振动式斜板浓密机流固耦合振动特性研究

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振动式斜板浓密机是一种将固体颗粒与液体高效沉降浓缩与分离的装置,该设备具有运行稳定、处理量大的特点。本文以该设备为研究对象,基于集中参数法、有限元法,结合测试分析结果建立了系统的动力学模型,研究了不同工况下浓密机的振动特性,并通过试验对分析结果进行了验证,采用计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)和离散单元法(DEM,Discrete Element Method)相结合的方法,对浓密机斜板盒内颗粒在不同参数下的运动规律进行了数值模拟,本文主要研究内容如下:(1)本文采用试验方法,分别利用电子万能试验机和现场搭建的阻尼测试台对橡胶隔振器的刚度和阻尼进行了测试,通过测定得到不同型号橡胶隔振器的非线性刚度和阻尼比,得到水平刚度与竖直刚度的关系;(2)基于集中参数法建立了振动式斜板浓密机的动力学方程,采用Runge-Kutta法进行求解,对比分析了非线性刚度和定刚度下振动加速度、速度和位移响应,讨论了非线性支撑刚度下,激振力幅值、激振频率、阻尼比、刚度对振动特性的影响,并获得了振动式斜板浓密机质心在不同激振频率下的运动轨迹;(3)对斜板盒模块进行质量分配,建立了振动式斜板浓密机的三维有限元模型,分析了不同型号橡胶隔振器对振动式斜板浓密机的固有特性的影响,对浓密机在不同激振频率下的进行了强度分析;通过谐响应分析获得了浓密机不同位置的幅频响应特性曲线,并与试验结果进行对比分析,验证了仿真结果的有效性。(4)利用计算流体力学方法和离散单元法,结合流固耦合理论,分析了斜板盒内矿浆颗粒在不同给料流量、动摩擦系数等工况下的运动规律,为浓密机工作参数和结构的优化提供了重要理论依据。(5)在选矿厂开展了浓密机在空气环境下和水环境下的工业应用试验,分析了两种工况下浓密机不同位置的振动响应。将试验结果与谐响应分析结果进行了对比分析,综合考虑浓密机的工况要求,可选择电机转速在1980-2040r/min(激振频率为33-34Hz)范围内,橡胶隔振器使用刚度在1500-1640N/mm范围内。
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