大型懸掛式慣性振動設備若干關鍵問題研究.pdf

1、本文以大型懸掛式慣性振動設備——高方平篩為研究對象，針對其運轉過程中出現的有害振動和結構破壞，運用非線性彈性力學理論、交流電機瞬態(tài)分析理論和數值模擬技術對高方平篩柔性吊桿非線性彈性特性、系統(tǒng)整體動力學特性、起動和停車多場耦合瞬態(tài)過程、結構破壞原因和動態(tài)設計方法等關鍵問題進行了深入的研究和探索。為高方平篩這類懸掛式振動機械的動態(tài)分析、有害振動抑制和慣性激振裝置設計提供理論依據。主要內容如下:
　　1.針對大型懸掛式振動設備關鍵懸吊彈

2、性部件——柔性吊桿的非線性彈性特性進行了研究。建立了柔性吊桿軸向受力橫向大變形非線性梁力學模型。考慮梁軸線可伸長、大轉角和大變形導致的幾何非線性，并將力平衡方程建立在梁大變形的構形基礎上，得到了軸向受力橫向大變形梁非線性微分控制方程組。通過數值模擬，分析了軸向力、橫向力和梁兩端邊界條件對梁變形的影響規(guī)律;得到了柔性吊桿自由端橫向和軸向變形非線性彈性特性曲線，為懸掛式振動設備的動力學建模提供理論基礎。
　　2.提出了剛柔耦合的高方平

3、篩系統(tǒng)動力學建模方法。分析了四組吊桿束變形運動與篩體剛體運動的幾何約束關系，建立了慣性振動設備的非線性動力學模型，給出了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)振幅和低階固有頻率的計算方法。采用有限元方法，對系統(tǒng)進行了模態(tài)分析和動力學響應分析，并對篩體穩(wěn)態(tài)運轉狀態(tài)進行了測試，實驗結果驗證了理論分析。
　　3.針對高方平篩在起動階段存在的共振現象，對采用自調式慣性激振方式的系統(tǒng)起動多場耦合瞬態(tài)過程進行了研究?？紤]柔性吊桿束自由端橫向剛度非線性、異步電動機起動瞬態(tài)過

4、程和滾動軸承摩擦，建立了系統(tǒng)起動瞬態(tài)過程的剛、柔、電多場耦合數學模型。分析了原激振方式下起動瞬態(tài)共振的產生、發(fā)展和衰減過程，揭示了自調式激振方式對起動瞬態(tài)共振的抑制機理。在深入分析自調式激振裝置各參數對起動瞬態(tài)共振影響基礎上，提出了一種新的剛度可變自調式慣性激振方式，該激振方式不但能進一步減小起動階段最大瞬態(tài)振幅，還能降低減振效果對相關參數的敏感度，提高減振穩(wěn)健性。
　　4.針對高方平篩在停車階段存在的共振現象，對采用自調式慣性激

5、振的系統(tǒng)停車瞬態(tài)過程進行了數值模擬研究?？紤]異步電動機制動時機械特性，分析了原激振方式下停車瞬態(tài)共振的產生機理，揭示了自調式激振方式對停車瞬態(tài)共振的抑制機理和影響因素。研究了新型激振方式下系統(tǒng)停車瞬態(tài)過程，新型激振方式能同時使起動和停車階段瞬態(tài)共振獲得較好的抑制效果，為慣性振動機械瞬態(tài)共振的抑制提供了一種新思路。
　　5.對高方平篩的動強度和動態(tài)設計方法進行了研究。采用有限元方法進行了結構動力學分析，找到了結構破壞的主要原因。分析