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大型集中驱动式弛张筛的筛面动力学特性研究

作　者: 董海林
导　师: 刘初升
学　校: 中国矿业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 弛张筛集中驱动机构筛面动力学特性有限元分析试验研究
分类号: TD452
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

潮湿细粒煤炭的干法筛分是我国煤炭生产过程中所面临的难题之一。传统的筛分设备在处理潮湿煤炭物料时存在较严重的堵孔现象，难以实现潮湿细粒物料的有效筛分。弛张筛是一种利用弹性筛面做弛张运动实现物料分选的筛分设备，其显著的特点是筛面振动加速度大，筛分潮湿细粒物料时具有不堵孔、筛分效率高等优点。目前，我国使用的弛张筛主要依靠进口，其价格昂贵并存在能耗高、筛面等关键部件易损等问题。因此，本文采用理论分析和试验研究的方法对弛张筛的设计理论和弛张筛筛面动力学特性进行了研究，研制了大型集中驱动式弛张筛的工业样机，以期为完善弛张筛的设计理论提供参考依据，为潮湿细粒物料的干法筛分提供可靠的弛张筛分设备。本文的主要研究成果如下：对弛张筛的设计理论及主要设计参数进行了理论分析和试验研究，初步建立了弛张筛的设计理论。对弛张筛传动系统的设计原理进行了分析，提出了惯性力完全平衡的驰张筛传动机构设计方法。对相邻两横梁间最大距离、曲轴偏心距等关键参数的设计原理进行了分析，并利用弛张筛模型机进行了试验研究，提出了弛张筛筛分工艺参数及运动学参数的合理取值范围。基于ANSYS建立了筛面动力学分析模型，并通过与基于弹性压杆模型的筛面动力学模型进行比较，验证了所建立的筛面动力学分析模型的可靠性。对弛张筛筛面材料和载荷的非线性特性进行了有限元分析，并对筛面宽度和张紧量等关键工艺参数对筛面动力学特性的影响机理进行了研究，所得结论能够为设计高可靠性的弛张筛筛面提供了参考依据。构建了弛张筛筛面动力学特性的试验测试硬件平台，并基于LabVIEW建立了振动测试信号的采集与分析系统。对具有不同硬度的筛面在不同张紧量和电机转速时的筛面振幅变化规律进行了试验研究，进一步揭示了筛面硬度、张紧量及电机转速等因素对筛面动力学特性的影响规律，同时验证了上述理论分析结果的准确性和可靠性。开展了大型集中驱动式弛张筛的研制工作，设计了集中驱动式传动机构、筛框悬挂机构、半圆柱式筛面支撑横梁结构等关键部件，并对电机、弹性筛网等主要部件进行选型设计。基于ANSYS有限元分析软件对曲轴振动模态和曲轴不同转速时的等效应力、应变进行了分析，获得了曲轴的共振频率以及等效应力和应变最小时的曲轴转速。利用ANSYS对不同筛网支撑结构下的筛网等效应力进行了分析，并对筛网支撑结构进行了优化设计，优化后的支撑结构能够有效减小筛网等效应力，提高筛网的使用寿命。研制了具有结构简单、运动平稳、低能耗、使用寿命长等技术特点的大型集中驱动式弛张筛工业样机，能够为潮湿细粒物料的干法筛分提供可靠的设备支持。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-9
Extended Abstract  9-12
目录  12-16
图清单  16-20
表清单  20-21
变量注释表  21-23
1 绪论  23-35
  1.1 选题的背景和意义  23-24
  1.2 本课题研究现状  24-30
  1.3 弛张筛的工作原理及发展概况  30-33
  1.4 本文主要研究内容  33-34
  1.5 本章小结  34-35
2 弛张筛设计理论研究  35-52
  2.1 驰张筛传动机构的选型设计  35-37
  2.2 驰张筛关键参数的设计  37-43
  2.3 弛张筛筛分工艺参数及运动学参数研究  43-50
  2.4 本章小结  50-52
3 弛张筛筛面动力学及关键工艺参数研究  52-63
  3.1 集中驱动式弛张筛的筛面动力学研究  52-56
  3.2 筛面关键工艺参数研究  56-61
  3.3 本章小结  61-63
4 弛张筛筛面动力学特性试验研究  63-77
  4.1 试验方案及测试系统的软硬件组成  63-69
  4.2 测试信号的时域分析  69-73
  4.3 测试信号的频域分析  73-75
  4.4 本章小结  75-77
5 大型集中驱动式弛张筛的研制  77-102
  5.1 大型集中驱动式弛张筛整机及主要结构设计  77-86
  5.2 曲轴的模态及应力分析  86-94
  5.3 筛网支撑横梁结构的优化设计  94-100
  5.4 大型集中驱动式驰张筛的技术特点  100
  5.5 本章小结  100-102
6 结论与展望  102-105
  6.1 主要结论  102-103
  6.2 创新点  103
  6.3 展望  103-105
参考文献  105-111
作者简历  111-114
学位论文数据集  114

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