大型直线振动筛的动态相似研究及筛面的优化分析

摘要

直线振动筛是比较常见并被广泛应用的筛分设备之一，在工程中发挥着对物料脱水、脱介、脱泥和筛分的重要作用。随着机械化程度的提高，工业的发展对振动筛的品种和质量要求愈来愈高，振动筛趋于向大型化、高强度、高效率、高产量化的方向发展，因此提高直线振动筛的使用寿命，保证其在工业生产中的高效率、高产量具有极其重要的工程意义。
　　本文以原唐山某煤炭研究院自主研发设计的27m2大型直线振动筛为研究对象，针对目前国产振动筛普遍存在的横梁断裂、使用寿命较短等问题，对大型直线振动筛进行了动态分析及优化设计。首先本文阐释了大型直线振动筛的工作原理，介绍了相关参数的计算，建立了力学模型;以有限元理论为基础，借用ANSYS软件建立大型直线振动筛有限元模型，进行了模态分析，并在分析后对振动筛局部进行结构修改，使其固有频率避开工作频率，防止了共振的发生;根据相似理论，对相似模型筛进行试验模态分析及动态测试试验，验证了用相似模型筛代替原型筛分析的有效性;对聚氨酯弹性筛面在直线振动筛中的应用做了理论分析，并且建立了聚氨酯弹性筛面在筛分过程中的力学模型，利用MATLAB软件对筛机工作参数进行了优化分析，保证筛分精度的情况下，为提高筛分效率，优化了筛条截面参数，为以后聚氨酯弹性筛面设计制造的优化提供了理论和数据参考。
　　此外，本文还对大型直线振动筛的横梁进行了仿真分析，分析了其固有频率与模态振型，采用动静法计算出横梁在工作时的最大应力及位移分布情况，并做了谐响应分析。

目录

摘要

1 绪论

1．1 本课题的背景及研究意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 相似理论与模型试验的研究现状

1．2．2 聚氨酯筛面的研究现状

1．3 本文应用软件介绍

1．3．1 ANSYS软件简介

1．3．2 MATLAB软件简介

1．4 论文主要研究的内容

2 大型直线振动筛的工作原理及相关参数计算

2．1 大型直线振动筛的工作原理

2．1．1 大型直线振动筛的结构组成

2．1．2 大型直线振动筛的工作原理

2．1．3 大型直线振动筛的运动分析

2．2 大型直线振动筛的设计参数

2．2．1 振动频率

2．2．2 振动方向角

2．2．3 筛面长度和宽度

2．2．4 筛面倾角

2．2．5 抛掷指数

2．3 大型直线振动筛的振动扰力分析

2．4 大型直线振动筛的动力学分析

2．4．1 大型直线振动筛力学模型的建立

2．4．2 建立大型直线振动筛的振动方程

2．5 大型直线振动筛的动力学参数计算

2．5．1 振动筛总参振质量的计算

2．5．2 弹簧刚度

2．5．3 筛箱振幅的计算

2．5．4 筛箱重心的计算

2．5．5 筛箱振动时的位移、速度、加速度

2．5．6 电机功率计算

2．6 本章小结

3 大型直线振动筛的有限元模型建立及模态分析

3．1 大型直线振动筛有限元分析理论

3．1．1 结构离散

3．1．2 单元动态性能分析

3．1．3 总体刚度矩阵集成

3．1．4 结构的固有特性

3．1．5 结构的响应分析

3．2 大型直线振动筛有限元模型的建立

3．2．1 有限元模型的简化

3．2．2 单元类型的定义

3．2．3 材料属性

3．2．4 网格划分

3．3 大型直线振动筛有限元模型的模态分析

3．3．1 模态分析概述

3．3．2 ANSYS模态分析

3．3．3 大型直线振动筛结构改进后的模态分析

3．4 本章小结

4 大型直线振动筛模型筛的相似试验研究

4．1 相似理论简介

4．2 大型直线振动筛原型与模型相似准则的建立

4．2．1 建立直线振动筛原型与模型相似准则的方法

4．2．2 用量纲分析法建立直线振动筛原型与模型的相似准则

4．3 相似试验模型筛的建立

4．4 大型直线振动筛相似模型筛的模态实验研究

4．4．1 实验模态分析的基本原理

4．4．2 大型直线振动筛模态参数的相似分析

4．4．3 相似模型筛的实验模态分析

4．4．4 相似模型筛的模态实验结果分析

4．5 大型直线振动筛模型筛的振幅相似测试

4．5．1 大型亘线振动筛模型与腺型工作爹毅的相似分祈

4．5．2 大型直线振动筛工作时的振幅相似分析

4．5．3 大型直线振动筛相似模型筛的振幅测试

4．5．4 模型筛振幅测试结果的相似验证

4．6 本章小结

5 聚氨酯弹性筛面在大型直线振动筛中的建模及优化分析

5．1 聚氨酯弹性筛面的应用简介

5．2 大型直线振动筛聚氨酯弹性筛面的理论建模

5．3 大型直线振动筛聚氨酯筛面的优化

5．3．1 振动参数的优化

5．3．2 筛条截面尺寸的优化

5．4 本章小结

6 大型直线振动筛横梁的仿真分析

6．1 ANSYS workbench简介

6．2 大型直线振动筛横梁的仿真分析

6．2．1 大型直线振动筛横梁的模态分析

6．2．2 大型直线振动筛横梁工作状态下的应力分布情况

6．2．3 大型直线振动筛横梁的谐响应分析

6．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的成果

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