大型振動(dòng)篩減振彈簧剛度反演及梁體動(dòng)力學(xué)問題研究.pdf

1、煤炭是我國(guó)主要能源，而我國(guó)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(fèi)。選煤是最經(jīng)濟(jì)有效的煤炭清潔與高效利用辦法，而目前我國(guó)原煤入選比例仍遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)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(dòng)篩。處理能力大、篩分效率高的大型振動(dòng)篩(篩面寬度/橫梁跨度大于3.6m、篩分面積大于20m2)符合國(guó)家煤炭工業(yè)的發(fā)展需要，而實(shí)際中，大型振動(dòng)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(guó)煤炭大規(guī)模加工提質(zhì)的主要瓶頸。
　　針對(duì)上述大型振動(dòng)篩可靠性難題，重點(diǎn)研究了大型振動(dòng)篩減振彈簧剛度反演、內(nèi)焊筋板激振梁的動(dòng)力學(xué)特性、篩分過程中承重梁(或加強(qiáng)梁)的振動(dòng)問題及其表面裂紋特性和檢測(cè)方法，為大型振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與高可靠性設(shè)計(jì)、保障其安全高效運(yùn)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(shí)現(xiàn)振動(dòng)篩減振彈簧的定量狀態(tài)識(shí)別，建立了描述振動(dòng)篩減振彈簧故障的四點(diǎn)彈性支撐剛板動(dòng)力學(xué)模型，

3、在構(gòu)建的自由振動(dòng)響應(yīng)矩陣基礎(chǔ)上利用自由振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)剛度矩陣的推導(dǎo)，進(jìn)而通過剛度矩陣拆解實(shí)現(xiàn)了減振彈簧剛度的反演(SIbySMD)；開發(fā)了四點(diǎn)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(hào)處理方法獲得系統(tǒng)模擬響應(yīng)，并用于反演，對(duì)所提出原理進(jìn)行了數(shù)值算例驗(yàn)證；最后，在振動(dòng)篩模型機(jī)上實(shí)驗(yàn)測(cè)試說明了剛度反演方法的有效性。
　　為提高大型振動(dòng)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?jiǎn)卧狤TE；將內(nèi)焊筋板激振梁建模成多個(gè)ETE構(gòu)成的混合梁，分析了ETE中EB與TB的振動(dòng)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(jìn)行了算例分析，其結(jié)果和有限元分析結(jié)果進(jìn)行了比較驗(yàn)證；最

5、后，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)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(dòng)篩承重梁(或加強(qiáng)梁)動(dòng)力學(xué)特性并改進(jìn)其設(shè)計(jì)方法，提出了篩分過程振動(dòng)篩一般動(dòng)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(jī)振動(dòng)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(lì)跟隨剛體平動(dòng)(FRT)外，還承受確定性側(cè)板激勵(lì)彎曲振動(dòng)(BV)和非確定性側(cè)板激勵(lì)軸向線性分布隨機(jī)剛體平動(dòng)(ALRRT)；推導(dǎo)了基于Rayleigh法的BV運(yùn)動(dòng)和基于隨機(jī)

6、振動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析的ALRRT運(yùn)動(dòng)的計(jì)算公式，并基于此改進(jìn)傳統(tǒng)的承重梁(或加強(qiáng)梁)端部受力情況的計(jì)算方法，數(shù)值算例和實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明了該改進(jìn)方法較傳統(tǒng)方法的優(yōu)越性。
　　為構(gòu)建大型振動(dòng)篩承重梁(或加強(qiáng)梁)表面裂紋檢測(cè)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(jì)了裂紋等效扭轉(zhuǎn)彈簧剛度的實(shí)驗(yàn)測(cè)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(jì)算公式，并通過