振动筛动力学分析及关键零部件参数化设计系统研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:snowliya
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振动筛分是一种机械化的物料筛分方式,在采矿、建筑废料回收、烟草、农作物加工等许多领域被广泛采用,由于振动筛工作环境恶劣,连续工作时间长,在运行过程中不仅承受较大的交变激振力,还要承受被筛分物料的重力和冲击力,如若现场维护不及时,将导致振动筛在使用过程中出现振动筛结构上的破坏、轴承损坏、弹簧失效等问题。因此关于振动筛分设备的振动特性、激振器的结构设计、轴承及弹簧的选型等研究显得尤为重要。针对上述振动筛存在的问题,本文主要对振动筛的动力学特性进行分析,对激振器结构设计展开研究,对弹簧与轴承的选型进行系统性设计,并将分析结果编入到软件中,得出一套振动筛可视化设计界面。首先根据不同振动筛的筛分原理,得出直线筛与圆振动筛保持其运动轨迹的条件,并建立振动筛的动力学方程,使用解析法对两自由度圆振动筛和直线筛进行求解;进一步地,针对三自由度振动筛,使用龙格库塔法对其动力学方程进行求解。在此基础上,应用MATLAB APP Designer做出可视化界面。最后,利用设计的界面对BTS2580直线筛计算,同时对两自由度圆振动筛进行初步设计。利用Workbench对简化后的BTS2580直线筛进行模态、谐响应分析,利用Creo绘制圆振动筛的三维模型,将模型导入ADAMS进行动力学仿真,得出其运动的轨迹曲线,验证界面计算结果的准确性。激振器是振动筛上的易坏部位,本文针对不同种类的激振器进行了设计。首先,对偏心块的偏心距及偏心质量进行详细计算,并对偏心块进行反算。其次,对不同类型的激振器中轴的挠度进行计算,得出轴的偏转角及挠度方程表达式。再对轴-块组合偏心式激振器进行反算设计,根据激振器工况得出激振器中偏心轴与偏心块的结构。基于上述计算结果,设计出基于MATLAB APP Designer的可视化设计界面,并应用界面对振动筛的激振器进行设计,得到块偏心式激振器。在以上的理论基础上,为得到最优激振器的组合方式,利用界面对上述圆振动筛中的激振器进行优化设计,得出轴-块组合偏心式激振器的结构模型。最后使用仿真的方法对寻优后的激振器进行验算,采用刚柔耦合的方法进行动力学仿真,得出轴的载荷谱。基于载荷谱,使用n Code分别对两种轴进行疲劳寿命分析。为简化振动筛设计过程,缩短设计人员工作时间,本文基于APP、机械设计和力学的基本原理,开发了一套针对振动筛关键部件(弹簧、轴承)的选型界面。根据振动筛弹簧的工作需求(完成目标轨迹)和强度需求,针对不同种类的弹簧归一化了弹簧选型的步骤。针对轴承进行选型,以振动筛工况作为输入给出轴承的型号。根据轴承游隙影响条件,得出轴承游隙计算方法。最后,将所设计的所有界面整合到一个主界面上,将最终生成软件打包成可安装于计算机中的软件。并利用该软件对圆振动筛的弹簧及轴承进行选型。该论文有图83幅,表13个,参考文献106篇。
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