惯性式弛张筛的动力学分析

发布时间：2017-07-08 01:01

  本文关键词：惯性式弛张筛的动力学分析

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【摘要】：惯性式弛张筛是利用聚氨酯筛面的弛张运动,对潮湿细粒煤炭进行干法深度筛分的设备。其固定筛框和浮动筛框的相对运动带动筛面做大挠度变形运动,打破了筛分机械刚性筛面不做相对运动的传统结构模式,与其它细粒级筛分设备相比,具有体积小,整机动应力小,噪声低,功耗低,筛分效率高等优点。惯性式弛张筛采用双重振动原理,在固定筛框和浮动筛框位移振幅不大的情况下,使筛面具有较大的抛射强度,促进物料的松散和分层。为提高潮湿细粒煤炭的筛分效率,对惯性式弛张筛进行动力学分析具有重大的现实意义。本文首先建立了惯性式弛张筛的力学模型和数学模型,利用近共振惯性式振动筛的动力学分析方法并结合多自由度系统的强迫振动模型对弛张筛进行振动特性的理论分析。同时,选择合适的设计参数,运用MATLAB/SIMULINK动态仿真模块对弛张筛系统的振动微分方程进行求解,得到振动系统的全部响应,为惯性式弛张筛的结构设计提供必要的理论支撑。适当简化弛张筛的三维模型,基于ANSYS Workbench对筛机主框架结构进行多刚体动力学分析,获得筛机由启动到稳定工作过程中,固定筛框和浮动筛框的振动特性,所得结论验证了弛张筛力学模型的合理性。建立弛张筛主框架结构的有限元模型,对其进行模态分析和谐响应分析。通过模态分析获得系统前10阶固有频率和模态振型。由谐响应分析得到筛机主框架结构工作频率下的位移响应、动应力分布云图以及固定横梁和浮动横梁在0?15Hz频率扫描范围内的位移响应。基于SAMCEF MECANO建立了弛张筛筛面的有限元模型,利用隐式非线性模块对筛面进行动力学分析,获得弛张筛系统在阻尼比b=0和b=0.1时,筛面中点的振动响应及整个筛面的加速度矢量云图,并进一步研究了固定、浮动筛框的相对运动情况和等效阻尼对筛面动力学特性的影响。最后通过分析筛面的最大位移,速度和动应力来全面了解其动态特性。为了使仿真结果更加贴近实际,运用EDEM颗粒仿真平台获得煤炭颗粒对弛张筛筛面的平均作用力。在ANSYS Workbench中建立EDEM和Static Structural的耦合仿真项目对惯性式弛张筛的主框架结构进行静力分析,获得总变形云图和等效应力云图,并在此基础上,使用疲劳工具箱对惯性式弛张筛进行疲劳寿命分析。
【关键词】：惯性式弛张筛 有限元 模态分析 谐响应分析 弛张筛筛面 疲劳寿命分析
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD452
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外与弛张筛相关的研究现状12-18
• 1.2.1 弛张筛简介12-14
• 1.2.2 弛张筛结构动力学研究现状14-16
• 1.2.3 弛张筛筛面动力学研究现状16-18
• 1.3 主要研究内容18-20
• 第二章 惯性式弛张筛建模与振动特性分析20-39
• 2.1 弛张筛结构组成及工作原理简介20-21
• 2.2 弛张筛系统建模21-26
• 2.2.1 弛张筛的工作机构21-22
• 2.2.2 振动微分方程建立与求解22-26
• 2.3 惯性式弛张筛的振动特性分析26-33
• 2.3.1 板簧平衡器的作用26-27
• 2.3.2 惯性力矩平衡分析27-28
• 2.3.3 系统x方向的振动特性分析28-31
• 2.3.4 系统z方向的振动特性分析31-33
• 2.4 基于SIMULINK的动态响应分析33-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 弛张筛主框架结构的动力学分析39-61
• 3.1 弛张筛三维建模39-41
• 3.2 弛张筛模型简化及导出41
• 3.3 弛张筛的多刚体动力学分析41-47
• 3.3.1 多刚体动力学分析中的参数设置42-45
• 3.3.2 多刚体动力学结果分析45-47
• 3.4 弛张筛主框架的模态分析47-54
• 3.4.1 模态分析简介48
• 3.4.2 筛机主框架的有限元模型建立48-50
• 3.4.3 分析设置与求解50-52
• 3.4.4 模态结果分析52-54
• 3.5 弛张筛主框架的谐响应分析54-60
• 3.5.1 谐响应分析简介55
• 3.5.2 创建分析项目55-56
• 3.5.3 加载与求解56-57
• 3.5.4 谐响应结果分析57-60
• 3.6 本章小结60-61
• 第四章 基于SAMCEF MECANO的筛面动力学分析61-75
• 4.1 SAMCEF MECANO软件简介61
• 4.2 弛张筛筛面的有限元模型建立61-67
• 4.2.1 几何建模61-62
• 4.2.2 材料属性赋予62-63
• 4.2.3 添加约束63-66
• 4.2.4 划分网格66-67
• 4.3 加载求解与结果分析67-74
• 4.4 本章小结74-75
• 第五章 惯性式弛张筛的疲劳寿命分析75-87
• 5.1 离散元素法及接触模型理论75-76
• 5.1.1 离散元素法简介75
• 5.1.2 颗粒接触模型理论75-76
• 5.2 弛张筛筛分过程的EDEM建模与筛面作用力求解76-81
• 5.2.1 EDEM简介76
• 5.2.2 筛分过程的EDEM建模76-79
• 5.2.3 运用EDEM求解颗粒对筛面的平均作用力79-81
• 5.3 弛张筛主框架的静力分析81-83
• 5.4 弛张筛主框架的疲劳寿命分析83-86
• 5.4.1 弛张筛主框架材料的S-N曲线84-85
• 5.4.2 参数设置与结果分析85-86
• 5.5 本章小结86-87
• 第六章 总结与展望87-89
• 6.1 总结87-88
• 6.2 展望88-89
• 参考文献89-93
• 致谢93-94
• 攻读硕士学位期间发表的论文94

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本文编号：532424