立式振动磨机的运动分析与设计

发布时间：2017-09-03 18:19

  本文关键词：立式振动磨机的运动分析与设计

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【摘要】：矿物试样的分析是采矿和选矿过程中的重点,矿用试样的破碎和细磨是必不可少的一个环节。我国的矿用试样设备水平相对落后,目前矿用试样设备理论基础和研发应用均不能满足矿业发展的需求。振动磨机作为一种重要的矿用试样磨粉设备,也同样存在着机理研究薄弱、设计水平不高、使用维护成本较高的缺点。基于此,本文以立式振动磨机为研究对象,在其结构设计的基础上,分析其运动和力学状况,并进行试验研究,主要研究工作有以下四个方面：(1)在振动力学和断裂力学基础上,分析了立式振动磨机的磨粉机理,并针对振动磨机的偏心机构不同结构形式,提出了两种立式振动磨机方案。利用SolidWorks三维建模软件对两种磨机的偏心机构、钵体和磨介等结构进行了几何建模,并完成了虚拟装配,该模型为振动磨机运动分析提供了准确的数学模型。(2)利用虚拟样机技术,采用ADAMS软件对两种不同偏心机构的振动磨机三维模型进行简化和合并,建立了两种磨机的运动模型。并在此基础上,针对振动磨机的空载和有载情况,对钵体和磨介的位移、速度、加速度、能量和动能等运动性能进行仿真,并进行了对比分析。结果显示：载荷对钵体和磨介运动有一定影响。钵体运动形式主要是水平运动,垂直运动较小。磨介运动形式以水平碰撞运动和旋转运动为主,垂直翻转运动较少。在运动分析的基础上,根据总动能和平动动能分析了两种振动磨机运动类型分析,并据此确定了运动效果较佳的振动磨机类型。以上分析结果为立式振动磨机的设计提供了一定的理论基础。(3)在立式振动磨机运动分析的基础上,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,首先对立式振动磨机的核心元件——偏心机构进行了静力学分析,得到了偏心机构的应力和应变的分布云图。其次,对立式振动磨机偏心机构和偏心块进行了模态分析,得到了其振动频率和振型。最后,对立式振动磨机的偏心轴进行了疲劳分析,结果显示立式振动磨机的偏心机构完全满足实际动力学要求,是安全可靠的。同时也为振动磨机的试验分析提供了一定的理论依据。(4)在立式振动磨机的运动分析和力学特性分析基础上,确定了较优的设计方案,并在相关企业样机试制的基础上,对立式振动磨机的磨粉效果进行了测试,试验结果证明了所设计的立式振动磨机满足实际使用需要,与理论分析结果基本吻合。
【关键词】：立式振动磨机 三维建模 虚拟样机 运动分析 力学分析 有限元
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD453
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 课题背景和研究意义11-13
• 1.2 振动磨机国内外研究现状13-15
• 1.2.1 振动磨机国内研究现状13-14
• 1.2.2 振动磨机国外研究现状14-15
• 1.3 研究内容15-17
• 2 立式振动磨机的磨粉机理分析及结构设计17-27
• 2.1 物料破碎机理分析17
• 2.2 式振动磨机的机理分析17-19
• 2.3 立式振动磨机的结构设计19-26
• 2.3.1 方案设计19-20
• 2.3.2 机械传动系统设计20
• 2.3.3 偏心机构设计20-22
• 2.3.4 钵体和磨介设计22-23
• 2.3.5 主振弹簧设计23-24
• 2.3.6 气囊压杆装置设计24
• 2.3.7 三维建模及装配24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 立式振动磨机运动模型的建立27-35
• 3.1 ADAMS虚拟样机技术27
• 3.2 多刚体力学分析27-29
• 3.2.1 多刚体系统动力学模型27-28
• 3.2.2 立式振动磨机的接触动力学模型28-29
• 3.2.3 立式振动磨机多刚体动力学方程求解29
• 3.3 几何模型的建立29-32
• 3.3.1 坐标系的建立29-30
• 3.3.2 零部件几何模型的简化30-31
• 3.3.3 整机几何模型的总成31-32
• 3.4 约束和载荷的施加32-33
• 3.5 主振弹簧的施加33
• 3.6 其它模型的建立33-34
• 3.7 本章小结34-35
• 4 立式振动磨机的运动分析35-71
• 4.1 ADAMS/Postprocessor模块35
• 4.2 空载情况下钵体的运动分析35-44
• 4.2.1 位移分析36-37
• 4.2.2 速度分析37-39
• 4.2.3 加速度分析39-41
• 4.2.4 能量分析41-42
• 4.2.5 碰撞分析42-44
• 4.3 空载情况下磨介的运动分析44-52
• 4.3.1 位移分析44-45
• 4.3.2 速度分析45-47
• 4.3.3 加速度分析47-48
• 4.3.4 能量分析48-50
• 4.3.5 碰撞分析50-52
• 4.4 有载情况下钵体的运动分析52-60
• 4.4.1 位移分析52-53
• 4.4.2 速度分析53-55
• 4.4.3 加速度分析55-56
• 4.4.4 能量分析56-58
• 4.4.5 碰撞分析58-60
• 4.5 有载情况下磨介的运动分析60-68
• 4.5.1 位移分析60-61
• 4.5.2 速度分析61-63
• 4.5.3 加速度分析63-65
• 4.5.4 能量分析65-66
• 4.5.5 碰撞分析66-68
• 4.6 结论分析68
• 4.7 本章小结68-71
• 5 立式振动磨机偏心机构的有限元分析71-93
• 5.1 偏心机构分析的方法研究71
• 5.2 立式振动磨机偏心机构的静态结构分析71-77
• 5.2.1 静态结构分析基础71-72
• 5.2.2 偏心机构静态结构分析模型的建立72-74
• 5.2.3 载荷和约束的施加74-75
• 5.2.4 静态结构力学分析结果75-77
• 5.3 立式振动磨机偏心机构的模态分析77-82
• 5.3.1 模态分析基础77
• 5.3.2 偏心机构模态分析模型的建立77-78
• 5.3.3 载荷和约束的施加78
• 5.3.4 模态分析结果78-82
• 5.4 偏心块的模态分析82-85
• 5.4.1 模型的建立82
• 5.4.2 网格划分82-83
• 5.4.3 约束确定83
• 5.4.4 分析结果83-85
• 5.5 偏心轴的疲劳分析85-91
• 5.5.1 偏心轴的静力学分析85-89
• 5.5.2 偏心轴S-N曲线89-90
• 5.5.3 偏心轴疲劳分析90-91
• 5.6 本章小结91-93
• 6 立式振动磨机样机制作及试验研究93-99
• 6.1 试验样机93
• 6.2 试验制品93-94
• 6.3 测试内容及结果94
• 6.4 样品粒度分析94-98
• 6.5 立式振动磨机性能分析98
• 6.6 本章小结98-99
• 7 总结与展望99-101
• 7.1 总结99-100
• 7.2 展望100-101
• 致谢101-103
• 参考文献103-107
• 攻读硕士学位期间获得的科研成果107-109

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本文编号：786593