大型焦炉推焦杆振动特性及振动机理研究

发布时间：2020-08-02 22:38

【摘要】：焦炉生产不仅是煤综合利用的重要基础,也是冶金工业重要的组成部分,在经济运行中占有极为重要的地位。然而,推焦杆在推焦过程中的振动问题不仅影响焦炉正常生产、推焦设备的使用寿命,甚至引发焦饼坍塌,因此必须找到推焦杆振动原因。本文通过理论研究、仿真分析、试验验证的分析方法对推焦杆振动特性及振动机理展开研究,找到引发推焦杆振动的根本原因,为后续减振措施提供理论依据。本文主要研究内容如下:(1)分析推焦杆在推焦过程中的工作特点及受力情况,通过推焦电流变化量推导出不同位移段的推焦阻力,并建立推焦杆在推焦过程中的振动力学模型。通过理论分析推导出推焦杆振动临界速度,结合推焦杆的工作特点,得出推焦杆振动主要发生在滑履进入炭化室后,滑履底部与炭化室地面间发生接触摩擦,接触面间静、动摩擦系数差值较大是引发推焦杆振动的根本原因。(2)通过结构动力学特性仿真分析静、动摩擦系数差值、系统刚度及阻尼对推焦杆稳定性的影响规律,发现静、动摩擦系数差值对推焦杆振动影响最大,且推焦杆不受摩擦力作用时,运行较稳定,没有明显的振动发生,而受到摩擦力作用后,推焦杆发生剧烈振动,说明静、动摩擦系数差值较大是引发推焦杆振动的根本原因,从而验证理论分析的结论。为分析推焦杆振动特性,对推焦杆结构进行模态分析,得到结构低频振动频率。(3)分别通过傅立叶变换、短时傅立叶变换、基于经验模态分解(EMD)的Hierbert-Huang变换和复Morlet连续小波变换对推焦杆振动信号进行时频分析,发现信号经过短时傅立叶变换后,具有较好的时频分辨率,可以较准确提取出信号的振动频率-时间-幅值信息。时域及时频分析结果表明:推焦杆振动主要发生在滑履进入炭化室后,由于剧烈变化摩擦力的影响,推焦杆发生爬行振动,验证理论分析的结论。(4)推焦过程中,由于推焦头与炭化室地面间存在4.5cm的间隙导致极少量焦炭未被推出炭化室,在压力作用下形成粉末,从而形成滑履底部、焦粉、炭化室地面(耐火砖)三体摩擦接触面。为进一步明确推焦过程中接触面摩擦与振动的关系,通过摩擦学试验对钢、焦粉、耐火砖三体接触面摩擦学特性展开研究,揭示接触面微观作用机理,焦粉颗粒对接触面的影响规律,并进一步揭示摩擦表面润滑状态、摩擦系数、振动之间的必然联系,从而验证理论分析的结论:静、动摩擦系数差值较大是引发推焦杆振动的根本原因。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF061
【图文】：

为保证焦炉正常生产，配有成套的超大型设备，该成套设备主要包括：装煤车、推焦车、拦焦车、熄焦车，其中，推焦车是焦炉生产的核心设备。焦炉生产现场推焦车如图1-1所示。图 1-1 推焦车Fig.1-1 Coke pushing car推焦车的功能主要包括：打开和关闭焦炉炭化室的炉门，从炭化室中推出焦炭，清洁炉框等工作，其结构主要包括：取门装置、走行装置、推焦装置、炉框清洁装置等结构，其中，推焦装置是推焦车的核心部件。推焦装置主要由推焦杆、支座和传动系统组成，其中，推焦杆通过推焦头将焦炭从炭化室推出，经过拦焦机的导焦栅，最终导入导

推焦车是焦炉生产的核心设备，而推焦装置是推焦车的核心部件。通过 UG 软件建立的推焦车模型如图2-1 所示。推焦装置主要由推焦杆、支座和传动装置组成，电机通过减速器驱动齿轮带动推焦杆上的齿条进入和退出炭化室。推焦杆模型如图 2-2 所示。图 2-1 推焦车模Fig.2-1 Model of the coke pushing ram

颤振的力学模

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本文编号：2779165