废金属破碎机破碎性能及关键部件疲劳寿命预测分析

发布时间：2017-10-17 12:26

  本文关键词：废金属破碎机破碎性能及关键部件疲劳寿命预测分析

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【摘要】：伴随着世界经济的高速发展,废旧汽车、家电等金属废弃物大量产生。废金属破碎生产线是当前最先进的废金属回收手段,破碎机主机作为废金属破碎回收过程中的关键装备,其破碎性能和疲劳寿命直接决定了破碎机的产能和可靠性。本文以PSX-2250型大功率废金属破碎机主机为研究对象,采用有限元仿真手段对破碎机主机的破碎过程进行研究,得出破碎参数对破碎性能的影响规律,并对关键部件的疲劳寿命进行了预测分析。本文主要工作如下:(1)建立了破碎机冲击模型,基于ANSYS/LS-DYNA对破碎过程进行了仿真分析,得到了锤头在破碎过程中受到的破碎力、危险点分布、应力-应变情况以及废金属的破碎面积等;同时研究了废钢板厚度、主轴转速对破碎性能的影响规律;并基于能量角度对破碎机的理论最大通过能力进行了估计,对破碎过程中的功率消耗做了分析。(2)利用有限元方法与试验手段对破碎机主轴辊进行了模态分析。首先基于有限元软件ANSYS workbench对主轴辊进行了仿真分析,得到主轴辊的低阶固有频率及振型;然后,利用LMS模态分析仪对主轴辊进行了试验模态分析,得到结构的试验模态参数,分析比对了两组结果的异同点,验证了有限元模型的正确性。(3)基于完整的破碎机主机模型进行了破碎过程仿真分析,对主轴进行了校核,得到了锤头、锤轴的危险部位载荷时间历程,采用雨流计数法程序进行了载荷谱的编制,结合科特多兰疲劳损伤法则对锤头、锤轴的疲劳寿命进行了估计,并与部件实际使用寿命进行了对比验证。
【关键词】：废金属破碎机 有限元仿真 破碎性能 模态分析 疲劳寿命
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH69
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 废金属破碎机概述12-18
• 1.2.1 破碎机国内外发展现状12-14
• 1.2.2 废金属破碎过程研究现状14-17
• 1.2.3 机械疲劳寿命预测技术现状17-18
• 1.3 主要工作内容18-20
• 第二章 废金属破碎性能仿真分析20-43
• 2.1 冲击破碎机理基础理论20-22
• 2.2 破碎机锤击模型的建立22-25
• 2.3 基于ANSYS/LS-DYNA的破碎过程仿真分析25-29
• 2.3.1 ANSYS/LS-DYNA软件介绍25
• 2.3.2 材料及单元模型定义25-26
• 2.3.3 网格划分26
• 2.3.4 边界条件及接触关系定义26-28
• 2.3.5 载荷定义28
• 2.3.6 求解设置28
• 2.3.7 K文件生成及修改28-29
• 2.4 后处理及分析29-33
• 2.5 破碎参数对破碎效果的影响规律研究33-39
• 2.5.1 钢板厚度对破碎性能的影响33-36
• 2.5.2 主轴转速对破碎性能的影响36-39
• 2.6 破碎机产能分析39-42
• 2.6.1 破碎机理论产能上限计算方法39-40
• 2.6.2 仿真数值分析40-42
• 2.7 本章小结42-43
• 第三章 主轴辊模态分析43-55
• 3.1 模态分析基础理论43-44
• 3.2 主轴辊有限元模态分析44-46
• 3.2.1 有限元建模44-45
• 3.2.2 载荷及边界定义45-46
• 3.2.3 后处理及结果查看46
• 3.3 主轴辊试验模态分析46-53
• 3.3.1 实验方法及设备46-48
• 3.3.2 实验步骤48-51
• 3.3.3 实验数据处理51-53
• 3.4 仿真与试验结果对比分析53-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第四章 废金属破碎机关键部件疲劳寿命预测55-71
• 4.1 疲劳累积理论55-58
• 4.1.1 线性疲劳累积损伤理论55-57
• 4.1.2 修正的线性疲劳累积损伤理论57-58
• 4.1.3 双线性疲劳损伤理论58
• 4.2 疲劳寿命分析方法58-60
• 4.2.1 名义应力法59
• 4.2.2 局部应力应变法59
• 4.2.3 破碎机关键部件寿命评估流程59-60
• 4.3 破碎机关键载荷时间历程求解60-64
• 4.3.1 破碎机主轴模型的建立及简化60-61
• 4.3.2 破碎机主要仿真参数设置61-63
• 4.3.3 后处理及计算结果63-64
• 4.4 基于雨流计数法的载荷处理64-69
• 4.4.1 雨流计数法的计数规则65-67
• 4.4.2 载荷时间历程统计结果67-69
• 4.5 疲劳寿命计算69-70
• 4.5.1 废金属破碎机锤头疲劳寿命计算69
• 4.5.2 废金属破碎机锤轴疲劳寿命计算69-70
• 4.5.3 计算寿命分析70
• 4.6 本章小结70-71
• 第五章 总结与展望71-72
• 5.1 总结71
• 5.2 展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文77

【参考文献】

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本文编号：1048846