冷矿圆振动筛结构的动力学分析

论文摘要

冷矿振动筛是现代冶炼工艺不可缺少的设备。在工作过程中,筛机主要零件长期经受高频交变载荷的作用,这种作用导致机器零部件的疲劳失效,使机器的使用性能和使用寿命受到了严重的影响。因此,研究振动筛系统及其结构的动力学,消除振动筛结构的应力集中,避免结构的共振是提高振动筛工作可靠性、延长振动筛寿命的一个急待解决的问题。本文建立了冷矿圆振动筛振动系统的数学模型,进行了运动学和系统动力学分析以及减振、共振分析,使用设计软件PRO/ENGNEER对大型冷矿圆振动筛进行了三维设计。利用大型有限元分析软件ANSYS,使用三维壳单元建立了振动筛筛箱的有限元模型,对其进行模态分析和谐响应分析,得到了冷矿圆振动筛筛箱的前十阶固有频率及其在稳态工作时的筛箱应力分布。根据分析结果,通过加强筛箱侧板进行了筛箱结构优化,改进后的筛箱结构在稳态工作频率下不会发生结构共振,并且应力分布趋于均匀,应力值满足设计要求。利用FEM,对橡胶-金属螺旋复合弹簧进行了静力、动力学分析,得到了复合弹簧的刚度、固有频率,为复合弹簧的设计提出了一种新方法。本研究为解决振动筛强度问题提供了一种新的结构改进方案,对指导以后的大型冷矿筛设计,避免结构共振,消除冷矿筛结构的应力集中,提高冷矿筛工作可靠性、延长冷矿筛使用寿命具有重要意义。此外还为复合弹簧的研究开辟了一种新的分析方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 振动筛的用途与分类
• 1.1.1 振动筛的用途
• 1.1.2 振动筛的分类
• 1.2 国内外筛分机械的发展概况
• 1.2.1 国外筛分机械发展回顾
• 1.2.2 国内筛分机械发展回顾
• 1.2.3 筛分机械的发展趋势
• 1.2.4 振动筛筛箱强度计算理论的发展
• 1.3 本课题的来源、研究目的、内容和意义
• 第2章 圆振动筛工作原理及筛箱结构设计
• 2.1 圆振动筛简介
• 2.2 圆振动筛的工作原理
• 2.2.1 圆振动筛工作原理和结构特征
• 2.2.2 筛箱的结构形式
• 2.2.3 单个颗粒在圆振动筛筛面上的运动分析
• 2.3 圆振动筛的动力学分析
• 2.4 减振分析
• 2.5 圆振动筛的三维设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 结构动力学问题的有限元法
• 3.1 结构有限元分析方法
• 3.1.1 有限单元法简介
• 3.1.2 结构有限单元分析步骤
• 3.2 结构动力问题的有限元法
• 3.3 有限元法在振动筛结构动力分析中应用的必要性
• 3.4 ANSYS 软件简介
• 3.4.1 ANSYS 软件的功能
• 3.4.2 ANSYS 软件的组成
• 3.4.3 ANSYS 软件的分析过程
• 3.5 本章小结
• 第4章 圆振动筛筛箱的模态分析
• 4.1 模态分析概述
• 4.1.1 模态分析定义
• 4.1.2 模态分析的应用与发展
• 4.1.3 ANSYS 中模态分析的方法
• 4.2 圆振动筛筛箱模态的有限元分析
• 4.2.1 建模方案
• 4.2.2 圆振动筛筛箱ANSYS 分析模型的建立
• 4.2.3 加载及求解
• 4.2.4 圆振动筛筛箱模态分析的结果及考察
• 4.2.5 筛箱改进后圆振动筛筛模态分析的结果及考察
• 4.3 本章小结
• 第5章 圆振动筛筛箱的谐响应分析
• 5.1 谐响应分析
• 5.1.1 谐响应分析概述
• 5.1.2 谐响应分析的理论基础
• 5.1.3 用有限元软件进行结构谐响应分析的方法
• 5.1.4 谐响应的分析过程
• 5.2 圆振动筛筛箱谐响应的有限元计算
• 5.2.1 加载及求解
• 5.2.2 圆振动筛筛箱结构改进前的谐响应有限元计算结果
• 5.2.3 圆振动筛筛箱结构改进后的谐响应有限元计算结果
• 5.3 本章小结
• 第6章 橡胶-金属螺旋复合弹簧的力学分析
• 6.1 橡胶-金属螺旋复合弹簧简介
• 6.2 复合弹簧的刚度分析
• 6.2.1 单元类型的选择
• 6.2.2 材料参数的设置以及单元的划分
• 6.2.3 加载和求解
• 6.3 复合弹簧固有频率的分析
• 6.4 复合弹簧应力的分析
• 6.4.1 复合弹簧中金属簧丝应力与金属螺旋弹簧应力的比较
• 6.4.2 复合弹簧中橡胶部分应力分析
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介