基于有限元法的高频振动筛振动特性研究

论文摘要

振动筛作为一种振动幅度小、筛分效率高的物料分级和筛选设备被广泛应用于冶金、建材、石油、煤炭、化工等重工业,在烟草等轻工行业也有较大占有率。高频振动筛在生产过程中不仅受到物料的冲击,还长期受较大交变载荷的作用,因此经常出现结构破坏,工作寿命短等问题。秦皇岛烟草机械公司生产的GPS(12)254.0型高频振动筛在烟叶筛分过程中同样存在筛分效率低、工作寿命短、开机噪声大等一系列问题。本课题以该型高频振动筛为研究对象,开展其振动特性的研究。本文利用虚功原理和拉格朗日方程建立高频振动筛的运动微分方程并求得其固有频率。结合ANSYS壳单元、质量单元、杆单元和6种不同截面形状的梁单元来模拟高频振动筛各结构,并编写APDL命令流建立该型高频振动筛的有限元模型。在此基础上利用有限元法求得高频振动筛上筛体和整体结构的固有振动特性,结合手动锤击法得到振动筛的实验模态,并与有限元法提取到的固有频率进行对比。同时对高频振动筛结构进行振动响应分析,得到该型振动筛工作状态下的位移、应力响应,并进行校核。通过分析发现,振动筛整体的固有频率和动应力均不满足安全生产的要求,经反复论证,增加高频振动筛筛体组件梁的腹板和底板厚度,对改进后的结构进行动力学分析,结果显示,模型修改后各阶模态频率已远离其工作频率,动应力也由原来的81.184MPa降至46.279MPa,基本满足了设计要求。最后,本文结合前期的研究成果,开展高频振动筛的静强度分析,并利用ANSYS疲劳模块对高频振动筛的重点位置进行疲劳寿命预测。本文基于有限元法对高频振动筛的振动特性进行探究,并对结构进行了改进优化,对今后此型振动筛的振动参数优化工作提供有力参考,也对我国振动筛的设计制作具有一定的借鉴价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题的研究背景及意义
•   1.2 国内外筛分机械的发展现状及趋势
•     1.2.1 国内外筛分机械的发展现状
•     1.2.2 振动筛的发展趋势
•   1.3 振动筛的分类及影响筛分效率的主要因素
•     1.3.1 振动筛的分类
•     1.3.2 影响筛分效率的主要因素
•   1.4 技术路线
• 第2章 高频振动筛力学模型的建立及振动参数计算
•   2.1 高频振动筛的主要结构及工作原理
•     2.1.1 振动筛主要结构
•     2.1.2 工作原理
•   2.2 高频振动筛力学模型的理论计算
•     2.2.1 多自由度弹簧振动系统运动微分方程的建立
•     2.2.2 高频振动筛的运动微分方程的建立
•   2.3 高频振动筛振动特性参数计算
•     2.3.1 振动筛主要技术参数
•     2.3.2 高频振动筛的固有频率
•   2.4 本章小结
• 第3章 高频振动筛有限元模型的建立
•   3.1 有限元基本理论
•     3.1.1 有限元法概述
•     3.1.2 结构动力学中的有限元法
•   3.2 有限元建模的一般步骤
•   3.3 振动筛有限元模型的建立
•     3.3.1 单元类型的选择
•     3.3.2 材料属性的定义
•     3.3.3 高频振动筛的有限元模型
•   3.4 本章小结
• 第4章 高频振动筛动力学分析
•   4.1 高频振动筛的模态分析
•     4.1.1 模态分析的概念
•     4.1.2 模态分析的基本理论
•     4.1.3 ANSYS模态计算方法
•     4.1.4 上筛体模态分析
•     4.1.5 高频振动筛整体模态分析
•   4.2 高频振动筛模态实验分析与验证
•     4.2.1 锤击法的实验流程
•     4.2.2 实验方案设计
•     4.2.3 实验过程
•     4.2.4 高频振动筛实验结果分析与验证
•   4.3 高频振动筛的振动响应分析
•     4.3.1 振动响应的计算方法
•     4.3.2 振动响应求解与结果分析
•   4.4 高频振动筛的结构优化改进
•     4.4.1 改进方案
•     4.4.2 结构改进后振动筛模态分析
•     4.4.3 结构改进后振动筛振动响应分析
•   4.5 本章小结
• 第5章 高频振动筛疲劳寿命预测
•   5.1 疲劳的基本理论
•     5.1.1 疲劳的定义与分类
•     5.1.2 抗疲劳设计方法
•     5.1.3 S-N曲线及其影响因素
•   5.2 高频振动筛静强度分析
•   5.3 高频振动筛疲劳寿命预测
•     5.3.1 ANSYS疲劳分析步骤
•     5.3.2 ANSYS疲劳分析
•   5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 梁阳阳

导师: 杜国君

关键词: 振动筛,有限元法,结构改进,模态分析,振动响应分析,疲劳寿命

来源: 燕山大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,力学,工业通用技术及设备

单位: 燕山大学

分类号: O32;TB115

DOI: 10.27440/d.cnki.gysdu.2019.000069

总页数: 63

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