基于双电机协同驱动弛张筛面的动态特性研究

发布时间：2020-11-19 14:59

　　 弛张筛以其能耗低、噪声小、筛分效率高等优点广泛应用于潮湿细粒煤炭干法深度筛分作业,但传统弛张筛分设备均采用单激励源,处于该激励方式下的浮动筛框是通过弹簧阻尼做受迫振动。其存在的不足之处是筛机振幅会根据来料量大小发生变化,难以实现对内外筛框振幅的分别调控。此外,在弛张筛筛面的研究方面,目前不能采用数值模拟方法将煤炭颗粒与柔性筛面进行耦合分析,所以颗粒在弛张筛面上的运动行为和动态筛分性能尚不明确。为了保证弛张筛具有稳定的筛分效率,同时为了进一步提高潮湿细粒煤炭的筛分效果和揭示弛张筛面的动态性能,本文以双电机驱动弛张筛为研究对象,采用动力学-离散元耦合分析方法,对筛机-筛板-颗粒耦合模型进行了动力学分析。论文主要工作如下:(1)根据拉格朗日方程建立了双轴双质体三自由度动力学模型,求解出了受迫振动的稳态复数解,确定出了近共振区域的工作频率;研究了稳定工况下偏心轴相位差对双筛框振动相位差的影响;利用RecurDyn对双电机弛张筛系统进行了计算从而验证了上述模型的合理性。(2)利用ANSYS建立了弛张筛面的有限元模型,分析了设计参数对筛面振动的影响,导入多体动力学软件建立了筛机-筛板的刚柔耦合模型,对柔性筛面进行了动力学分析,并与弹性压杆模型进行了对比;研究了弹性筛面挠曲形态和张紧量对筛面运动行为的影响。(3)基于刚柔耦合模型,分别对单颗粒和颗粒群在筛面上的运动轨迹、跳动规律进行了研究。采用线性分段插值计算方法对柔性筛板进行了近似柔性化处理,通过与悬链线曲线函数进行比较从而确定了该方法的准确性和可靠性。在筛分过程的研究中引入了离散单元法,建立了(Discrete Element Methods-Multiple Body Dynamics)DEM-MBD耦合模型,研究了筛机的振动参数对筛分效率、处理量和颗粒的抛射强度的作用规律。本文的研究工作和结论,可以为弛张筛筛面的动力学分析,潮湿细粒煤的抛射、碰撞规律的揭示以及双激励源协同控制算法提供理论依据和参考。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD452
【部分图文】：

设计的单边驱动式弛张筛[5]是将固定筛框安装在机架上，其传动轴只带动一个筛框运动。除了图 1-1(a)中 LIWELL 型弛张筛外，鞍山机械厂的 CZS 型弛张筛也属于这类。该类弛张筛由内、外两个独立的筛框通过支撑弹簧板连接，此外，Torwell 型弛张筛是利用摆杆的线性往复运动来带动筛板做弛张运动的[6]。上述驱动方式决定了浮动筛框和固定筛框相位是绝对一致的，但相邻筛板是否按照理想状态做弛张运动却难以保证。(2) 惯性式弛张筛如图 1-1(b)所示，奥地利的宾得弛张筛和美国的伯特利弛张筛是最常见的惯性驱动式弛张筛。此类弛张筛由电机带动偏心块做圆周运动，被称之为基本振动，浮动筛框通过剪切弹簧在固定筛框的带动下做椭圆轨迹的运动，这个运动被称为附加振动。电机有多个激励部位：激励固定筛框和激励浮动筛框[7]，又可分为单激励和双激励两种；如OSCILLA 型弛张筛，其通过偏心激振器的运动带动浮动筛框，使浮动筛框带动筛板作垂直于固定筛框的运动，从而实现弛张的效果[8]。

图 2-2 聚氨酯筛板的两种不同安装方式Fig.2-2 Two different installation methods of polyurethane screen platesSTA 剪切弹簧简介STA 剪切弹簧是由一对橡胶弹性组件连接而成的，这对橡胶弹性组件分别的两端，同时处于悬杆两端铰接位置的橡胶弹性组件又被分别固定在两个筛框通过悬杆带动浮动筛框往复摆动，从而带动筛面做弛张运动。ROSTA件相对于剪切橡胶弹簧，能更好地防止浮动筛框横向摆动，从而提高了筛性。图 2-3 表示了 ROSTA 剪切弹簧组件的结构组成及其安装位置，每个由 4 个预压缩的橡胶内置物、1 个方形旋转中心和外壳构成。在外壳和方采用橡胶内置物进行紧密填充，方形旋转中心沿几何中心呈规则放置。整内置物内部分子摩擦作用下能较好地降低和缓解冲击或振动，同时组件在作用下消除了金属间的相对摩擦，所以工作时该组件能够集减振器、轴承

Fig.2-2 Two different installation methods of polyurethane screen plates.1.2 ROSTA 剪切弹簧简介ROSTA 剪切弹簧是由一对橡胶弹性组件连接而成的，这对橡胶弹性组件分别安装悬杆的两端，同时处于悬杆两端铰接位置的橡胶弹性组件又被分别固定在两个筛框。固定筛框通过悬杆带动浮动筛框往复摆动，从而带动筛面做弛张运动。ROSTA 橡弹性组件相对于剪切橡胶弹簧，能更好地防止浮动筛框横向摆动，从而提高了筛机运的平稳性。图 2-3 表示了 ROSTA 剪切弹簧组件的结构组成及其安装位置，每个橡胶性组件由 4 个预压缩的橡胶内置物、1 个方形旋转中心和外壳构成。在外壳和方形旋物之间采用橡胶内置物进行紧密填充，方形旋转中心沿几何中心呈规则放置。整个组在橡胶内置物内部分子摩擦作用下能较好地降低和缓解冲击或振动，同时组件在橡胶置物的作用下消除了金属间的相对摩擦，所以工作时该组件能够集减振器、轴承和弹等功能于一体，实现张紧或推、拉等多种功能。固定筛框
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本文编号：2890137