基于有限元法大型直线振动筛动态性能的分析

论文摘要

直线振动筛有脱水、脱介、脱泥和筛分效果好等优点,是应用比较广泛的筛分产品之一。在振动筛的工作过程中,长期经受高频交变载荷的作用,筛箱的侧板、横梁等部件经常发生断裂。对于大型直线振动筛,这些问题更加突出,随着采煤机械化程度的提高,对振动筛的要求越来越大,因此,研究、设计、制造大型直线振动筛就就显得越发重要。本文以原唐山某煤炭研究院研制的27m2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,对该振动筛的动态性能进行分析。首先本文在研究振动筛的工作原理的基础上,对筛面上物料的运动学及振动筛动力学进行了分析研究,建立振动筛的力学模型;其次采用基于有限元法的ANSYS软件对振动筛进行建模,对大型直线振动筛进行静力学、模态、时间历程响应分析,与试验模态分析相结合,优化结构,确保振动筛能正常工作。最后针对大型直线振动筛使用寿命低的特点对振动筛重点位置进行疲劳寿命预测,为振动筛的设计、安装、使用提供参考。本文采用有限元分析和实验模态分析等动态设计方法,为解决振动筛强度问题提供了一种新的结构改进方案,对振动筛的设计和制造具有指导意义。

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
• 1.2.1 国外筛分机械
• 1.2.2 国内筛分机械
• 1.3 筛分机械的发展方向
• 1.4 动态设计的理论建模与实验建模
• 1.5 本课题的研究内容及方案
• 2 大型直线振动筛工作原理及其动力学分析
• 2.1 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
• 2.1.3 物料的运动分析
• 2.2 大型直线振动筛的振动扰力的计算
• 2.3 大型直线振动筛力学模型的建立
• 2.3.1 强迫振动的概述
• 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 激振器偏心轮的计算
• 2.5.3 弹簧刚度
• 2.5.4 筛箱重心计算及激振器位置的选择
• 2.5.5 振动筛筛箱振幅
• 2.5.6 电机功率计算
• 2.5.7 振动筛振动时筛箱振动时的运动参数
• 2.6 本章小结
• 3 大型直线振动筛的动力学有限元分析
• 3.1 动力学有限元分析理论
• 3.1.1 离散结构和选择单元类型
• 3.1.2 选择单元的位移模式
• 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 有限元建模的一般步骤
• 3.2.2 振动筛有限元模型的建立
• 3.2.3 单元的类型
• 3.2.4 材料特性的确定
• 3.2.5 大型直线振动筛的有限元模型.
• 3.3 大型直线振动筛的静力学和动力学有限元分析
• 3.3.1 大型直线振动筛的静力学分析
• 3.3.2 大型直线振动筛的模态分析
• 3.3.3 大型直线振动筛的时间历程响应分析
• 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 实验模态分析的基本原理
• 4.3 实验模态分析的流程
• 4.4 模态实验系统的组成
• 4.5 振动筛模型实验模态分析
• 4.5.1 模态实验的方法
• 4.5.2 振动筛模型激励点的确定
• 4.5.3 模态实验结果及阵型分析
• 4.6 实验结果的比较
• 4.6.1 原型振动筛模态实验结果与模型振动筛实验结果的比较
• 4.6.2 模型振动筛与有限元计算结果的比较
• 4.7 本章小结
• 5 大型直线振动筛的疲劳寿命的预测
• 5.1 疲劳破坏的概述
• 5.2 疲劳强度设计
• 5.3 疲劳损伤理论
• 5.4 振动筛关键点疲劳寿命预测
• 5.4.1 ANSYS疲劳分析理论
• 5.4.2 ANSYS 疲劳分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录