5～6.0s 时间内,x ,y 方向的支反力基本保持不变,z 方向的支反力随时间增加继续减小;6.0～10.0s 时间内,x ,y 方向的支反力随时间有着小幅的振荡并呈上升趋势,z 方向的支反力随时间有着小幅的振荡,并呈下降趋势
.
图5 A 点和B 点在x ,y,z 方向上所受的支反力
F i g.5 Suppor trea ctionondir ection x ,y ,z of point A and B
在同样的仿真状态下,图2中P 点y 方向上受到的载荷是1600kN,保持不变.P 点处x ,z 方向上的速度、加速度及受力近似为零,y 方向位移、速度和加速度如图6所示.可以看出,y 方向上升平移位移达到2506.7mm,0～4.5s 时间内,y 方向的速度随时间增加逐渐增大,加速度随时间在接近零附近有一个微小的波动,变化范围在0.025m s -2以内.4.5～6.0s 时间内,y 方向上的速度基本保持不变,加速度随时间在零附近有一个微小的波动,变化范围在0.025m s -2以内;6.0～10.0s 时间内,y 方向的速度随时间有着小幅的抖
动,并呈上升趋势,加速度随时间在零附近有着较前面明显的变化,变化范围在0.15m
s -2以内
.图6 P 点y 方向上位移、速度和加速度时间历程
Fig.6 Displacement,velocitya nda cceler ationondir ection y of point P
3.2 上下摆动运动的动力学仿真
锻造操作机的上下摆动运动是通过上下摆动液压缸(图2中NK )驱动来实现的.其中缓冲缸和上下平移液压缸无相对伸缩变化.仿真时间设为40s,钳口处受载荷为1600kN,仿真初始及结束状态如图7所示.
N 点和K 点所受的支反力如图8所示.从图中可以看出,液压缸两端NK 所受的支反力大小相等、方向相反.如图8a,b,c 所示,0～30s 时间内,x ,y ,x 方向的支反力随时间先减小到最小值(10s 附近),然后再增加到最大值(30s 附近);30～40s 时间内,x ,y ,x 方向的支反力随时间逐渐增大,增加到仿真初始时的值上下平移液压缸和其他关节点处的位移、速度和角加速度都为零其中,G ,M 和D 点的z 方向有一定的支反力,对杆件有细微的影响(这里并没有给出其余点的运动参数和支反力图)031 中 国 工 程 机 械 学 报第6卷 ..H .
图7 钳口上下摆动的初始和结束状态
Fig.7 Pr eliminarystateandter mina tivesta teofsimula tionsof
for gingma ni pula tor (swin gu p 2a nd 2
down)
图8 N 点和K 点在x ,y ,x 方向上所受的支反力
F i g.8 Suppor tr ea ctionondir ection x,y,x of point N and K
3.3 钳口在冲击载荷作用下的动响应
锻造操作机在工作的过程中,一般都会受到突然的载荷冲击.以上下摆动运动为例,分析当钳口突然受到1600kN 载荷冲击时,钳口(P 点)的加速度和支反力的变化情况.仿真时间设为40s,P 点在第10s 时突加1600kN 阶跃载荷,仿真结果如图9所示.0～10s 时间内,P 点各方向的支反力较小,加速度平稳.在第10s 时,x ,y 方向的支反力同时增大,一直增大到第30s,此时达到各自的最大值;30～40s 时间内,x ,y 方向的支反力逐渐减小,直至减小到第10s 时的值.在第10s 和第30s 时y 方向加速度产生突变,这是由于摆动的方向突然变化造成的.在其余的时间段内,加速度围绕零线出现微小的波动.
4 结论
(1)利用Solidworks 建立了锻造操作机整机系统三维实体模型,并将其导入ADAMS 系统,根据实际使用工况施加约束和载荷,建立了锻造操作机在ADAMS 环境中的三维可视化动力学仿真模型.
(2)参考在ADAMS 运动学仿真中获得的参数,通过添加载荷和不同的液压缸驱动,对锻造操作机整机系统的虚拟样机模型进行刚体动态性能的仿真分析,得到了锻造操作机的几种不同工况的动态性能仿真结果(3)通过分析操作机的上下平移运动和上下摆动运动种运动的动力学特性,得到种运动情况下131
第2期任云鹏,等:锻造操作机的可视化刚体动力学仿真 .
22
液压缸2端所受力的最小值和最大值,以及钳口P 点的加速度和支反力的变化情况.另外,还得到了进行锻件操作及受到冲击载荷时,钳口P 点的加速度和支反力的突变情况.
通过可视化的刚体动力学仿真,得到了直接指导锻造操作机的设计参考.在上述动力学仿真的基础上,可以进一步进行结构的详细设计,并为动态优化设计奠定基础
.
图9 P 点在冲击载荷作用下加速度和支反力的响应曲线
Fig.9 Acceler ationandsu ppor tr eactiononeffectwithim pactloadof point P
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大学物理刚体力学基础习题思考题及答案
大学物理刚体力学基 础习题思考题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
2 习题5 5-1．如图，一轻绳跨过两个质量为m 、半径为r 的均匀圆盘状定滑轮，绳的两端分别挂着质量为m 2和m 的重物，绳与滑轮间无相对滑动，滑轮轴光滑，两个定滑轮的转动惯量均为2/2mr ，将由两个定滑轮以及质量为m 2和m 的重物组成的系统从静止释放，求重物的加速度和两滑轮之间绳内的张力。 解：受力分析如图，可建立方程： ma T mg 222=-┄① ma mg T =-1┄② 2()T T r J β-=┄③ βJ r T T =-)(1┄④ βr a = ，2/2J mr =┄⑤ 联立，解得：g a 41=，mg T 8 11= 。 5-2．如图所示，一均匀细杆长为l ，质量为m ，平放在摩擦系数为μ的水平桌面上，设开始时杆以角速度0ω绕过中心O 且垂直与桌面的轴转动，试求：（1）作用于杆的摩擦力矩；（2）经过多长时间杆才会停止转动。 解：（1）设杆的线密度为：l m =λ，在杆上取一小质元dm d x λ=，有微元摩擦 力： d f dmg gd x μμλ==， 微元摩擦力矩：d M g xd x μλ=， 考虑对称性，有摩擦力矩： 20124 l M g xd x mgl μλμ==?； （2）根据转动定律d M J J dt ωβ==，有：000t Mdt Jd ωω-=??， T
3 2011412mglt m l μω-=-，∴03l t g ωμ=。 或利用：0M t J J ωω-=-，考虑到0ω=，2112J ml = ， 有：03l t g ωμ=。 5-3．如图所示，一个质量为m 的物体与绕在定滑轮上的绳 子相联，绳子的质量可以忽略，它与定滑轮之间无滑动。 假设定滑轮质量为M 、半径为R ,其转动惯量为2/2MR ， 试求该物体由静止开始下落的过程中，下落速度与时间的 关系。 解：受力分析如图，可建立方程： m g T ma -=┄① βJ TR =┄② a R β= ，212 J mR =┄③ 联立，解得：22mg a M m =+，2Mmg T M m =+， 考虑到dv a dt =，∴0022v t mg dv dt M m =+??，有：22mg t v M m =+。 5-4．轻绳绕过一定滑轮，滑轮轴光滑，滑轮的质量为 4/M ，均匀分布在其边缘上，绳子A 端有一质量为M 的 人抓住了绳端，而在绳的另一端B 系了一质量为4/M 的 重物，如图。已知滑轮对O 轴的转动惯量4/2MR J =， 设人从静止开始以相对绳匀速向上爬时，绳与滑轮间无 相对滑动，求B 端重物上升的加速度？ 解一：
锻造操作机上架回旋机构设计讲述
第一章引言 1.1本课题的意义 锻造操作机是锻造车间实现锻造自动化的关键设备，用于夹持锻件配合压机完成锻造工艺动作。在大锻件生产中，锻造操作机更是必不可少的设备。锻造操作机在20世纪60年代初就已问世，近二、三十年更是得到了迅速的发展。最早是在美国、前苏联，而后在德国、英国、日本等国发展起来，并成为系列化产品进入工业生产。最初的操作机多为全机械传动，随着科学技术的发展，到60、70年代出现了混合传动和全液压传动、结构紧凑、操作灵活的锻造操作机。它与压机配合使用，提高了生产效率及最大锻件质量。80年代以后，随着大型装备制造的快速发展，对大锻件生产又提出了更高的要求，促进了锻造操作机技术的发展，主要表现在对锻造操作机的需求量不断增加，对锻造操作机的最大锻件质量要求大大提高，引起了各国对锻造操作机在锻造生产作用的重视。
我国锻造操作机起步于70年代，开始只能由一些锻造厂自己制造有轨锻造操作机，这些操作机结构简单，钳子的张合夹紧靠与吊钳分离开的电动方头扳手来完成，因而夹紧锻件不方便，只能用于钢锭开坯、拨料。随着国民经济的发展，80年代开始研制出全机械传动和少数液压传动有轨操作机。随后，小型液压传动有轨操作机得到发展，并出现了液压传动无轨操作机。90年代初期我国自行设计制造的100kN锻造操作机主要技术性能已达到世界80年代水平，该台锻造操作机于1992年5月在太原试制成功。 近年来，核电、造船、化工、国防等领域的大型锻件精确高效制造迫切需要重载锻造操作机。重载锻造操作机发展水平的落后制约了我国的大装备制造能力，部分大型装备的关键构件完全依赖进口。重载锻造操作机直接影响国家重大工程的实施和国民经济的发展，开展重载锻造操作机的研究具有重要战略意义。
理论力学课后习题答案 第6章 刚体的平面运动分析
第6章 刚体的平面运动分析 6－1 图示半径为r 的齿轮由曲柄OA 带动，沿半径为R 的固定齿轮滚动。曲柄OA 以等角加速度α绕轴O 转动，当运动开始时，角速度0ω= 0，转角0?= 0。试求动齿轮以圆心A 为基点的平面运动方程。 解：?cos )(r R x A += （1） ?sin )(r R y A += （2） α为常数，当t = 0时，0ω=0?= 0 2 2 1t α?= （3） 起始位置，P 与P 0重合，即起始位置AP 水平，记θ=∠OAP ，则AP 从起始水平位置至图示AP 位置转过 θ??+=A 因动齿轮纯滚，故有? ? =CP CP 0，即 θ?r R = ?θr R = ， ??r r R A += （4） 将（3）代入（1）、（2）、（4）得动齿轮以A 为基点的平面运动方程为： ??? ? ?? ??? +=+=+=22 2212sin )(2cos )(t r r R t r R y t r R x A A A α?αα 6－2 杆AB 斜靠于高为h 的台阶角C 处，一端A 以匀速v 0沿水平向右运动，如图所示。试以杆与铅垂线的夹角 表示杆的角速度。 解：杆AB 作平面运动，点C 的速度v C 沿杆AB 如图所示。作速度v C 和v 0的垂线交于点P ，点P 即为杆 AB 的速度瞬心。则角速度杆AB 为 h v AC v AP v AB θθω2000cos cos === 6－3 图示拖车的车轮A 与垫滚B 的半径均为r 。试问当拖车以速度v 前进时，轮A 与垫滚B 的角速度A ω与B ω有什么关系设轮A 和垫滚B 与地面之间以及垫滚B 与拖车之间无滑动。 解：R v R v A A ==ω 习题6-1图 A B C v 0 h 习题6－2图 P AB v C A B C v o h 习题6－2解图 习题6-3解图 习题6-3图 v A = v v B = v
全液压轨道式锻造操作机主要技术参数
1800kN/4000kN-m全液压轨道式锻造操作机2．1 主要技术参数 1）夹钳夹持重量1800 kN 2）夹钳夹持力矩4000 kN-m 3）设备倾翻力矩10156 kN-m 4）前轮最大载荷时轮压，1740 kN 5）夹钳开口尺寸 第一副钳口开口范围，最大圆棒Φ2650 mm 方坯2270 mm 最小圆棒，方坯）636 mm 第二副钳口开口范围，最大圆棒Φ1100 mm 方坯1949 mm 最小（圆棒，方坯）314 mm 第三副钳口可夹持饼类件 盘形件钳口开口范围max 4000 mm 6）夹钳回转直径最大Φ4340 mm 7）夹钳中心线至轨面距离1700 mm 8）夹钳升降行程3700 mm （2500-3700范围内做套圈锻造用） 9）夹钳向上倾角8° 10）夹钳向下倾角10° 11）夹钳左侧移行程300 mm 12）夹钳向右侧移行程300 mm 13）夹钳旋转速度约6/12 r/min 14）夹钳旋转位置精度±1° 15）夹钳喉口深度（切除钢锭底部后使用）1290-1690 mm 16）夹钳杆提升/下降速度90 mm/s 17）夹钳杆侧移速度80 mm/s 18）大车行走速度（两级）400 /800 mm/s 19）大车行走位置精度±5 mm
20）大车有效行驶距离约23500 mm 21）设备总长18600 mm 22）设备总宽（不含延伸臂和水电拖链）7550 mm 23）轨道上表面的标高+100 mm 24）设备地面上总高，最小/最大约6680/9550 mm 25）设备总功率380V 997 kW 26）冷却水用量1650 L/min 2.2 机械结构描述 1800kN/4000kN-m锻造操作机机械部分主要包括机架，夹钳装置，钳杆装置，升降、摆移和缓冲装置，前车轮，后车轮，大车行走驱动装置，轨道装置等。包含液压系统在内的整台设备由安装在机架前后的六个车轮支撑在轨道上。 2.2.1 机架 机架为钢板焊接整体框架结构，左右两个箱形立板上开有供安装悬挂系统（即升降、摆移和缓冲装置）、钳杆装置、车轮和行走驱动装置的装配孔，以及供安装液压系统的平台。 2.2.2 夹钳装置 夹钳装置由钳口、钳臂、钳壳、销轴、连杆等构成。钳口和钳臂采用耐热铸钢件。钳壳法兰通过螺钉与钳杆法兰连接，连杆通过销轴与钳杆装置中的夹紧装置（夹紧油缸体）连接，通过油缸体推拉连杆实现钳臂和钳口的闭合与张开。 2.2.3 钳杆装置 钳杆装置由钳杆夹紧装置、对中缸、钳架、钳杆、油马达和尾架等组成。它的前部通过两个销轴与悬挂系统的摆（吊）杆连接，尾部通过一个销轴与倾斜缸活塞杆的头部相铰接。整个钳杆装置由此三点悬挂在机架中线上。 钳杆夹紧装置安装在钳杆中，夹紧缸的活塞杆固定在钳杆后端，夹紧缸的缸体在钳杆内的导套中做前后运动，推拉钳杆装置的连杆实现钳臂和钳口的闭合与张开。 钳杆安装在钳架的前后轴承中，其前部法兰通过螺钉与钳壳法兰连接，中后部装有大齿轮；在钳架上安装有两台液压马达，各通过减速机输出端的小齿轮与钳杆后部的大齿轮啮合，驱动钳杆实现正向和反向转动。 2.2.4 升降、摆移和缓冲装置 一套肘杆式升降、摆移和缓冲机构由前传动杠杆、后传动杠杆、连杆、上下摆动
刚体力学基础 习题 解答
衡水学院 理工科专业 《大学物理B 》 刚体力学基础 习题 命题教师:郑永春 试题审核人:张郡亮 一、填空题(每空1分) 1、三个质量均为m 的质点,位于边长为a 的等边三角形的三个顶点上。此系统对通过三角形中心并垂直于三角形平面的轴的转动惯量J 0＝__ ma 2 _,对通过三角形中心且平行于其一边的轴的转动惯量为J A ＝__ 12 ma 2 _,对通过三角形中心与一个顶点的轴的转动惯量为J B ＝__ 2 1ma 2 。 2、两个质量分布均匀的圆盘A 与B 的密度分别为ρA 与ρB (ρA >ρB ),且两圆盘的总质量与厚度均相同。设两圆盘对通过盘心且垂直于盘面的轴的转动惯量分别为J A 与J B ,则有J A < J B 。 3、 一作定轴转动的物体,对转轴的转动惯量J ＝3、0 kg ·m 2,角速度ω0＝6、0 rad/s.现对物体加一恒定的制动力矩M ＝－12 N ·m,当物体的角速度减慢到ω＝2、0 rad/s 时,物体已转过了角度?θ＝__ 4、0rad 4、两个滑冰运动员的质量各为70 kg,均以6、5 m/s 的速率沿相反的方向滑行,滑行路线间的垂直距离为10 m,当彼此交错时,各抓住一10 m 长的绳索的一端,然后相对旋转,则抓住绳索之后各自对绳中心的角动量L ＝__2275 kg·m 2·s 1 _;它们各自收拢绳索,到绳长为5 m 时,各自的速率υ ＝__13 m·s 1_。 5、有一质量均匀的细棒,可绕垂直于棒的一端的水平轴转动。如将此棒放在水平位置,然后任其下落,则在下落过程中的角速度大小将 变大 ,角加速度大小将 变小 。 二、单项选择题(每小题2分) ( A )1、有两个力作用在一个有固定转轴的刚体上,下列说法正确的就是: A 、这两个力都平行于轴作用时,它们对轴的合力矩一定就是零; B 、这两个力都垂直于轴作用时,它们对轴的合力矩一定就是零; C 、当这两个力的合力为零时,它们对轴的合力矩也一定就是零; D 、当这两个力对轴的合力矩为零时,它们的合力也一定就是零。 ( C )2、一轻绳绕在有水平轴的定滑轮上,滑轮的转动惯量为J ,绳下端挂一物体。物体所受重力为P ,滑轮的角加速度为α.若将物体去掉而以与P 相等的力直接向下拉绳子,滑轮的角加速度α将 A 、不变; B 、变小; C 、变大; D 、如何变化无法判断。 ( C )3、关于刚体的转动惯量,下列说法中正确的就是 A 、只取决于刚体的质量,与质量的空间分布与轴的位置无关; B 、取决于刚体的质量与质量的空间分布,与轴的位置无关; C 、取决于刚体的质量、质量的空间分布与轴的位置; D 、只取决于转轴的位置,与刚体的质量与质量的空间分布无关。 ( C )4、一人造地球卫星到地球中心O 的最大距离与最小距离分别就是R A 与R B .设卫星对应的角动量分别就是L A 、L B ,动能分别就是E KA 、E KB ,则应有 A 、L B > L A ,E KA = E KB ; B 、L B < L A ,E KA = E KB ; C 、L B = L A ,E KA < E KB ; D 、L B = L A , E KA > E KB . ( C )5、一圆盘正绕垂直于盘面的水平光滑固定轴O 转动,如图1射来两个质量 相同,速度大小相同,方向相反并在一条直线上的子弹,子弹射入圆盘并且留在盘内, 则子弹射入后的瞬间,圆盘的角速度ω O M m m
大学物理刚体动力学
第二章 刚体力学基础 自学练习题 一、选择题 1．有两个力作用在有固定转轴的刚体上： （1）这两个力都平行于轴作用时，它们对轴的合力矩一定是零； （2）这两个力都垂直于轴作用时，它们对轴的合力矩可能是零； （3）当这两个力的合力为零时，它们对轴的合力矩也一定是零； （4）当这两个力对轴的合力矩为零时，它们的合力也一定是零； 对上述说法，下述判断正确的是：（ ） （A ）只有（1）是正确的； （B ）（1）、（2）正确，（3）、（4）错误； （C ）（1）、（2）、（3）都正确，（4）错误； （D ）（1）、（2）、（3）、（4）都正确。 【提示：（1）如门的重力不能使门转动，平行于轴的力不能提供力矩；（2）垂直于轴的力提供力矩，当两个力提供的力矩大小相等，方向相反时，合力矩就为零】 2．关于力矩有以下几种说法： （1）对某个定轴转动刚体而言，内力矩不会改变刚体的角加速度； （2）一对作用力和反作用力对同一轴的力矩之和必为零； （3）质量相等，形状和大小不同的两个刚体，在相同力矩的作用下，它们的运动状态一定相同。 对上述说法，下述判断正确的是：（ ） （A ）只有（2）是正确的； （B ）（1）、（2）是正确的； （C ）（2）、（3）是正确的； （D ）（1）、（2）、（3）都是正确的。 【提示：（1）刚体中相邻质元间的一对内力属于作用力和反作用力，作用点相同，则对同一轴的力矩和为零，因而不影响刚体的角加速度和角动量；（2）见上提示；（3）刚体的转动惯量与刚体的质量和大小形状有关，因而在相同力矩的作用下，它们的运动状态可能不同】 3．一个力(35)F i j N =+作用于某点上，其作用点的矢径为m j i r )34( -=，则该力对坐标原点的力矩为 （ ） （A ）3kN m -?； （B ）29kN m ?； （C ）29kN m -?； （D ）3kN m ?。 【提示：(43)(35)430209293 5 i j k M r F i j i j k k k =?=-?+=-=+ =】 4．均匀细棒OA 可绕通过其一端O 而与棒垂直的水平固定光滑轴 转动，如图所示。今使棒从水平位置由静止开始自由下落，在棒摆 到竖直位置的过程中，下述说法正确的是：（ ） （A ）角速度从小到大，角加速度不变； （B ）角速度从小到大，角加速度从小到大； （C ）角速度从小到大，角加速度从大到小；
锻造操作机安全检查示范文本
锻造操作机安全检查示范 文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
锻造操作机安全检查示范文本 使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 说明 1）操作机的钳口选择及夹持冷、热锻坯的牢靠与否 对锻锤操作者的安全关系很大。 2）在锻造过程中，操纵操作机的人员与司锤及指挥 的默契配合是安全生产的很重要的一环。 1 设备检查 1.1 钳口大小要根据锻件的形状和工艺不同而更换。 1.2 钳口在钳头上安装牢固可靠。 1.3 钳口夹持的锻件送入锻锤后，在锻件与下砧面紧贴 后，方能锤击。 1.4 镦粗时，钳口的厚度不得大于锻件镦粗的高度。 1.5 钳杆内设有夹紧机构，并有超载保护装置。
1.6 夹紧机构夹紧力矩应大于额定夹紧力矩。 1.7 夹紧缸密封良好、无漏油（气）现象。 1.8 钳杆旋转、升降、倾斜等动作灵活自如，旋转速度符合要求。 1.9 油缸（气缸）与支承座，连杆和杠杆等连接牢固可靠，转动或滑动灵活，液压无件密封良好，无泄漏。 1.10 各缸中的介质压力正常。 1.11 支杆无损伤、缺损。 1.12 缓冲弹簧性正常，无裂损现象。 1.13 大、小车运行自如，无咬轨和卡阻现象。 1.14 大、小车轨道两端限程档铁齐全、可靠。 1.15 操作手柄在停止位置上才能开动电门。 2 行为检查 2.1 锻造操作机司机与锻锤司机操作上要配合密切。 2.2 锻造操作机不得超负荷夹持重物。
清华大学版理论力学课后习题集标准答案全集第6章刚体平面运动分析
6章 刚体的平面运动分析 6－1 图示半径为r 的齿轮由曲柄OA 带动，沿半径为R 的固定齿轮滚动。曲柄OA 以等角加速度α绕轴O 转动，当运动开始时，角速度0ω= 0，转角0?= 0。试求动齿轮以圆心A 为基点的平面运动方程。 解：?cos )(r R x A += （1） ?sin )(r R y A += （2） α为常数，当t = 0时，0ω=0?= 0 22 1t α?= （3） 起始位置，P 与P 0重合，即起始位置AP 水平，记θ=∠OAP ，则AP 从起始水平位置至图示AP 位置转过 θ??+=A 因动齿轮纯滚，故有? ? =CP CP 0，即 θ?r R = ?θr R = ， ??r r R A += （4） 将（3）代入（1）、（2）、（4）得动齿轮以A 为基点的平面运动方程为： ??? ? ?? ??? +=+=+=22 2212sin )(2cos )(t r r R t r R y t r R x A A A α?αα 6－2 杆AB 斜靠于高为h 的台阶角C 处，一端A 以匀速v 0沿水平向右运动，如图所示。试以杆与铅垂线的夹角θ 表示杆的角速度。 解：杆AB 作平面运动，点C 的速度v C 沿杆AB 如图所示。作速度v C 和v 0的垂线交于点P ，点P 即为杆AB 的速度瞬心。则角速度杆AB 为 h v AC v AP v AB θθω2 000cos cos === 6－3 图示拖车的车轮A 与垫滚B 的半径均为r 。试问当拖车以速度v 前进时，轮A 与垫滚B 的角速度A ω与B ω有什么关系？设轮A 和垫滚B 与地面之间以及垫滚B 与拖车之间无滑动。 解：R v R v A A == ω R v R v B B 22==ω B A ωω2= 6－4 直径为360mm 的滚子在水平面上作纯滚动，杆BC 一端与滚子铰接，另一端与滑块C 铰接。设杆BC 在水平位置时，滚子的角速度ω＝12 rad/s ，θ＝30?，?＝60?，BC ＝270mm 。试求该瞬时杆BC 的角速度和点C 的速度。 习题6-1图 A B C v 0 h θ 习题6－2图 P ωAB v C A B C v o h θ 习题6－2解图 习题6-3解图 习题6-3图 v A = v v B = v ωA ωB
200TM操作机夹钳改造及抱钳设计
200TM操作机夹钳改造及抱钳设计 对现有200TM操作机夹钳进行改造，使其既具有原夹钳功能，同时又具有抱钳功能。首先对改造后夹钳装置进行校验满足原有使用要求，然后利用ANSYS workbench静态分析对延长臂的结构进行优化，使延长臂销轴根部应力集中降为534MPa。 标签：夹钳改造；延长臂；有限元分析；专用抱钳 高温合金锻件材料成本昂贵，锻造温度区间狭窄（约200-300℃），为了实现高温合金坯料的整体无废料快速锻造，需要配备高温合金锻造专用抱钳。为了满足高温合金锻造需求，对现有200TM操作机夹钳进行改造，通过多种方案对比，最终采用“延长臂”的设计方案，该方案具有结构简单、可靠、更换方便的特点，满足了使用要求。 1 夹钳改造 夹钳改造原则：保持原有功能要求不变，增加抱钳功能。 夹钳改造难点：尽可能利用原有零部件，节约成本。 夹钳改造过程：夹钳改造主要是对杠杆的改造，由于要利用原有钳座，所以不改变杠杆在鉗座部分尺寸，只改变杠杆在钳座以外部分尺寸，同时在杠杆上设置受力支撑孔，并改变杠杆与钳口的配合尺寸，最终实现新设计延长臂的安装，满足抱钳功能，见图1。 2 改造后夹钳夹紧力校验 夹钳的受力情况与其在空间的位置有关，一般先计算钳口在水平和竖直两种姿态的受力情况，再取较大的受力进行拉紧缸设计，由于本设计是在原有操作机的基础上进行改造设计，所以只需在最大夹紧力时对拉紧缸进行校核即可。 2.1 钳口水平位置受力 当锻件受到的静摩擦力达到最大时，钳口施加到锻件上的力为水平位置的最小夹紧力[1]（见图2）。 由力矩平衡方程得， 解得总夹紧力Fh为： 夹持力矩M=G*l0，那么最恶劣的工况条件下的夹钳机构钳口施加锻件上的最小工作夹紧力为：
全液压锻造操作机的相关设计
（液压英才网豆豆转载）30t全液压锻造操作机是集机械、液压、电气一体化的锻造设备，是45MN大型快速锻造液压机组的主要配套设备，是快速锻造液压机的机械手，用它夹持锻件，可实现旋转、升降、倾斜、侧移、侧摆和缓冲等各种动作，达到不同锻造工艺要求。 45MN大型快速锻造液压机组于2007年8月被列人“甘肃省重大专项项目”和“国家科技支撑计划项目”，项目编号是：2007BAF28B00。 操作机的主要动作是由液压油缸来完成，为了准确地控制液压缸的动作位置，将对液压缸的行程进行检测，将行程检测装置安装到缸体内部，使其结构紧凑，不易受到外界的破坏和干扰，得到的结果准确；这种内置式结构完全避免了外置式结构的缺点，既能精确的检测位置，又能保护行程检测装置。 液压缸按结构形式分为活塞缸和柱塞缸，根据安装方式不同，可分为从一端安装和两段安装两种方式。30t全液压锻造操作机的液压油缸包括提升油缸、倾斜油缸、侧移油缸、缓冲油缸等。当高压油通过管路进入不同的油缸，油缸产生动作，与其它部分协调配合实现不同的动作要求，结构紧凑，控制灵活，运动平稳。 提升油缸采用外置式位移传感器，倾斜油缸和侧移油缸，并采用内置式行程检测装置，缓冲油缸等其它缸没有安装行程检测装置。 2 活塞缸行程检测装置结构设计及安装 活塞缸有四部分，由活塞杆3、活塞12、缸盖l3和缸体l0组成油缸，由位移传感器组件和检测管组成行程检测装置，由进出油管及相应的阀泵组成液压部分，由输出电缆及相应的电气元件和软件组成电控部分；活塞缸行程检测装置有从一端安装和两端安装两种方式，其原理相同，结构不同。 2．1 一端安装的方式 如图1所示，行程检测装置有两部分：位移传感器组件和检测管。先将检测管利用端头7的扁方和接头11的细牙螺纹，装到缸体10的底部，拧紧；在检测管端头7中装人磁环座6、磁环5，用螺钉把压盖4压紧；再把活塞l2和活塞杆3装入缸体10中，再将缸盖13装到缸体10上，最后把位移传感器杆8插人活塞杆3，拧紧，位移传感器杆8根部有螺纹；缸体1O与缸盖13是通过螺钉连接，而形成内腔，活塞杆3与活塞l2做成一体。 1．输出电缆2．位移传感器头部3．活塞杆4压盖5．磁环6．磁环座7．端头8位移传感器杆9．连接管10．缸体11．接头12．活塞13．缸盖 图1 活塞缸行程检测装置从一端安装简图 端头7加工有安装扁方结构，可很方便的将检测管拧人缸体10内，接头ll采用细牙螺纹，强度高，自锁性能好，能承受振动和冲击。当高压液压油从A口进人下腔，推动活塞l2和活塞杆3向上运动，或者缸体lO向下运动，磁环5与位移传感器杆8发生相对位移感应产生信号，由输出电缆l输入到计算机显示其行程并进行监控。活塞杆3，活塞l2，位移传感器组件和检测管都是从缸体一端装入的。 2．2 两端安装的方式 如图2所示，行程检测装置有两部分：一部分是位移传感器组件；另一部分是压盖4、磁环座6。先将压盖4用螺钉将装有磁环5的磁环座6压在活塞3的端部，把活塞3和活塞杆ll 装入缸体1O中，再将缸盖9装到缸体l0上，最后把位移传感器杆8插人缸体lO的外端部，拧紧，位移传感器杆8根部有螺纹：缸体lO与缸盖9通过螺钉连接，形成内腔，活塞杆1l与活塞3做成一体。 1．输出电道2．位移传露嚣头部3．活塞4.压盖5．磁环8．磁环座7．端头8．位移传绉器杆9．缸盖1O．缸体11．活塞杆 图2 活塞缸行程检测装置从两端安装简图
大型锻造操作机钳杆轴制造技术研究
锻一造 大型锻造操作机钳杆轴制造技术研究 王一平１一易泓宇２一王鹏刚２ (１.国机重型装备集团股份有限公司?四川６１８０００?２.二重(德阳)重型装备有限公司?四川６１８０００)摘要:介绍了大型锻造操作机钳杆轴锻件制造工艺?着重对比三种锻造方式?最终确定了整体仿形锻造方案?成功制造出了该钳杆轴锻件? 关键词:大型锻造操作机?钳杆轴?整体仿形中图分类号:ＴＰ２４１.２一一文献标志码:Ｂ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＮｉｐｐｌｉｎｇＬｅｖｅｒＳｈａｆｔｉｎ ＬａｒｇｅＦｏｒｇｉｎｇＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒ ＷａｎｇＰｉｎｇ?ＹｉＨｏｎｇｙｕ?ＷａｎｇＰｅｎｇｇａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｆｏｒｇｉｎｇｏｆｎｉｐｐｌｉｎｇｌｅｖｅｒｓｈａｆｔｉｎｌａｒｇｅｆｏｒｇｉｎｇｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ.Ｔｈｒｅｅｆｏｒｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｈａｖｅｂｅｅｎｃｏｍｐａｒｅｄｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ?ａｎｄｔｈｅｆｏｒｇｉｎｇｓｃｈｅｍｅｏｆｉｎｔｅｇｒａｌｐｒｏｆｉｌｉｎｇｈａｓｂｅｅｎｆｉｎａｌｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ?ａｎｄｔｈｅｆｏｒｇｉｎｇｏｆｔｈｅｎｉｐｐｌｉｎｇｌｅｖｅｒｓｈａｆｔｈａｓｂｅｅｎｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｌａｒｇｅｆｏｒｇｉｎｇｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ?ｎｉｐｐｌｉｎｇｌｅｖｅｒｓｈａｆｔ?ｉｎｔｅｇｒａｌｐｒｏｆｉｌｉｎｇ 收稿日期:２０１８－１０－３０ 一一本次生产的钳杆轴锻件是某厂大型锻造操作机中的关键零部件?在操作机中主要带动夹钳做平移二旋转等运动?是设备中的主要承力部件?质量要求较高?同时本次生产的钳杆轴法兰直径超大?达到了?２６００ｍｍ(如图１所示)?同时内部带有两个台阶孔?且最小孔的直径仅有?３３０ｍｍ?也给制造带来较大的难度? 本文主要对钳杆轴的冶炼二锻造二热处理工艺进行了研究?根据锻件结构特点和质量要求?着重开展了仿形锻造的细致工艺研究?生产出尺寸满足图纸要求二超声检测合格二性能指标满足规范要求的锻件?１一制造技术要求 本次生产的钳杆轴材质为３０Ｃｒ２Ｎｉ２Ｍｏ?锻件按照用户标准验收?其主要技术要求为:(１)成品化学分析结果应符合表１规定?(２)在工件二分之一壁厚处取样?且力学性能指标应符合表２规定?(３)超声检测要求应符合ＪＢ/Ｔ５０００.１５ ２００７中Ⅲ级要求?２一制造流程 主要生产流程为:冶炼二浇注?锻造?锻后热处理?粗加工?超声检测?性能热处理?性能检验?半精加工?无损检测?精加工?其中由于钳 杆轴结构尺寸的特殊性?首先需要对冶炼二锻造二热处理工序综合考量?以达到协调配合?其次锻造工序能否实现仿形成形也显得尤为重要? 图１一钳杆轴粗加工轮廓图 Ｆｉｇｕｒｅ１一Ｒｏｕｇｈｍａｃｈｉｎｉｎｇｏｕｔｌｉｎｅｏｆｎｉｐｐｌｉｎｇｌｅｖｅｒｓｈａｆｔ ３一制造工艺方案３.１一炼钢 一一冶炼过程主要有电弧炉冶炼二钢包炉精炼二真空浇注三个步骤?具体工艺为: (１)选用优质生铁和成分明确的废钢在电弧炉中熔化二对Ｃ二Ｐ等元素过氧化?然后将钢水与钢渣分离? (２)将钢水转入精炼包中?进一步去除氧化渣?并防止回磷? (３)精炼包在一定真空度的条件下冶炼钢水?并调整还原渣以及钢水的温度与成分?(４)进行真空浇注? ３.２一锻造 结合钳杆轴的结构特点和制造难点?本产品 的制造方案主要以整体仿形锻造方案为基础展开? ７ ?大型铸锻件? Ｎｏ.３ＨＥＡＶＹＣＡＳＴＩＮＧＡＮＤＦＯＲＧＩＮＧＭａｙ２０１９
锻造操作司机安全操作规程(新版)
( 操作规程 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 锻造操作司机安全操作规程(新 版) Safety operating procedures refer to documents describing all aspects of work steps and operating procedures that comply with production safety laws and regulations.
锻造操作司机安全操作规程(新版) 1、遵守《锻工安全操作规程》和《起重工一般安全技术操作规程》。 2、开动设备时要注意周围安全，要鸣铃起步。设备运行范围内(一般为0.5m)不准站人和堆放物件，保持运行畅通。非操作者不得擅自操作设备。 3、开电门前先要检查操作手柄是否放在停止位置上。 4、操作机夹特工件，必须插入钳口深度2/3以上。 5、严禁超负荷使用操作机，当需要夹持超过允许用力矩的长工件时，必须用行车吊链托起。 6、要用与加工件相适应的钳口，不得凑合使用。 7、配合司锤操作时，要注意吊得干稳，锤头压住料坯时，不得变换料位．与司锤工密切配合，并听从掌钳者的指挥。
8、液压管(气管)和电缆应经常检查，发现破损要及时修理。 9、有轨式锻造操作机司机，必须经常检查限程挡铁是否起作用，以及运行时有无咬轨和卡阻现象。 10、锻造完毕应将设备停到规定的位置，将电门关闭。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd.
我国锻造操作机的现状及未来的发展方向
作者简介：郭树伟，总工程师，工程师。主要从事锻造操作机、装出料机以及锻压机械手的工艺及结构方案制定，先后主持完成50吨米至600吨米全系列全液压锻造操作机、1吨至30吨锻造装料机以及0.3吨至5吨锻压机械手的技术方案的确定，。获得市级科技进步二等奖1项，技术专利4项，发表学术论文10余篇。 我国锻造操作机的现状及未来的发展方向 锻造辅助设备是指为满足锻造生产工艺需要、提供高生产效率、降低从业者劳动强度等所使用的除锻造主机和加热炉之外的各种机械化辅助设备，主要包括锻造操作机、锻造装出料机、锻造机械手等。 我国锻造辅助设备的研制起步较晚，锻造操作机的研制始于20世纪60年代，由于受当时经济体制的限制，在锻压行业国家将主要精力投入锻造主机的发展，而锻造操作机等辅助设备未得到应有的重视，仅有部分锻造生产企业为解决自身的生产困难而开始自行研制锻造操作机，主要包括北京第二通用机器厂、广州重型机械厂、陕西压延等公司。 随着工业生产机械化程度的提高，20世纪80年代末期青岛四方机车厂锻造车间首先提出装出料机械化的构想，经过多次技术改进，最终将锻造装出料机应用到了实际生产中。至20世纪90年代初期，随着我国机械制造业的发展，国内出现了锻造辅助设备的专业生产厂，从此锻造辅助设备的快速发展翻开了新的一页，但由于基础薄弱、技术落后，当时的主要产品只是机械式(电机驱动)操作机和装出料机，后来才发展为机械＋液压混合式。 进入21世纪后，世界制造业重心开始向中国转移，国际上节能、降耗的要求，使得锻造生产企业必须要提高生产效率和产品质量，锻造辅助设备随之得到了快速发展，出现了技术先进、成熟的数控式全液压锻造操作机和数控式液压重载机器人。 下面就根据笔者多年的工作经验来介绍一下我国锻造操作机的现状及未来的发展方向，与大家共同分享。锻造操作机的基本动作 锻造操作机是实现锻造机械化、自动化最重要的装备，主要用于夹持锻件配合锻造主机(压机、锻锤等)完成各种复杂的自由锻造工艺。使用锻造操作机可以减轻劳动强度、提高锻造生产率、改善产品质量。目前国内外已普遍采用锻造操作机来实现锻造的机械化，性能先进的锻造操作机还可以实现与锻造主机的联动控制，从而实现锻造的自动化。 为满足基本的锻造工艺要求，锻造操作机一般具有以下5种基本动作和4种辅助动作。5种基本动作分别为：夹钳夹紧/松开；夹钳旋转；夹钳的平行升降(或夹钳的前端升降)；夹钳的上下倾斜(或夹钳的后端升降)；车体行走。4种辅助动作分别为：钳架体左右平移；钳架体左右侧摆；台架回转；钳杆伸缩。 钳架体左右平移及钳架体左右侧摆功能主要用在全液压四连杆锻造操作机上，具有该功能的锻造操作机可以使偏心锻件比较容易地放置在锻造设备的打击中心，增加了锻造操作的灵活性。
锻造操作机操作规程
锻造操作机操作规程 一、擦作者应具备的条件： 1）操作者应懂得锻造工艺 2）操作者应认真阅读《使用说明书》，熟悉设备的机器的特点和用途、主要技术参数、结构特点、工作原理、液压系统、电器系统、润滑部位及使用和维护知识。 3）经过培训后，熟悉本设备结构和性能并能与锻工、司锤工很好配合，方可独立工作。 4）操作者必须做到“三好”（管好、用好、修好），“四会”（会使用、会保养、会检查、会排除故障）。 二、开车前应做的准备工作： 1）工作前应先检查，确认各部位无问题时，才能开启电源开关，打开急停开关按钮，电源指示灯显示正常时起动电动机；液压泵空负荷运行二至三分钟后，检查系统压力表压力正常时方可进行正式工作。 2）冬天工作前，应将钳头部分预热到100℃以上。北方地区操作机油箱带有加热装置的要预先开启油加热装置，当油温上升到15—20℃时，方可启动液压泵。 3）检查并紧固各部位螺栓和螺母，防止松动。 4）检查大行车走车轮轨道上有无障碍物。如有需清除。 5）严格按照“设备润滑表”规定进行加油，做到“五定”（定点、定时、定量、定质、定人）。 6）打开蓄能器出油端的截止阀。 7）本机动作前应先按“警告”按钮，电铃发出声响，提示周围工人以示本机即将动作
三、使用过程中应注意的事项； 1）严禁超规范、超负荷使用设备。 2）操作市锻件应和砧子平稳接触，与司锤工很好配合，部准悬空锻造。 3)严禁用钳头作支点较直锻件。 4）严禁钳架在最定位置时锻造。 5）大行车前后行走、机架旋转、钳头旋转时要注意周围的障碍物，避免人身设备事故发生。 6）钳杆在最低位下倾角度夹锻件时，必须先抬起或提起一定高度，台架才能回转运动（指带回转机型） 7）钳头旋转灵活，钳口夹紧可靠，工件在运转（旋转）过程中不松动。夹钳夹有钢锭时，不允许停泵，在工作过程中不允许停止对夹紧缸供油 8）夹钳俯仰到极限位置时，打车不能行走，夹钳不能旋转。 9）工作中应注意蓄能器的氮气压力，若压力过低应及时补充。（一般压力系统额定压力的60—70%） 10）工作中若发现油温升高过快，应停机排除故障后才能工作：油温超过60°时应停止工作，待油温下降后，再继续工作。 11）工作中液压系统发现异常现象和响声时，应停机检修，待修好后才能使用。 12）定期检查过滤器是否堵塞，如发现堵塞应用干净油清洗或更换滤芯。四、停机后应做的工作： 1）工作完后，机器停在规定位置，钳体置于最定位置，然后切断电源，关闭蓄能器出油端的截止阀。 2）下班前清扫设备，做好交接班工作。
锻造操作机司机安全操作规程正式样本
文件编号：TP-AR-L4917 There Are Certain Management Mechanisms And Methods In The Management Of Organizations, And The Provisions Are Binding On The Personnel Within The Jurisdiction, Which Should Be Observed By Each Party. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 锻造操作机司机安全操作规程正式样本
锻造操作机司机安全操作规程正式 样本 使用注意：该操作规程资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的管理机制和管理原则、管理方法以及管理机构设置的规范，条款对管辖范围内人员具有约束力需各自遵守。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 1．开动设备前，应检查各运转部件、液压系 统、电缆及操纵机构是否正常。 2．开动设备时，应注意周围的安全，要鸣铃起 步，设备运行范围1米以内不准站人和堆放物品。应 按锻件需要配置合适的钳口。 3．料钳夹料深度应超过钳口长度的2／3，发现 夹不牢时，应立即通知司机停锤。严禁超负荷下工 作。 4．送电前，应检查操作手柄是否在停止位置 上，严禁带负荷起动。
5．必须听从掌钳工的指挥，并与司锤工密切配合。配合起锤操作时，应注意夹持平稳，锤头压住锻坯时，不得变换料位。 6．热锻件应送到指定地点，不得乱放。离操作机运行及热锻件运送范围的1米以内，不准堆放锻件。 7．工作完毕后，应将设备停到规定位置，切断电源，手柄转到停止位置上。 ——摘自《机械工人安全技术操作规程》 此处输入对应的公司或组织名字 Enter The Corresponding Company Or Organization Name Here
大型锻造操作机的进展
大型锻造操作机的进展 作者：锻造操作机 点击率：508 大型锻造操作机属于当前世界最大的多自由度重载机器人，（锻造操作机：https://www.wendangku.net/doc/ca15522285.html,）属于机、电、液高度一体化的复杂装备，它是万吨锻造压机的重要配套设备，也是国家经济建设急需的重大机械装备之一。并且，大型锻件制造业是装备制造业的基础行业，是关系到国家安全和国家经济命脉的战略性行业，其发展水平是衡量国家综合国力的重要标志。 一、大型锻造操作机的发展历史 锻造操作机最早出现在美国和原苏联，而后在日本、英国、奥地利等国发展起来，并成为系列化产品进入工业性生产。最初的操作机多为全机械传动， 60、70年代出现了混合传动和全液压传动、结构紧凑、操作灵活的锻造操作机。到了80年代，各国对锻造操作机的设计、制造、技术改造方面又有了更高的要求，不断改进结构及生产工艺，促进了锻压技术的发展。特别是锻造操作机的需求量不断增加，引起了国内外大、中型企业对锻造操作机在生产中作用的重视。90年代中期，国外大型锻造操作机技术已经成熟，大型操作机与30000kN自由锻造水压机联动操作，不断提高了水压机生产能力。 我国锻造操作机起步于60年代，开始只能由某些工厂自己制造有轨操作机。90年代初期，我国自行设计制造的100kN锻造操作机于1992年5月在太原试制成功，其主要技术性能已达到世界80年代水平，能替代同类进口产品。至今，我国自主研发投产的全液压锻造操作机最大夹持能力也只有500kN。 世界上装备的万吨级自由锻造压机近30台，最大的模锻水压机载荷能力高达7.5万吨，最大的六自由度锻造操作机操作力矩达7500kN·m，最大承载能力高达2500kN。目前，我国已具备了万吨级锻压装备的设计与制造能力，如中国一重自主设计、自主制造的世界上最先进的150MN自由锻造水压机，2006年末已经投产使用，但与之配套的大型锻造操作机仍在研发当中。 二、大型锻造操作机的研究现状 国内外大型锻造操作机的研究现状 锻造操作机作为进行锻造工艺的重要设备，众多国外公司对其进行了系统化研究，目前，德国DDS公司、韩国HBE PRESS公司以及捷克ZDAS公司的锻造操作机的制造水平处在世界前列。其中，德国DDS公司和WEPUKO公司是世界著名的锻造操作机专业研发、制造企业，在重型锻造操作机研制领域具有70多年的历史。此外，日本三菱长琦生产的操作机因拥有高速、高精度的机械手及控制系统而著称。 国内锻造操作机的研究起步较晚，在一些技术方面与国外相比还有一定的差距。与万吨压机配套的大型锻造操作机全部采用进口设备，自主开发的大型锻造操作机至今尚未问世，如中国一重与上海交大联合开发的1600kN锻造操作机和北方重工自主开发的2000kN锻造操作机的整机水平还有待于进一步验证。 我国与大型锻造操作机相关的研究项目 为解决我国重大装备制造中一批关键技术和共性技术问题，实现重大装备及其成套技术的自主研发，科技部在“十一五”国家科技支撑计划中设立了“大型铸锻件制造关键技术及装备研制”项目，在重点完成的工作中明确提出“150MN自由锻造水压机及配套设备关键技术研究”和“165MN自由锻造油压机及配 套设备关键技术研究”。第一个课题主要开展大型自由锻造水压机整机设计、模态分析、预应力框架结构整体振动及疲劳分析，开展快换机构设计和控制系统设计研究，研制配套操作机；第二个课题自主开展大型自由锻造油压机整机设计、快换机构设计、控制系统设计技术研究和关键部件研制，攻克多功能操作机设计技术、驱动和控制系统设计技术研究和关键结构件制造技术等，掌握核心技术，开展压机与操作机及辅助装备联动协调控制技术研究等。上述两个课题，对掌握大型操作机核心技术、攻破我国重大技术装备的生产瓶颈、提高特大型自由锻件的制造技术水平与制造能力起着关键性的作用。 2006年，上海交通大学、浙江大学、中南大学、清华大学、大连理工大学、华中科技大学共同承担了国家科技部“973”计划中“巨型重载操作装备的基础科学问题”项目，围绕“多自由度重载操作机构构型与操作性能的映射规律”“重载操作装备的界面行为与失效机理”“重载操作装备的多源能量传递规律与动态控制”三个基础科学问题，开展了7个课题研究，包括大型构件制造操作运动轨迹建模、重载装备多
锻造操作机的可视化刚体动力学仿真
基金项目国家自然科学基金资助项目() 作者简介任云鹏(),男,高级工程师,博士生2y 3@6锻造操作机的可视化刚体动力学仿真 任云鹏1,2,张天侠1 (1.东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110004;2.北方重工沈重集团有限责任公司研究院,辽宁沈阳 110025) 摘要:在分析锻造操作机工作原理的基础上,采用ADAMS 软件平台,建立锻造操作机的可视化三维数字化模 型.考虑锻造操作机自重和外负载影响,对操作机各个部件施加相应的约束和载荷,然后进行多刚体系统的动力 学三维可视化仿真,得到了典型工况运动过程中操作机受力的变化情况,并对极限载荷情况进行分析.仿真结果 为锻造操作机的零部件合理设计提供了参考依据. 关键词:锻造操作机;可视化方法;动力学仿真 中图分类号:TP391.9;TB122 文献标识码:A 文章编号:1672-5581(2008)02-0127-06 Rigid 2dynamics 2basedvisualizedsimulationonfor gingmani pulators REN Y un 2pen g 1,2,ZHANG Tian 2xia 1(1.SchoolofMechanicalEn gineeri ngandAutomat ion,NortheasternUniversit y,Shen yang,China;2.Res earchandDesi gnInstitute,NorthernHear yIndus t riesShen yangHeav yMachi ner yGrou pCo.Ltd,Shen yang,China )Abstract :Basedontheworkin g principlesoffor gingmani pulators,a3Dvisualizeddi gitalmodelisdevelo ped usingMSC.ADAMS TM platform.Pertainin gtotheinherent gravit yandim pactin gloadofmani pulators,rele 2vantconstraintsandloadsarea ppliedforcom ponentsoffor gingmani pulators.Afterwards,a3Dvisualizedsim 2 ulationisconductedu ponamulti ple 2rigid 2bodys ystem.Then,themotionalforces,to getherwithboundar y loads,aredetectedandanal yzedintermsoft ypicalconditions.Asaconse quence,thesimulationresultshave providedcriticals pecificationsforembodimentdesi gnoffor gingmani pulators.Keywords :for gingmani pulator;visualizedtechni que;d ynamicssimulation 锻造操作机是万吨水压锻造机的主要配套设备,与加工设备协调作业,可以大大提高制造能力、制造精度、生产效率和材料利用率,并降低能耗.目前世界上著名的生产锻造操作机的公司主要有德国的SMS 公司,DDS 公司,捷克的ZDAS 公司等[1].我国在大型锻造操作机装备方面相对薄弱,影响了大型复杂构件的制造能力.由于国内外市场的巨大需求,锻造操作机研究也不断发展,对掌握核心技术,提高特大型自由锻件的制造技术水平与制造能力起着关键性的作用[2]. 由于大型锻造操作机通常无法在物理样机的基础上进行实验并对其操作性能进行分析和验证,这就要求运用高效、高保真的可视化虚拟样机技术为锻压操作机的设计、性能评估与优化提供支持[3].机器设备具有良好的动力学特性是其可靠工作最有效的保证,动力学可视化就是用可视化的方法研究所设计的机械产品动态特性,使产品在未制造出前就能保证具有良好的性能和相应的工作寿命要求.建立可视化三维模型,在产品实际制造之前对产品的性能、行为、功能进行分析和评估,从而对设计方案进行检验与优化,达到产品制造的最优目标[4].目前国际上有一些较成熟的动力学仿真软件,如MSC.ADAMS 软件,在 第6卷第2期 2008年6月中 国 工 程 机 械 学 报CHINESEJOURNALOFCONSTRUCTIONMACHINERY Vol.6No.2 Jun.2008 :10402008:1974-.E mail:ren unpen https://www.wendangku.net/doc/ca15522285.html,