大型振动筛系统与结构的动力学研究

论文摘要

振动筛广泛应用于冶金、煤炭、石油、化工等工业部门。振动筛的运动直接影响筛机的筛分效率和生产率。在工作过程中,筛机主要零部件长期经受高频交变载荷的作用,筛箱的侧板、横梁等部件的断裂故障频繁发生。对于大型振动筛,强度问题更加突出。因此,研究振动筛系统及其结构的动力学,使振动筛的运动符合要求,消除振动筛结构的应力集中,降低应力,避免结构共振对于提高振动筛工作可靠性、延长振动筛使用寿命具有重要意义。本文利用拉格朗日法建立了直线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,给出了该系统的固有频率及运动轨迹方程的表达式,分析了弹簧支座位置的变化对振动筛运动特性的影响,提出了通过改变筛体支座位置来进行筛箱结构优化的方案。采用有限元分析软件建立了振动筛筛箱的有限元模型,对其进行模态分析,得出了前十阶固有频率及相应振型,对振动筛筛箱的结构设计进行了动力学评价,结果表明改进后的结构在稳态工作频率下不会发生共振。对振动筛筛箱进行谐响应分析,得出了振动筛在稳态工作时的筛箱应力分布情况,结果表明改进后的结构在稳态工作状态下的应力分布趋于均匀,应力值显著降低。对振动筛筛箱进行瞬态动力学分析,确定了振动筛启动过程中的筛箱应力随时间变化的情况。结果表明改进后的结构在启动过程中的应力分布较均匀,应力值显著降低。分析了振动筛在工作过程中对地基作用力的变化情况,为振动筛的安装提供参考。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,并对振动筛的设计和使用具有指导意义。

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 筛分机械的发展
• 1.2.1 筛分机械的发展
• 1.2.2 筛分机械的发展趋势
• 1.2.3 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 直线振动筛系统动力学分析
• 2.1 冷矿直线振动筛力学模型的建立
• 2.1.1 冷矿直线振动筛的结构组成
• 2.1.2 离散质量弹簧系统运动微分方程的建立方法
• 2.1.3 冷矿直线振动筛运动微分方程的建立
• 2.2 振动筛系统的动力学分析
• 2.2.1 系统的固有频率
• 2.2.2 系统的响应
• 2.2.3 2575 冷矿直线振动筛系统运动与动力学分析结果
• 2.2.4 弹簧支座位置的改变对振动筛运动的影响
• 2.3 本章 小结
• 第3章 结构动力学问题的有限元法
• 3.1 有限元法简介
• 3.2 结构动力学问题的有限元法
• 3.3 有限元法在振动筛结构动力分析中的应用
• 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 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 结构模态分析的基本理论
• 4.2 结构改进前筛箱模态的有限元分析
• 4.2.1 建模方案
• 4.2.2 振动筛筛箱 Ansys 分析模型的建立
• 4.2.3 加载及求解
• 4.2.4 结构改进前筛箱模态分析的结果及考察
• 4.2.5 结构改进后筛箱模态分析的结果及考察
• 4.3 本章 小结
• 第5章 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
• 5.2 筛箱谐响应的有限元计算
• 5.2.1 加载及求解
• 5.2.2 结构改进前筛箱谐响应的有限元计算
• 5.2.3 结构改进后筛箱谐响应的有限元计算
• 5.3 本章 小结
• 第6章 振动筛筛箱的瞬态响应分析
• 6.1 瞬态响应分析概述
• 6.2 筛箱瞬态响应的有限元计算
• 6.2.1 加载及求解
• 6.2.2 结构改进前筛箱瞬态响应的有限元计算
• 6.2.3 结构改进后筛箱瞬态响应的有限元计算
• 6.3 本章 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介