5.5米捣固装煤车动态特性分析

论文摘要

随着国民经济的发展,钢铁产量的增长,用于冶炼钢铁的燃料焦炭的需求量日益增大,由于对焦炭品质要求的提高以及优质煤资源的减少,捣固炼焦技术因具有炼焦原料煤资源广,焦炭质量好、产量高等诸多优点,已成为主要炼焦工艺。捣固装煤车是捣固炼焦的关键设备之一。由于缺乏设计载荷,目前我国捣固装煤车结构设计仍处于比照阶段,在产品设计、开发的过程中存在诸多不确定因素,阻碍了捣固装煤车向大型化、轻量化的发展进程。对捣固冲击载荷、捣固装煤车结构的固有振动特性及振动响应状态等研究工作更少,国外该方面的文献也不多见。研究捣固装煤车的动态特性及规律,对于大型捣固捣固装煤车的结构分析及其优化设计具有重要的意义。本课题以某重型机械制造公司设计生产的5.5m捣固装煤车为研究对象,进行了两类现场实验,即煤槽内壁压力试验和整车振动响应试验。捣固装煤车煤槽内壁压力现场实验,采集了煤槽内壁不同高度以及装煤底板不同位置上在捣固工况下的冲击载荷时间历程曲线。捣固装煤车结构振动响应现场实验,获取捣固装煤车侧壁结构、主钢结构等重要位置的加速度响应时域曲线。通过分析实测冲击载荷曲线,研究冲击载荷分布情况及变化规律,提出煤槽侧壁及底板的瞬态冲击载荷及频域载荷谱。通过分析实测振动加速度响应曲线,研究加速度响应曲线的时域变化规律及频域特征,从而得出捣固装煤车的振动响应情况。利用ANSYS有限元软件对结构进行结构动力学分析,其中包括：模态分析、谐响应分析、瞬态分析和谱分析,将有限元瞬态分析结果与实测结果进行比较,有限元计算值与实测值趋势一致并且数值吻合良好,验证了煤槽内壁载荷模型及有限元模型建立的可靠合理,表明提出的载荷可为捣固装煤车设计所用,建立的有限元模型可以正确的模拟捣固装煤车。对捣固装煤车结构改进,并对改进后的结构进行动力学分析。试验与仿真的研究结果反映了捣固装煤车的动力学特性,可为大型捣固装煤车结构设计及优化分析提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 捣固炼焦行业国内外发展概况
• 1.2.1 国外发展概况
• 1.2.2 国内发展概况
• 1.3 结构动力学概述
• 1.3.1 结构动力学发展概况
• 1.3.2 结构动力学研究内容
• 1.4 捣固装煤车概述
• 1.5 课题研究对象及内容
• 1.5.1 研究对象
• 1.5.2 研究内容
• 本章小结
• 第二章 煤槽内壁冲击载荷试验与数据分析
• 2.1 煤槽内壁冲击载荷试验方案
• 2.1.1 冲击载荷现场试验思路
• 2.1.2 载荷传感器选型
• 2.1.3 冲击载荷测试原理
• 2.1.4 传感器测点布置
• 2.2 现场试验
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.2 数据采集设备及采集参数设定
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 数据分析原理
• 2.3.1 雨流法
• 2.3.2 频谱分析原理
• 2.4 底板冲击载荷数据与分析
• 2.4.1 底板载荷实时曲线
• 2.4.2 底板瞬态冲击载荷分析方法
• 2.4.3 底板冲击载荷分布规律
• 2.5 侧壁板冲击载荷数据与分析
• 2.5.1 侧壁板载荷实时曲线
• 2.5.2 侧壁板冲击载荷分布方式
• 2.6 煤槽内壁频域载荷谱
• 本章小结
• 第三章 捣固装煤车振动试验与数据分析
• 3.1 加速度传感器原理及选型
• 3.1.1 加速度传感器概述
• 3.1.2 压电式加速度传感器技术指标
• 3.2 数据采集设备
• 3.3 试验方案
• 3.4 现场采集
• 3.5 振动响应试验数据分析
• 3.5.1 侧壁结构振动响应分析
• 3.5.2 主钢结构振动响应分析
• 本章小结
• 第四章 动力学分析基本理论
• 4.1 动力学分析概述
• 4.1.1 动力学与静力学的区别
• 4.1.2 动力学研究内容
• 4.2 模态分析
• 4.2.1 模态分析理论
• 4.2.2 ANSYS模态分析方法选取
• 4.3 谐响应分析
• 4.3.1 谐响应分析理论
• 4.3.2 ANSYS谐响应分析选取
• 4.4 瞬态分析
• 4.4.1 瞬态分析理论
• 4.4.2 ANSYS瞬态分析选取
• 4.5 谱分析
• 本章小结
• 第五章 5.5m捣固装煤车动力学分析
• 5.1 捣固装煤车有限元模型
• 5.1.1 模型单元的选择
• 5.1.2 捣固装煤车有限元模型的建立方法
• 5.2 模态分析
• 5.2.1 模态频率与振型图
• 5.2.2 模态振型分析
• 5.3 谐响应分析
• 5.3.1 捣固装煤车谐响应分析分析
• 5.3.2 捣固锤捣固周期设计
• 5.4 瞬态动力学分析
• 5.5 有限元计算结果与试验结果比较
• 5.6 谱分析
• 本章小结
• 第六章 捣固装煤车结构改进及其模态分析
• 6.1 结构改进方案
• 6.2 改进后结构动态特性评价
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢