大型振動篩減振彈簧剛度反演及梁體動力學(xué)問題研究.pdf

1、煤炭是我國主要能源，而我國原煤質(zhì)量差、灰分和硫分高，直接燃燒造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費。選煤是最經(jīng)濟有效的煤炭清潔與高效利用辦法，而目前我國原煤入選比例仍遠(yuǎn)落后于發(fā)達國家水平。篩分是選煤的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，被廣泛應(yīng)用的篩分設(shè)備是振動篩。處理能力大、篩分效率高的大型振動篩(篩面寬度/橫梁跨度大于3.6m、篩分面積大于20m2)符合國家煤炭工業(yè)的發(fā)展需要，而實際中，大型振動篩頻繁出現(xiàn)橫梁斷裂和側(cè)板開裂等故障，可靠性差，難以滿足現(xiàn)代大型選煤廠的生

2、產(chǎn)要求，是制約我國煤炭大規(guī)模加工提質(zhì)的主要瓶頸。
　　針對上述大型振動篩可靠性難題，重點研究了大型振動篩減振彈簧剛度反演、內(nèi)焊筋板激振梁的動力學(xué)特性、篩分過程中承重梁(或加強梁)的振動問題及其表面裂紋特性和檢測方法，為大型振動篩結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與高可靠性設(shè)計、保障其安全高效運行提供理論支持。完成的主要工作和取得的研究結(jié)論歸納如下：
　　為實現(xiàn)振動篩減振彈簧的定量狀態(tài)識別，建立了描述振動篩減振彈簧故障的四點彈性支撐剛板動力學(xué)模型，

3、在構(gòu)建的自由振動響應(yīng)矩陣基礎(chǔ)上利用自由振動響應(yīng)進行了系統(tǒng)剛度矩陣的推導(dǎo)，進而通過剛度矩陣拆解實現(xiàn)了減振彈簧剛度的反演(SIbySMD)；開發(fā)了四點彈性支撐剛板減振彈簧剛度反演模擬系統(tǒng)(SSIFRP)，用于高信噪比的反演模擬；采用數(shù)值積分和信號處理方法獲得系統(tǒng)模擬響應(yīng)，并用于反演，對所提出原理進行了數(shù)值算例驗證；最后，在振動篩模型機上實驗測試說明了剛度反演方法的有效性。
　　為提高大型振動篩篩體可靠性，提出了在激振梁中心內(nèi)焊筋板來代

4、替?zhèn)鹘y(tǒng)的激振梁加厚或外焊筋條；根據(jù)區(qū)分經(jīng)典的Euler-Bernoulli梁(EB)和Timoshenko梁(TB)類型的幾何尺寸標(biāo)準(zhǔn)，提出了邊界連續(xù)條件的EB和TB組成的混合梁單元ETE；將內(nèi)焊筋板激振梁建模成多個ETE構(gòu)成的混合梁，分析了ETE中EB與TB的振動微分方程；推導(dǎo)了經(jīng)典邊界條件下混合梁的參數(shù)化頻率方程，提出了獲取內(nèi)焊筋板激振梁固有特性(固有頻率和振型)的數(shù)值算法，并進行了算例分析，其結(jié)果和有限元分析結(jié)果進行了比較驗證；最

5、后，通過實驗測試說明了所提混合梁模型的局限性。
　　為系統(tǒng)研究篩分過程大型振動篩承重梁(或加強梁)動力學(xué)特性并改進其設(shè)計方法，提出了篩分過程振動篩一般動力學(xué)模型；研究了篩體受物料作用下的各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機振動特性，發(fā)現(xiàn)了承重梁在篩分過程中，除了經(jīng)歷傳統(tǒng)的確定性側(cè)板激勵跟隨剛體平動(FRT)外，還承受確定性側(cè)板激勵彎曲振動(BV)和非確定性側(cè)板激勵軸向線性分布隨機剛體平動(ALRRT)；推導(dǎo)了基于Rayleigh法的BV運動和基于隨機

6、振動統(tǒng)計分析的ALRRT運動的計算公式，并基于此改進傳統(tǒng)的承重梁(或加強梁)端部受力情況的計算方法，數(shù)值算例和實驗測試結(jié)果表明了該改進方法較傳統(tǒng)方法的優(yōu)越性。
　　為構(gòu)建大型振動篩承重梁(或加強梁)表面裂紋檢測的理論基礎(chǔ)，研究了張開型表面貫穿和非貫穿裂紋空心矩形截面梁的相關(guān)特性：引入線彈性斷裂力學(xué)理論，設(shè)計了裂紋等效扭轉(zhuǎn)彈簧剛度的實驗測試裝置與方法，推導(dǎo)了表面貫穿和非貫穿裂紋空心矩形截面梁的裂紋等效扭轉(zhuǎn)彈簧剛度理論計算公式，并通過