近共振卧式振动离心机耦合动力学分析

摘要

卧式振动离心机作为选煤行业应用广泛的脱水设备，近年来，国内对卧式振动离心机进行了大量的研究工作，但是目前为止，国内生产的卧式振动离心机相比于国外产品依旧存在着工作振幅不稳定、处理量小、能耗高等诸多问题。因此，对卧式振动离心机进行动力学分析，选取合理的系统动力学参数来提高振动离心机工作性能具有重要的理论价值和工程实际意义。 本文以近共振卧式振动离心机为研究对象，研究其非线性动力学特性以及自同步理论，主要完成了以下研究工作。 (1)针对近共振卧式振动离心机，建立了其平面四自由度非线性动力学模型。利用等价线性化法将间隙弹簧转化为等效线性弹簧，推导出了系统运动微分方程。分析了物料在筛篮上的受力情况，建立了物料对筛篮的分段作用力模型，确定了物料运动形式变化的判定条件。给出了物料处理量系数的定义，并得出了其在单正向滑动区间内的等值线图。 (2)利用渐进法得到了水平方向动力学方程的无量纲解析解，分析了质量比、间隙比、物料质量比等无量纲参数对系统幅值、力传递系数以及近共振区间的影响，给出了物料质量变化时的无量纲幅值稳定点。针对变物料质量、变激振频率以及变间隙情况进行了计算机仿真，验证了理论分析的正确性。 (3)基于改进小参数平均法，得到了卧式振动离心机两激振器的无量纲耦合方程，根据其零解的存在性及稳定性条件，确定了两激振器的自同步条件和自同步运行的稳定性条件。分析了频率比和间隙比对同步能力系数、广义动态对称角以及同步稳定性系数的影响，通过计算机仿真验证了理论分析的正确性。最后，综合考虑上述研究结果，提出了满足自同步稳定运行要求、隔振要求和无量纲幅值随物料质量增加而增大的卧式振动离心机系统动力学参数设计方法。

目录

论文说明

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摘要

第1章绪论

1．1课题研究的目的和意义

1．2国内外研究现状分析

1．2．1卧式振动离心脱水机国内外研究现状

1．2．2非线性振动理论国内外研究现状

1．2．3自同步理论国内外研究现状

1．3本文研究内容

第2章近共振卧式振动离心机模型建立

2．1近共振卧式振动离心机结构与工作原理

2．2近共振卧式振动离心机动力学模型

2．3卧式振动离心机物料作用力模型

2．3．1卧式振动离心机主要结构工艺参数及确定方法

2．3．2物料对筛篮作用力分析

2．3．3物料运动状态判定条件

2．3．4物料运动分析

2．4本章小结

第3章近共振卧式振动离心机非线性特性分析

3．1近共振卧式振动离心机水平方向振动求解

3．1．1水平方向动力学方程渐进法求解

3．1．2解析解与数值解对比

3．2近共振卧式振动离心机系统数值分析

3．2．1动力学参数对隔振性能影响

3．2．2动力学参数对幅值和近共振区间影响

3．3近共振卧式振动离心机系统计算机仿真

3．3．1物料质量对系统工作性能影响

3．3．2弹簧间隙对系统工作性能影响

3．3．3激振频率对系统工作性能影响

3．4本章小结

第4章近共振卧式振动离心机系统两激振器自同步

4．1两激振器无量纲耦合方程

4．2两激振器的自同步

4．2．1两激振器实现同步条件

4．2．2两激振器同步稳定性判据

4．3两激振器自同步运行数值分析

4．3．1广义动态对称角

4．3．2同步能力系数

4．3．3同步稳定性系数

4．4两激振器自同步运行计算机仿真

4．5近共振卧式振动离心机动力学参数设计方法

4．6本章小结

5．1结论

5．2展望

参考文献

致谢