上懸式離心機主軸系統(tǒng)動力學(xué)特性研究.pdf

1、上懸式離心機是制糖企業(yè)的核心設(shè)備，是一種利用離心力將固體和液體分離的旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備。在制糖工業(yè)中，其主要功能是將蔗糖晶體與糖膏分離。為了提高工作效率，常需要提高離心機轉(zhuǎn)速，然而隨著轉(zhuǎn)速的提高，離心機的振動越發(fā)強烈，并嚴重影響到制糖設(shè)備的安全性，究其原因是對上懸式離心機振動機理的研究還很不深入，對上懸式離心機的機電耦合和液固耦合等深層次問題也未作詳細探討，這些理論問題已成為束縛開發(fā)高效率制糖設(shè)備的瓶頸。在這種情況下，對上懸式離心機動力學(xué)特性

2、等深層次問題的研究顯得十分重要，這也是本文的主要研究目的。本文研究的主要內(nèi)容包括:
　　從機電耦合和液固耦合的角度出發(fā)，應(yīng)用有限元法建立包含電磁參數(shù)、機械結(jié)構(gòu)參數(shù)和糖膏流體參數(shù)的上懸式離心機主軸系統(tǒng)非線性動態(tài)方程。首先，根據(jù)電動機轉(zhuǎn)子存在振動偏心的機電耦合關(guān)系，引入氣隙磁場能函數(shù)，構(gòu)建以電動機橫振和軸向振動為節(jié)點位移的電動機有限元模型;其次，以主軸的橫振和軸向振動為節(jié)點位移，用梁單元構(gòu)建主軸有限元模型;然后，考慮糖膏與轉(zhuǎn)籃的相互耦

3、合作用，用三角形板單元構(gòu)建離心機轉(zhuǎn)籃有限元模型，同時為了更好的表達流體型函數(shù)，用六節(jié)點的三棱柱單元構(gòu)建糖膏有限元模型;根據(jù)主軸與轉(zhuǎn)籃下底板的聯(lián)結(jié)方式，用彈性厚板曲邊單元構(gòu)建轉(zhuǎn)轂有限元模型;最后，在電動機單元、主軸單元、轉(zhuǎn)籃單元和轉(zhuǎn)轂單元的基礎(chǔ)上，應(yīng)用有限元法建立上懸式離心機主軸系統(tǒng)的機電液耦合動力學(xué)方程。
　　在上懸式離心機主軸系統(tǒng)耦合動力學(xué)方程的基礎(chǔ)上，分析液固耦合和機電耦合對上懸式離心機主軸系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響，探究上懸式離心

4、機主軸系統(tǒng)動態(tài)特性與系統(tǒng)參數(shù)與之間關(guān)系，得到一些有益的結(jié)論。研究表明，在工作狀態(tài)下，考慮轉(zhuǎn)籃和糖膏的流固耦合作用將使系統(tǒng)的固有頻率有所下降，且流固耦合項對系統(tǒng)的前3階固有頻率影響較小，而對4階以后的固有頻率影響相對較大;機電耦合對系統(tǒng)固有頻率有不同程度的影響。
　　以大型上懸式離心機主軸系統(tǒng)為研究對象，針對受到由于物料分布不均及轉(zhuǎn)籃偏心引起的激勵作用下的上懸式離心機主軸系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)進行仿真分析，從而驗證本文理論研究的可行性和有效