振动布料机固有特性及最佳布料工作参数匹配研究

论文摘要

振动布料机是球团氧化还原振动布料系统中的一个重要组成部分,功能是在预定布料厚度下,将球团输送并均匀等厚分布在转底炉炉膛上。目前国内振动布料机运行过程主要存在局部共振,布料过程难于控制、等厚度布料效果不理想等问题。为解决上述问题,本文以振动布料机固有特性和最佳工作参数匹配为主线展开研究。主要的研究成果和工作如下：(1)作者首先分析了振动布料设备的工作机理,设计了用于振动布料特性分析的工程试验系统方案,进而参照工业振动布料机的结构,按结构相似和振动状态相似的原则设计出用于球团氧化还原等厚布料的振动布料机试验平台模型。(2)建立了振动布料机动力学分析ANSYS有限元模型,通过模态分析计算,求得了振动布料机前7阶固有频率,探明了振动布料机额定转速下的平稳工作特性；通过谐响应分析求得了不同频率下振动布料机位移响应曲线和位移响应峰值频率下的应力、变形,结果表明振动布料机位移响应峰值、峰值频率下槽体最大应力、变形都小于许用值。计算结果综合表明了振动布料机结构设计的正确性。(3)建立了振动布料机的振动模型和球团的运动学模型,在分析布料系统与布料厚度的关系的基础上,应用MATLAB数值计算软件编程计算出不同布料厚度时的最佳工作参数匹配。(4)以预定布料厚度为目标,按照上述分析的最佳参数匹配进行试验设备工作参数的调节与测试,得到了多种预定布料厚度(如30mm,40mm等)下按相应最佳工作参数以及偏离最佳工作参数等工况下的布料效果,并对布料效果进行实测与统计分析。工程试验结果表明：采用理论分析得到的最佳工作参数设置时,转底炉炉膛内的布料效果最好,实现了预定布料厚度和沿炉膛径向、周向等厚布料的目标。同时测得在喂料机电机频率给定后,最佳激振力工况下,槽体的振幅、振动方向角与理论计算结果基本相同。因此,综合验证了最佳参数匹配理论求解模型的正确性。本文的研究成果对球团氧化还原振动布料系统的设计和研究具有重要的理论指导意义,相关数据可以为以后球团氧化还原振动布料工业化生产提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题的工程背景和研究意义
• 1.3 国内外振动布料机的发展和趋势
• 1.4 国内外振动布料机的研究现状及存在问题
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 振动布料机结构设计及参数分析
• 2.1 振动布料系统试验平台技术方案
• 2.2 振动布料机结构分析与设计
• 2.3 隔振系统设计
• 2.3.1 隔振系统参数分析与计算
• 2.3.2 隔振系统隔振效果分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 振动布料机动力学分析
• 3.1 有限元法动力学分析
• 3.1.1 动力学分析理论
• 3.1.2 模态分析、谐响应分析理论
• 3.2 有限元分析软件简介
• 3.3 振动布料机模态分析
• 3.3.1 材料属性、约束和载荷
• 3.3.2 模型建立及网格的划分
• 3.3.3 振动布料机模态计算及分析
• 3.4 振动布料机谐响应分析
• 3.4.1 材料属性、网格划分、约束及载荷
• 3.4.2 谐响应分析结果提取及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于不同布料厚度最佳工作参数匹配研究
• 4.1 振动布料机最佳工作参数求解策略
• 4.1.1 振动布料系统参数之间的相互关系分析
• 4.1.2 最佳工作参数的求解方法
• 4.2 振动布料机振动模型分析
• 4.3 振动布料机振幅与激振力关系
• 4.3.1 弹簧横向刚度求解
• 4.3.2 振幅与激振力关系求解
• 4.4 振动布料机出口平均水平速度
• 4.4.1 球矿运动状态及基本运动方程
• 4.4.2 出口平均速度与激振力关系
• 4.5 振动布料系统最佳工作参数匹配
• 4.6 本章小结
• 第五章 振动布料机布料性能试验研究
• 5.1 振动布料机布料性能试验总体设计
• 5.1.1 试验目的
• 5.1.2 测量仪器的选择
• 5.1.3 测点选择与布置
• 5.1.4 试验物料的选择和对试验现场要求
• 5.2 不同布料厚度下工作参数设定及数据处理方法
• 5.3 试验结果与分析
• 5.3.1 振动布料机隔振效率的测试
• 5.3.2 振幅、振动方向角测量及对比分析
• 5.3.3 输送速度测量及对比分析
• 5.3.4. 布料厚度数据处理及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 全文展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要研究成果