液压圆锥破碎机破碎力识别及关键件结构优化

发布时间：2017-10-03 13:29

  本文关键词：液压圆锥破碎机破碎力识别及关键件结构优化

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【摘要】：液压圆锥破碎机作为工业选矿的重要设备而广泛应用。圆锥破碎机破碎力的大小影响了整个设备的工作性能,破碎力的研究对于整机的动力学性能分析和关键部件的磨损及寿命预测的意义重大。此外,圆锥破碎机相关重要零部件的结构优化对改善设备性能、提高使用寿命等方面效果显著。本文以某型号液压圆锥破碎机为研究对象,主要研究了以下几个方面的内容:考虑到力流的接触传递,遵循模型简化以及单元选取的一般原则,建立整机破碎机有限元模型,设置合理的约束、边界条件、载荷工况以及子部件间的连接方式;简要叙述了振动信号分析与处理的一般流程与方法,利用OROS信号采集设备完成了不同工况下破碎机支承环振动加速度信号的现场采集,并基于轮次法和短时傅里叶变换完成了原始信号的平稳性检验和时频分析,进而确定信号的时域区间,之后设计滤波器完成信号的带通滤波以及振动信号的时域处理,作为有限元求解的输入;提出了一种新的破碎力识别方法,即基于整机有限元模型以及处理之后的不同工况下实测加速度信号完成破碎力计算公式的推导以及破碎力时域信号识别,并与功率法所求的破碎力进行对比验证,结果证明了本论文破碎力识别方法的合理性与准确性,之后基于识别的破碎力对系统的运动特性进行了判断;基于整机分析,建立设计参数和目标函数之间的响应面模型,采用遗传算法和粒子群优化算法对圆锥破碎机关键零部件主轴衬套、偏心衬套的最大Von Mises应力进行了优化,与有限元模型的计算结果进行了对比,验证利用响应面方法对大型设备结构进行优化的可行性,之后采用线性加权求和法实现了主轴衬套与偏心衬套的结构多目标优化。
【关键词】：液压圆锥破碎机 信号分析及处理 破碎力识别 响应面方法 结构优化多目标优化
【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】：TD451
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注释表13-14
• 缩略词14-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 选题背景及意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-19
• 1.2.1 破碎力研究现状16-18
• 1.2.2 结构优化设计研究现状18-19
• 1.3 课题来源及研究目标19-20
• 1.4 论文章节安排20-22
• 第二章 液压圆锥破碎机整机有限元模型22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 液压圆锥破碎机设备简介22-25
• 2.2.1 设备工作原理22-23
• 2.2.2 设备主要组件23-25
• 2.3 有限元模型简化及单元类型选择25-28
• 2.3.1 有限元模型简化及单元选择相关原则25-26
• 2.3.2 各组件模型简化26-27
• 2.3.3 整机模型网格划分27-28
• 2.4 破碎机整机有限元模型28-31
• 2.4.1 边界条件28-29
• 2.4.2 液压缸预紧力29
• 2.4.3 部件间接触或胶粘连接29-30
• 2.4.4 有限元模型质量属性检验30-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第三章 振动加速度信号的分析及处理33-47
• 3.1 引言33-34
• 3.2 振动信号采集34-36
• 3.2.1 传感器测点布置34-35
• 3.2.2 信号采集系统35
• 3.2.3 不同工况下加速度信号采集35-36
• 3.3 加速度信号分析36-42
• 3.3.1 基于轮次法的信号平稳性检验及结果36-40
• 3.3.2 基于STFT法的信号时频分析及结果40-42
• 3.4 加速度信号数字滤波42-45
• 3.4.1 数字滤波的频域方法42-43
• 3.4.2 带通滤波结果43-45
• 3.5 振动信号时域处理45-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第四章 液压圆锥破碎机破碎力时域信号识别47-59
• 4.1 引言47
• 4.2 破碎力求解相关理论47-49
• 4.3 破碎力时域信号识别49-52
• 4.3.1 破碎力识别原理49-50
• 4.3.2 不同工况下破碎力识别结果统计50-52
• 4.4 破碎力计算公式推导52
• 4.5 破碎力时域信号及结果对比验证52-54
• 4.5.1 破碎力时域信号52-53
• 4.5.2 破碎力识别结果验证53-54
• 4.6 系统运动特性判断54-57
• 4.6.1 静态分析与瞬态动力学分析相关理论54-55
• 4.6.2 静态分析与瞬态动力学分析结果对比55-57
• 4.7 本章小结57-59
• 第五章 基于整机分析的液压圆锥破碎机关键件结构优化59-83
• 5.1 引言59-60
• 5.2 响应面方法60-65
• 5.2.1 响应面方法的基本理论60-62
• 5.2.2 试验设计方法62-64
• 5.2.3 响应面建模方法的评价指标64-65
• 5.3 结构优化设计方法65-70
• 5.3.1 结构优化设计流程65
• 5.3.2 结构优化问题的建模65-66
• 5.3.3 优化设计算法66-70
• 5.4 动锥部分隐式非线性分析70-73
• 5.4.1 接触非线性问题的描述70-71
• 5.4.2 接触非线性问题的数值解法71-72
• 5.4.3 关键零部件主轴衬套和偏心衬套仿真分析结果72-73
• 5.5 关键零部件结构优化73-79
• 5.5.1 优化设计过程74
• 5.5.2 主轴衬套结构优化设计结果及验证74-76
• 5.5.3 偏心衬套结构优化设计结果及验证76-79
• 5.6 结构多目标优化79-81
• 5.6.1 多目标优化设计理论及方法79-80
• 5.6.2 多目标优化结果80-81
• 5.7 本章小结81-83
• 第六章 总结与展望83-85
• 6.1 本文研究工作总结83
• 6.2 后续研究工作展望83-85
• 参考文献85-90
• 致谢90-91
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文91-92
• 附件192-93

【参考文献】

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本文编号：965485