大型直线振动筛动态仿真的研究

论文摘要

振动筛是应用于各级别选煤厂的重要筛分设备。直线振动筛具有脱水、脱介、脱泥和筛分效果好等优点,是应用最为广泛的筛分产品。随着采煤机械化程度的提高,对振动筛机的容量要求越来越大。因此,研究、设计、制造大型直线振动筛就成为一项十分重要的课题。目前国产大型直线振动筛的使用寿命和无故障运行时间相对于国外产品还有比较大的差距。本文结合唐山某煤炭研究院自主研发的27m~2大型直线振动筛为研究对象,针对国产振动筛易出现的横梁断裂,使用寿命相对较短等问题,从动力学和运动学角度出发,对该振动筛进行动态仿真的研究,首先是研究了利用有限元进行动力学计算的方法和振动测试与数字信号处理技术,采用有限元分析和实验模态分析相结合的方法计算其固有频率和振型,并对结构进行了优化,改进了原始设计。其次利用虚拟样机技术,实现了对该振动筛的数字化建模、装配和工作过程的仿真,检验结构是否存在干涉,系统是否能够按照设计要求进行工作,绘制了筛体在任意时刻的位移、速度和加速度曲线,令动态仿真达到升华。本文利用动态仿真的研究方法对大型直线振动筛进行的研究,可以为我国大型直线振动筛的研制提供一条行之有效且可靠的途径,对其他类似的振动机械的研究也有参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外筛分机械概况
• 1.2.1 国外筛分机械概况
• 1.2.2 国内筛分机械概况
• 1.3 筛分机械的发展方向
• 1.4 仿真概述
• 1.4.1 仿真的概念
• 1.4.2 仿真系统的组成和分类
• 1.4.3 仿真学科的理论体系
• 1.4.4 几种主要的仿真技术
• 1.4.5 仿真的过程及步骤
• 1.4.6 仿真技术的应用及发展
• 1.5 本课题的研究内容及方案
• 2 大型直线振动筛力学模型的建立及其参数计算
• 2.1 直线振动筛的工作原理
• 2.1.1 大型直线振动筛的主要结构
• 2.1.2 大型直线振动筛的工作原理
• 2.2 大型直线振动筛的振动扰力分析
• 2.3 大型直线振动筛力学模型的建立
• 2.3.1 强迫振动概述
• 2.3.2 力学模型
• 2.4 系统的振动方程
• 2.5 大型直线振动筛的参数计算
• 2.5.1 参振质量
• 2.5.2 弹簧刚度
• 2.5.3 激振器偏心轮的计算
• 2.5.4 筛箱重心计算及激振器位置的选择
• 2.5.5 筛箱振幅
• 2.5.6 筛箱振动时的位移、速度、加速度
• 2.5.7 电机功率计算
• 2.6 本章小结
• 3 大型直线振动筛的动力学有限元仿真分析
• 3.1 动力学有限元分析理论
• 3.1.1 结构离散
• 3.1.2 单元分析
• 3.1.3 总体矩阵集成
• 3.1.4 固有特性分析
• 3.1.5 响应分析
• 3.2 大型直线振动筛有限元模型的建立
• 3.2.1 相关问题的处理
• 3.2.2 单元的选择
• 3.2.3 材料特性的确定
• 3.2.4 大型直线振动筛的有限元模型
• 3.3 大型直线振动筛的动力学有限元分析及结构改进
• 3.3.1 大型直线振动筛的模态分析
• 3.3.2 大型直线振动筛的动力学修改
• 3.3.3 大型直线振动筛的应力分布
• 3.3.4 大型直线振动筛的谐响应分析
• 3.4 本章小结
• 4 大型直线振动筛的实验模态分析
• 4.1 大型直线振动筛的模型设计
• 4.2 实验模态分析的理论基础
• 4.3 实验模态分析的流程
• 4.4 大型直线振动筛的模型模态实验
• 4.4.1 模态实验的方法
• 4.4.2 模态实验系统的组成
• 4.4.3 模态实验参数的确定
• 4.4.4 模态实验结果
• 4.5 实验结果的比较
• 4.5.1 模型振动筛与原型振动筛模态实验结果的比较
• 4.5.2 模型模态实验与有限元计算结果的比较
• 4.5.3 原型模态实验与有限元计算结果的比较
• 4.6 本章小结
• 5 大型直线振动筛的运动仿真分析
• 5.1 虚拟样机技术概述
• 5.1.1 虚拟样机技术
• 5.1.2 虚拟样机技术的特点
• 5.1.3 虚拟样机技术的应用情况
• 5.2 多体动力学软件 ADAMS
• 5.2.1 多体动力学软件 ADAMS 介绍
• 5.2.2 ADAMS 运动学分析
• 5.3 大型直线振动筛运动仿真分析
• 5.3.1 建立运动仿真模型
• 5.3.2 运动仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录