机电耦合的振动筛系统动力学特性研究

发布时间：2017-07-16 07:05

  本文关键词：机电耦合的振动筛系统动力学特性研究

  更多相关文章： 单轴圆振筛 动力学建模 机电耦合 瞬态动力学分析 正交试验

【摘要】：振动筛设备在目前的各个工业部门都得到广泛应用,由于其动力学特性在很大程度上影响到了设备的筛分效率和使用寿命,故成为业界研究的重点;目前大多数的建模方法主要关注其在对称平面内的动力学状况,但往往现实中由于设计和制造能力的限制而产生的误差,生产出的振动筛的运动是较复杂的空间运动,故建立空间中的振动筛运动数学模型并进行仿真研究是有必要的;单轴圆振筛是典型的振动筛分设备,也是企业研发的首选,本文对一款3YKR型圆振筛进行动力学特性研究,运用刚体动力学、理论力学等方法对该圆振筛建立了空间中的力学模型和数学模型,并结合电机拖动的理论建立了机电耦合模型,并进行了仿真,同时进行了有限元分析和运用正交试验进行了优化,具体完成的工作如下:1.针对该圆振筛的具体结构建立了其在空间中的力学模型,运用刚体动力学和理论力学理论分别建立了达伦贝尔原理和拉格朗日方程下的空间运动动力学数学模型,运用Matlab/Simulink对达伦贝尔原理下的模型进行了数值仿真,观察了在电动机转速恒定下的圆振筛平移和扭摆的位移情况和它的运动轨迹,该模型为建立机电耦合模型奠定了基础。2.总结了机电系统机电耦合建模的常用方法,运用电机拖动的理论建立了异步电动机数学模型,对机械部分动力学模型运用转速等动力学参数进行负载转矩的折算,通过转速、转矩相耦合,建立了电机-圆振筛的Matlab/Simulink仿真模型;进行电动机起动、制动过程的仿真,观察电磁转矩,输出转速的变化情况和圆振筛的运动情况,得到了圆振筛起动、停车过程的瞬态幅值和运动状况,为减少圆振筛的瞬态幅值和起停时间提供了研究基础。3.对圆振筛三维模型进行了合理的简化,建立了ANSYS/Workbench有限元模型,根据实际情况选择了合适的材料,进行了合理的接触、连接、载荷的设置后,对圆振筛进行了模态分析和结构瞬态动力学分析,得到了前10阶模态和固有频率、主振型,应力、形变的变化云图,验证了数值仿真模型的可靠性,校验了设计强度的可靠性。4.在动力学建模仿真过程中,本文对圆振筛的相关动力学参数进行了查找和估算,所采用的计算方法为圆振筛参数设计和元件选型提供了依据。5.确定了圆振筛设计中所关心的指标,选取关键的动力学参数和经验数值组成因素水平表,运用仿真模型进行了正交试验,得出了各个动力学参数对圆振筛生产效率和对地基动载荷的影响主次排序和两个最优组合,经过合理的分析和再次试验得到了最优组合的选择方案,为设计师对动力学参数进行选择和设计提供了方法和依据。
【关键词】：单轴圆振筛 动力学建模 机电耦合 瞬态动力学分析 正交试验
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH237.6
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 振动筛设备简介10-12
• 1.2 振动筛国内外研究现状12-16
• 1.2.1 国内研究现状13-15
• 1.2.2 国外研究现状15-16
• 1.3 研究目的和意义16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第2章 圆振筛动力学建模仿真分析18-37
• 2.1 振动系统动力学建模理论18-23
• 2.1.1 牛顿法18
• 2.1.2 达伦贝尔原理法18
• 2.1.3 拉格朗日法18-19
• 2.1.4 其它概念19-23
• 2.2 圆振筛主要动力学参数计算23-25
• 2.2.1 参振质量的计算23-24
• 2.2.2 弹簧刚度的计算24
• 2.2.3 等效阻尼的计算24-25
• 2.2.4 电动机所需功率的计算25
• 2.2.5 传给地基的动载荷的计算25
• 2.3 圆振筛动力学模型的建立25-31
• 2.3.1 圆振筛力学模型初步建立25-26
• 2.3.2 达伦贝尔方法建立圆振筛数学模型26-28
• 2.3.3 拉格朗日方法建立圆振筛数学模型28-31
• 2.4 数值仿真31-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 机电耦合的圆振筛建模仿真分析37-54
• 3.1 机电耦合建模的基本方法37-41
• 3.2 机电耦合模型的建立41-47
• 3.3 起动阶段数值仿真47-50
• 3.4 停车阶段数值仿真50-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 圆振筛结构有限元分析54-67
• 4.1 圆振筛有限元分析简介54-59
• 4.2 圆振筛模态分析59-62
• 4.3 圆振筛瞬态动力学分析62-66
• 4.3.1 重力的设置62-63
• 4.3.2 阻尼的设置63-64
• 4.3.3 激振力的设置64-65
• 4.3.4 结果分析65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第5章 圆振筛仿真试验设计及优化67-75
• 5.1 圆振筛仿真试验方法设计67-68
• 5.2 圆振筛正交试验设计步骤68-70
• 5.3 试验数据总结和动力学参数优化70-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第6章 全文总结与展望75-77
• 6.1 全文总结75
• 6.2 展望75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-82
• 附录A 在学期间发表的学术论文及研究成果82-83

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本文编号：547458