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反击式破碎机转子系统动力学及其动态特性的研究

作　者: 周家日
导　师: 银金光
学　校: 湖南工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 转子系统反击式破碎机模态分析正方体碰撞模型
分类号: TH113
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

反击式破碎机是一种高效的破碎设备，其特点是：体积小、构造简单、破碎比大、耗能少、生产能力强、产品粒度均匀、并具有选择性破碎作用，完全满足“多碎少磨”新工艺的要求，在破碎加工中具有非常重要的地位。而它的转子系统是其核心部件之一，其动力学及其动态特性对整个破碎机的结构设计有非常重要的影响。本文用ANSYS有限元分析软件对反击式破碎机转子系统的动力学及其动态特性进行研究。在计算转子与物料碰撞的最大破碎力时，由于物料形状多种多样，在计算部分较规则方形物料最大破碎力时用球形模型计算存在较大的误差。本文将其视为正方体，利用ANSYS\LSDYNA软件对正方体_模型的最大破碎力进行了计算，并与球形模型#算时的最大破碎力进行了对比，分析了正方体模型的碰撞时间和碰撞接触面的大小对最大破碎力的影响。分析了整个转子在极端工况下的受力分布情况。转子系统在工作中要承受由电动机引起的振动，当这些激励源频率与转子的固有频率接近或相同时可引发共振，在共振条件下极易弓I起结构的破坏。本文用ANSYS软件分析反击式破碎机某型转子在自由状态和弹性约束状态下，转子架间距，锤板块数，转子架直径等重要结构参数对整个转子系统的低阶固有频率的影响规律。并得出轴承刚度和转子架间距对转子低阶频率影响较大，转子架半径大小对转子低阶频率的影响与转子架间距有关，而锤板的块数对转子低阶频率影响很小。这些结论为该型转子进行更合理的结构设计，避免转子系统的固有频率与工作转速接近，防止共振提供了有益的参考价值。制作了一个缩小的简化转子，分别用有限元模态分析法和实验分析法求解其低阶频率，验证了有限元分析结果的可靠性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-18
  1.1 概述  10-11
    1.1.1 破碎机的需求背景  10
    1.1.2 破碎方法的分类及应用情况  10-11
  1.2 反击式破碎机的基本情况  11-14
    1.2.1 反击式破碎机旳发展历史  11
    1.2.2 反击式破碎机破碎过程  11-12
    1.2.3 反击式破碎机的基本结构  12-13
    1.2.4 反击式破碎机的种类  13
    1.2.5 反击式破碎机的优势  13-14
  1.3 国内外研究现状  14-17
    1.3.1 我国反击式破碎机的发展  14
    1.3.2 国内外研究现状  14-16
    1.3.3 仿真分析软件在破碎机设计中的应用  16-17
  1.4 本课题的研究意义及主要内容  17-18
    1.4.1 研究意义  17
    1.4.2 研究内容  17-18
第二章最大破碎力碰撞模型的研究  18-26
  2.1 最大破碎力碰撞分析模型的研究意义  18
  2.2 碰撞分析模型和破碎力旳计算  18-21
    2.2.1 赫尔兹模型  18-20
    2.2.2 正方体计算模型  20-21
  2.3 LS-DYNA软件应用简介  21-22
  2.4 动力学基本方程与数值计算方法  22-24
    2.4.1 弹性动力学基本假设  22
    2.4.2 线弹性小变形动力学基本方程  22-23
    2.4.3 显式中心差分法理论  23-24
  2.5 正方体模型碰撞实验  24-25
  2.6 本章小结  25-26
第三章正方体模型的研究及转子结构受力分析  26-40
  3.1 矿石材料属性模型  26-27
  3.2 正方体模型有限元建模  27-30
    3.2.1 单元类型的选择及材料属性  27-28
    3.2.2 模型简化  28
    3.2.3 正方体模型碰撞接触面的设置  28-29
    3.2.4 约束加载  29
    3.2.5 K文件的生成和修改  29-30
  3.3 正方体模型和球形模型最大破碎力的比较  30-33
    3.3.1 正方体模型实例计算分析  30-31
    3.3.2 球型模型实例计算分析  31-32
    3.3.3 两种模型最大破碎力的比值  32-33
  3.4 碰撞接触面的大小对最大破碎力的影响  33
  3.5 正方体模型冲击时间研究  33-35
  3.6 捶板齿形角度研究  35-37
  3.7 转子体的受力分析  37-39
  3.8 本章小结  39-40
第四章转子系统模态分析  40-57
  4.1 转子系统模态分析的意义及方法  40
    4.1.1 转子模态分析的意义  40
    4.1.2 转子动力学的研究方法  40
  4.2 模态分析理论  40-41
  4.3 转子系统结构参数分析  41-42
  4.4 转子系统有限元模态分析模型  42-45
    4.4.1 转子结构的整体简化  42-43
    4.4.2 轴承的简化  43-44
    4.4.3 转子模态分析模型的建立  44-45
    4.4.4 单元类型和材料属性的选择  45
  4.5 结构参数变化对转子低阶频率的影响  45-53
    4.5.1 锤板块数对转子系统频率的影响  46-48
    4.5.2 转子架间距对转子系统频率的影响  48-50
    4.5.3 转子架半径对转子系统频率的影响  50-52
    4.5.4 转子架半径和间距对转子系统频率的影响  52-53
  4.6 转子结构振型分析  53-56
  4.7 本章小结  56-57
第五章转子系统实验模态分析  57-70
  5.1 实验模态分析概念及与有限元模态分析的联合应用  57-58
    5.1.1 实验模态分析概念  57
    5.1.2 实验模态分析与有限元模态分析的联合应用  57-58
  5.2 实验模态分析基本原理  58-61
  5.3 激振方式与支撑方式  61-62
    5.3.1 激励方式的分类  61
    5.3.2 激励信号的分类  61
    5.3.3 试件支承方式的选定  61-62
  5.4 激励点的选择原则  62
  5.5 测试分析方法  62-66
    5.5.1 实验目的及仪器  62-63
    5.5.2 QLVC-ZSA1型振动分析仪  63-64
    5.5.3 测试方法  64-66
  5.6 实验结果分析  66-69
  5.7 本章小结  69-70
第六章总结与展望  70-72
  6.1 全文总结  70-71
  6.2 展望  71-72
参考文献  72-76
攻读学位期间主要成果  76-78
致谢  78-79
附件1 自由状态下频率  79-81
附件2 弹性约束下频率  81-82

反击式破碎机转子系统动力学及其动态特性的研究

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