水泥路面共振破碎机机理研究及实验台设计

论文摘要

水泥路面共振破碎机是一种采用高频低幅共振碎石化技术的路面施工设备，由于其具有施工速度快，施工过程中不破坏地下管网等优点，因此在水泥路面改造过程中被频繁使用。目前该设备仅由美国RMI公司生产及进行路面施工，其他国家并无相关产品。课题组以设计及制造水泥路面共振破碎机为最终目的，先期进行共振破碎原理及实验台研究，拟分析出“共振”的原理及激振器结构，以此指导真机设计及制造。论文通过对振动机模型进行简化，建立了振动模型；在振动模型中代入了梁弯曲振动运动方程，并应用了梁动响应与振型叠加法，对模型进行了进一步简化和分析。在分析结果的基础上带入实际参数对振动梁的动响应进行计算并求解。研究结果表明，除激振力的角频率之外其他参数确定的情况下，激振力频率在越接近梁的输出段的固有频率时，梁的动响应越激烈（即振幅越大）。振动头的最大能量为振动头在最高位置的势能，因此当激振频率接近梁的固有频率时振动锤头对地面的冲击力达到最大值。这个结论与RMI公司专利说明内容一致，也从理论上证明了共振破碎机所指“共振”为激振频率与振动梁的共振，而非激振频率与水泥路面共振。论文对破碎机激振器可采用方案进行了对比与分析，通过分析可看到，单轴式激振器容易产生水平方向的振动并无法消除，双轴式和轴套轴式的激振器都可以消除水平方向振动，而轴套轴式激振器因体积较小等优点而被采用，并在本研究中应用于实验台设计。课题还进行了共振破碎机实验台的设计和三维造型，方案设计完成后对各个零部件进行了设计和选用，并进行校核计算。设计结果对真机设计及制造均有借鉴意义。

论文目录

• 中文摘要
• Abstracts
• 第一章 绪论
• 1.1 共振破碎机研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.2.1 传统的破碎工艺和设备
• 1.2.2 共振破碎技术
• 1.2.3 共振破碎设备主要研究内容
• 1.2.4 振动破碎机理研究
• 1.2.5 筑路机械中振动技术的利用与发展
• 1.3 论文的主要内容
• 第二章 振动系统实验台方案设计
• 2.1 共振破碎技术
• 2.1.1 破碎设备常用激振源
• 2.1.2 共振破碎机理研究
• 2.2 实验台方案选择
• 第三章 振动系统实验台各部件设计
• 3.1 轴系设计
• 3.1.1 主内轴结构组合设计
• 3.1.2 外轴结构组合设计
• 3.1.3 传动轴结构组合设计
• 3.1.4 过轮轴结构组合设计
• 第四章 实验台各零件设计
• 4.1 轴系结构的验算
• 4.1.1 外轴的校核计算
• 4.1.2 主内轴的校核计算
• 4.2 偏心质量块的设计
• 4.2.1 主内轴上的小偏心质量块的初步计算：
• 4.2.2 外轴上的大偏心质量块的计算：
• 4.3 换向齿轮的设计
• 4.3.1 齿轮传动 I 的设计
• 4.3.2 齿轮传动 II 的设计
• 4.4 振动梁的设计
• 4.4.1 梁的作用
• 4.4.2 基本尺寸和材料的设计
• 4.5 固定轴的设计
• 4.6 带传动的选择和带轮的设计
• 4.6.1 带传动的选择
• 4.6.2 带轮的设计
• 4.6.3 带轮中心距的调整
• 4.7 激振器支撑块的设计
• 4.8 轴承的选用与验算
• 4.8.1 初选轴承 I 的设计
• 4.8.2 初选轴承 II 的设计
• 4.8.3 初选轴承 III 的设计
• 4.9 带座轴承的选择及说明
• 4.10 联轴器的选择
• 4.11 键的选择及键联结的强度校核计算
• 4.11.1 键的选择尺寸说明
• 4.11.2 平键的校核
• 4.12 机架的设计
• 第五章 振动系统动力学模型
• 5.1 共振破碎机振动梁数学模型的建立
• 5.2 梁弯曲振动的运动方程
• 5.3 梁的动响应和振型叠加法的应用
• 5.4 振动梁的动响应
• 5.4.1 悬臂梁部分的动响应
• 5.4.2 简支部分的动响应
• 5.4.3 悬臂梁—质量部分的动响应
• 5.5 伸臂梁模型动响应实例计算
• 5.5.1 伸臂梁模型的左端悬臂梁动响应
• 5.5.2 伸臂梁模型右端悬臂梁部分的动响应
• 5.6 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 个人简历
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文