废铅酸电池拆解的振动式分选机协同优化与研究

发布时间：2021-05-10 01:28

　　逐年累积的废铅酸蓄电池中含有大量的重金属铅,随意的废弃将对环境产生极大威胁,而原生铅资源作为其核心材料正在日益枯竭。从资源再生、环保和经济的角度,均充分体现了废铅酸蓄电池再生利用技术研究的重要意义。对比国内外研究现状,提出了一种有效处理后续熔炼过程出现造渣现象的预处理工艺,并针对工艺中废铅酸蓄电池的槽体与极群组的分离难题,展开振动式分选机的设计与协同优化研究,主要研究内容如下:（1）基于振动拆解理念和振动筛原型设计了振动式分选机,并通过初步样机试验获得了满足拆解需求的关键激振参数。但因共振产生的较大噪声,对振动式分选机的进一步改进和优化提出了要求。（2）从理论推导和虚拟样机仿真这两个角度展开振动式分选机的运动学分析,评估了机体和电池的运动轨迹、启停特性、局部振动特性及碰撞接触状态,并提出了利用幅频特性获取机体共振区间用于模态分析中评估共振情况的思路。（3）利用有限元技术对振动式分选机进行静动态特性分析,将静力学分析获得的结构强度与质量作为静态特性目标;将模态分析获得的第三阶固有频率作为动态特性目标,前两阶固有频率则作为动态特性约束;谐响应分析用于评估共振引起结构强度的危险状况。（4）以... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 振动拆解的研究现状
        1.2.2 振动式分选机原型的研究现状
        1.2.3 结构优化方法的研究现状
    1.3 研究内容与技术路线
第2章 振动式分选机的拆解理念与参数设计
    2.1 拆解对象分析
        2.1.1 铅酸电池结构组成
        2.1.2 铅酸电池物料属性
    2.2 切割翻转振动系统设计
    2.3 振动式分选机参数设计
        2.3.1 振动式分选机结构组成
        2.3.2 激振参数计算
    2.4 初步样机试验
    2.5 本章小结
第3章 振动式分选机的运动学分析
    3.1 振动面及电池的运动分析
        3.1.1 振动面的运动微分方程建立
        3.1.2 电池槽体的运动微分方程建立
        3.1.3 碰撞时电池槽体与极群组分离
    3.2 空载时振动式分选机运动学仿真分析
        3.2.1 虚拟样机的建立
        3.2.2 质心振动特性分析
        3.2.3 局部振动特性分析
        3.2.4 幅频特性分析
    3.3 负载时振动式分选机运动学仿真分析
        3.3.1 碰撞理论模型
        3.3.2 碰撞时虚拟样机设置
        3.3.3 电池运动特性仿真分析
        3.3.4 机体运动特性仿真分析
        3.3.5 碰撞接触状态分析
    3.4 本章小结
第4章 振动式分选机的静动态特性分析
    4.1 静态特性分析
        4.1.1 橡胶的超弹性本构模型
        4.1.2 建立静力学有限元模型
        4.1.3 极限工况下的静态特性
    4.2 模态分析
        4.2.1 固有频率与固有振型
        4.2.2 模态共振结果分析
    4.3 谐响应分析
    4.4 本章小结
第5章 振动式分选机的多目标协同优化
    5.1 多目标智能协同优化流程构建
        5.1.1 优化目标和设计变量
        5.1.2 静动态特性协同优化数学模型
        5.1.3 多目标智能优化流程
    5.2 灵敏度分析和试验设计
        5.2.1 设计变量选择
        5.2.2 目标对设计变量的灵敏度分析
        5.2.3 试验设计
    5.3 近似模型构建
        5.3.1 多项式响应面模型
        5.3.2 Kriging模型
        5.3.3 神经网络模型
        5.3.4 拟合效果检验
    5.4 数值优化分析
        5.4.1 NSGA-II遗传算法
        5.4.2 粒子群算法
        5.4.3 数值优化效果分析
    5.5 可靠性分析
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目



本文编号：3178408