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1、摘 要硕 士 学 位 论 文宽筛面强迫同步直线振动筛强度分析及优化The strength analysis and optimization of Wide-deck and constrained synchronizing straight line vibrating screenDissertation Submitted toHebei United Universityin partial fulfillment of the requirementfor the degree ofMaster of EngineeringbyWang Mingheng (Mechanical
2、Engineering)Supervisor:Professor Cheng Xiangwen Xu ChunjiangMarch, 2015摘要在煤炭领域中,振动筛的应用非常广泛,作为对物料进行筛分的重要机械,具有洗涤、脱水、分级、脱介等多种功能。振动筛种类繁多,其中,直线振动筛不仅能够获得更好的分级效果,同时工作效率更高,检修更加容易。振动筛的动态特性的好坏,对其工作效率与使用周期之间产生影响。研究振动筛动力学响应与系统结构,优化其结构,提高性能从而达到生产与设计要求,具有一定必要性。以ZK3648-SH振动筛作为主要研究对象,由动力学与静力学两方面出发,有针对性的研究我国振动筛使用寿命与
3、底梁断裂情况,并通过使用软件ANSYS有限元分与析软件分析研究振动筛。文章对需要研究振动筛的参数提前设计与选择,基于振动筛基本工作原理,分析并研究筛面上振动筛力力学与物料运动学,建立振动筛的力学模型;其次用三维设计软件Creo建立三维模型,导入基于有限元法的ANSYS软件对大型直线振动筛进行静力学、模态、时间历程响应分析,与试验模态分析相结合,优化结构,确保振动筛能正常工作。最后,由于一些大型直线振动筛普遍表现出较低的使用寿命,需要预测振动筛核心位置疲劳寿命,作为设计、安装以及应用振动筛所需的参考。采用有限元分析和实验模态分析等动态设计方法,为解决振动筛强度问题提供了一种新的结构改进方案,对振
4、动筛的设计和制造具有指导意义。图 52幅;表 9个;参 43篇。关键词:直线振动筛;动力学分析;有限元;结构优化;强度分类号:TH222 AbstractIn the field of the coal, vibrating screen has a very wide range of applications, as an important part of material processing machinery, with washing, dewatering, classification, medium and other functions. There are many d
5、ifferent kinds of vibrating screen and straight vibrating screen production efficiency is better, not only can get better classification effect, and its efficiency is higher, and easy maintenance. Vibrating screen dynamic characteristics, and can be having a direct effect on its working efficiency a
6、nd service life. Therefore, it is necessary for vibrating screen and the in-depth study of the dynamic behavior of the, and carries on the structure of the optimization, maximum efficacy into play, it enhances the working efficiency of the coal operation.In ZK3648-SH shaker for the study, for domest
7、ic shaker base beams were more prone to fracture, the relatively short life of these two significant problems from different angles statics and dynamics, finite element analysis using ANSYS software analysis and research of the shaker.Papers selected shaker design and related parameters studied, and
8、 the shaker works analyzed using knowledge movement mechanics noted movement on the vibrating screen material, and its depth and detailed analysis and research, mechanical model shaker; followed by the establishment of a three-dimensional model of three-dimensional design software, Creo, import ANSY
9、S software based on finite element method for large linear vibrating screen statics, modal time history response analysis, and experimental modal analysis combined optimize the structure to ensure the shaker to work properly. The last large-scale linear vibrating screen for low life characteristics
10、of the focus position of the shaker fatigue life prediction, provide a reference for the shaker design, installation and use.Dynamic design method using finite element analysis and experimental modal analysis, etc., to solve the problem shaker intensity provides a new structure improvement program,
11、with guidance for the design and manufacture of vibrating screen.Figure 52; Table 9; Reference 43Keywords: linear vibrating sieve, dynamic analysis, Finite element, Structure optimization, strengthChinese books catalog: TH222 - VI -目 次目次引言1第1章 绪论21.1 课题的研究背景及意义21.2 振动筛国内外研究状态31.2.1 国外振动筛研究现状31.2.2 国
12、内振动筛研究现状51.3 课题主要研究内容71.4 小结8第2章 宽筛面直线振动筛的工作原理及参数设计92.1 振动筛工作原理92.1.1 宽筛面直线振动筛的主要结构92.1.2 宽筛面直线振动筛的工作原理102.2 宽筛面直线振动筛物料运动与工艺参数分析112.2.1 筛面物料运动分析112.2.2 直线振动筛工艺参数选择132.3 宽筛面直线振动筛的设计参数分析152.3.1 振动筛参振质量152.3.2 激振器偏心距的计算162.3.3 激振弹簧刚度172.3.4 筛箱重心及激振器位置分析172.3.5 振动筛振幅及电机功率计算182.4 小结20第3章 振动筛有限元模型的建立213.1
13、 有限元建模需考虑的问题213.2 筛箱模型简化213.3 单元的选取233.3.1 实体单元的选取233.3.2 弹簧阻尼单元的选取243.4 筛箱有限元模型243.4.1 定义材料属性243.4.2筛箱有限元模型253.5 筛箱有限元模型载荷与约束263.5.1 激振器的模拟263.5.2 筛箱的约束施加273.6 小结28第4章 振动筛箱的动力学分析294.1 筛箱模态分析294.1.1 模态分析概述294.1.2 筛箱模态分析结果314.2 筛箱谐响应分析404.2.1 谐响应分析概述404.2.2 筛箱谐响应分析结果424.3小结46结 论47参考文献48致 谢51导师简介52作者简
14、介53学位论文数据集54引 言引言我国是制造业大国,随着经济的高速发展,我国机械制造业迎来了良好的发展契机。振动筛分技术就是基于我国先进的机械制造业而逐渐发展起来的,已经被应用到矿山、冶金、建材、化工等诸多领域。振动筛分机械对推动我国资源开采和利用发挥着非常重要的作用,在矿山、冶金、建材、化工等方面的表现尤为突出。国内外振动筛技术具有一定发展目标,都向着标准化、大型化以及中性化方面不断延伸。实现标准化与大型化振动筛,可降低在设备管理、购买、类型以及数量上投入的费用,降低设备在初期的费用投入,占地面积也随之降低。大型振动筛有以下优点:性能可靠性强、运行效率高、处理数据量大等特点,受到国内外专家学
15、者的一致青睐。随着振动筛体积的不断增加,必须要对振动筛的结构进行优化,进而实现小型振动筛无法实现的功能。大型振动筛在设计制造方面,由于振动筛所具有的承重能力逐渐加大,所需振动前端基本要求提高,振动筛宽度成为之前的两倍,并逐渐增大管梁应变力,伴随着大型机械大负荷的工作强度,必须增加大型振动筛的强度与刚度,确保大型振动筛的使用寿命。振动筛需要定期进行检修,对可能存在的问题需要及时进行处理。影响振动筛使用寿命的主要因素有很多,比如我们常见的现象,横梁出现断裂、筛帮发生开裂、下梁出现断裂、出料口意发生开裂等。振动筛处于工作状态下,受到多种力的共同作用下,会激发出振动筛不同结构件的多阶固有模态,产生共振,最终造成振动筛受到损坏。振动筛受到的力包括物料位于筛面上运动作用力与激振器产生的激振力等。振动筛具有较复杂的结构,由多种零部件组合加工而成,如果单纯的对某一部分的零部件进行检修,则无法确保振动筛整体能够达到最大的工作效能。同时,振动筛各个零部件之间所形成的整体结构是通过计算得出的,若要将振动筛的动态性能进行检查,必须要借助动力学原理来完成。因此,传统中使用的静态设计方式