选煤厂框架结构异常振动测试与分析

摘要

随着科学技术与工业的发展，机械设备与结构日益高速化、轻型化，机械结构的工作环境也更加复杂，使得机械结构的振动问题日益突出，甚至因振动引起严重的事故。随着电子技术的日益发展，计算机技术、FFT分析仪、高速数据采集系统以及振动传感器、激励器等技术的得到了迅速的发展，使人们对于振动的测试和分析进入了一个全新的使用阶段。 国内某选煤厂主结构为金属框架结构，各种选煤设备按照工艺路线安装在框架的不同水平面上。其中包括振动筛在内的各种机械和设备。在设备工作期间，车间金属主结构乃至整个厂房都产生强烈的振动与噪声，影响设备、仪器、仪表的正常工作；危及机械结构的安全可靠性；这不仅对生产安全构成严重威胁，同时也影响到厂房周围很大范围内人们正常的生产和生活。 本文对选煤厂产生异常振动的金属框架结构及其振动设备进行了动态测试，利用测试数据，通过数字信号处理技术分析了框架上设备的运行特性，对设备的隔振效果进行了评估，对框架在设备运行过程中的振动响应进行了分析，找出了异常振动的性质和原因。对框架及其构件进行有限元动力学分析，得出各构件的模态频率和振型，结合动态测试分析结果，对其应用的合理性进行了评估。最后综合分析情况，提出了框架的修改方案。框架修改后，明显抑制了框架的振动，取得了良好的效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1选题背景和研究意义

1.2振动测试与信号分析的国内外发展概况

1.2.1信号测试与分析技术发展概述

1.2.2模态分析与实验技术的发展概况

1.2.3振动测试与模态分析的工程应用

1.3本课题研究的主要内容

第二章结构振动模型及模态分析理论

2.1引言

2.2模态分析理论

2.2.1实模态理论

2.2.2复模态理论——一般粘性阻尼

2.3振动系统的非参数模型

2.3.1频响函数与脉冲相应函数的意义与关系

2.3.2一般粘性阻尼系统的频响函数和脉冲响应函数

2.4本章小结

第三章振动信号的测试与分析技术的研究

3.1振动信号处理与分析

3.1.1数字信号处理的基本步骤

3.1.2振动信号的离散化和采样定理

3.2振动的测试技术研究

3.2.1测试技术概述

3.2.2稳态正弦激励测试技术

3.2.3随机激励测试技术

3.2.4脉冲激励测试技术

3.3振动信号的分析和处理技术研究

3.3.1信号的时域分析

3.3.2信号的频域分析

3.4本章小结

第四章钢结构有限元分析的基本理论

4.1空间桁架结构

4.1.1基本假定和计算模型

4.1.2空间杆单元的单元刚度矩阵

4.1.3杆单元整体坐标系下的单元刚度矩阵

4.1.4空间桁架的整体刚度矩阵

4.1.5整体坐标系下的质量矩阵

4.1.6边界条件的引入

4.2空间刚架

4.2.1基本假定

4.2.2空间梁单元的单元刚度矩阵

4.2.3空间刚架的整体刚度矩阵

4.2.4整体坐标系下的整体质量矩阵

4.3动力分析的基本假定

4.3本章小结

第五章框架与设备动力学特性的测试

5.1选煤厂车间情况简介

5.2测试目的

5.3测试仪器

5.4测试方案与方法

5.5测试信号

5.6本章小结

第六章主框架与设备测试结果分析

6.1框架A主构架实验模态分析

6.2钢管斜梁单构件的实验模态分析

6.3振动设备动态特性分析

6.3.1离心脱水机的动力学特性分析

6.3.2振动筛的运行特性分析

6.3.3旋流器运行特性分析

6.4框架振动响应分析

6.4.1 W12×120H型钢构件在工况下振动响应分析

6.4.2Ф140钢管构件在工况下的振动响应分析

6.5本章小结

第七章框架动力学特性的有限元分析

7.1钢管长斜梁的理论模态分析

7.2框架的理论模态分析

7.3Ф140钢管各构件的有限元分析

7.4 W6×60H型钢构件的有限元分析

7.5 W12×120H型钢构件的有限元分析

7.6框架修改方案

7.7本章小结

第八章全文总结

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录