多振源筛分破碎车间动力分析及加固优化设计

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近年来伴随着煤炭生产高效、清洁的发展趋势,选煤技术飞速发展,全国涌现出了一大批筛分破碎车间。筛分破碎车间作为煤炭生产流程中至关重要的一环,在完成物料筛分、破碎的同时还兼具接受物料、分类运输的转运功能,对工业生产效率的提高起到至关重要的作用。筛分破碎车间层高较大,楼板布置较少且有大面积开洞,结构整体刚度较弱,因此在筛分机、破碎机等动力仪器的干扰下,也会持续受到异常振动,这无疑给厂房带来了巨大的负担,会导致其构架开裂甚至崩解,也让仪器的耐久度大打折扣,甚至损害操作人员的身体健康,因此对多振源作用下的筛分破碎车间振动问题的研究显得尤为重要。本文以陕煤集团柠条塔矿业有限公司筛分破碎车间为实例,通过现场动力测试和ANSYS有限元分析,明确筛分破碎车间振动的主要原因,结合谐响应分析得出不同工况下设备对结构的振动影响,总结出结构在多振源作用下的振动响应规律,在上述分析的基础上提出合理的振动控制方案并进行优化设计。本文主要研究内容如下:(1)针对筛分破碎车间结构局部振幅较大的现象,结合现场实际情况制定合理的动力测试方案,对结构进行现场动力测试,通过测试数据的处理分析,获取筛分破碎车间结构的动力特性参数。(2)查阅国内外结构振动允许限值标准,根据实测所得动力响应结果分别从振动对结构、设备、人体三方面的影响进行振动评价,所得结果进行汇总分析,明确筛分破碎车间厂房的振动现状。(3)采用ANSYS建立筛分破碎车间的有限元模型,推导筛分机和破碎机的动力荷载计算公式,分别对结构整体和楼盖进行模态分析和动力时程分析,将所得测算结论与实际情况对照,从而判定模型的可靠性,令其本文更具权威性与学术价值。(4)在初步判定结构发生异常振动主要是由于结构整体刚度不足和楼板竖向共振引起的前提下,结合ANSYS谐响应分析结果总结筛分破碎车间在多振源作用下和不同振源组合作用下的振动响应规律。(5)在研究结构动力特性和振动响应规律的基础上,结合厂房实际状况进行振动分析,分别对水平方向和竖直方向进行振动控制。从改变结构动力特性的角度提出增设剪力墙、增大柱截面和增加钢支撑三种水平减振设计方案,从减小振动输入和提高局部刚度的角度提出二次隔振和改变主次梁截面尺寸两种竖向减振设计方案,分别进行有限元模拟,综合比较几种方案的减振加固效果,最终采用增加钢支撑和二次隔振系统对结构进行加固设计。(6)利用ANSYS优化模块对加固方案进行参数化设计并建立结构优化模型,计算分析得到满足避开振源频率共振范围且经济效益最高的设计方案。对比加固前后结构的动力特性和各个测点的动力响应幅值,综合评估减振效果,分析优化方案的可行性,为类似多振源厂房的振动控制优化提供参考。
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