锤片磨损对粉碎机转子振动影响的虚拟样机仿真

锤片磨损会破坏锤片式粉碎机转子的平衡,加剧转子振动。该文的研究目的是基于虚拟样机技术探讨锤片磨损对转子振动的影响规律。采用MDT和vN4D建立了SFSP112×30型锤片式粉碎机转子的虚拟样机模型,对不同锤片磨损情况下粉碎机转子的振动进行了仿真。结果表明：锤片磨损后,转子振动频率组成变化不大,而振动幅值和强度变化较大,其中低频段振动强度增强,高频段振动强度降低;导致转子质心径向偏移的锤片磨损使转子振动幅值和强度均变大,而导致质心轴向偏移的磨损对转子振动影响不大;同样由于转子质心的径向偏移,转子受迫振动频率强度增加较多。因此,为了降低转子运转时的振动,最好避免转子质心发生径向偏移。     

锤片式粉碎机噪声源识别及降噪方法

为了解决锤片式饲料粉碎机工作过程中噪声大的问题,运用虚拟仪器测试技术和台架试验相结合的方法,对粉碎机的噪声信号进行采集和分析,针对影响噪声的主要因素如锤片、筛网、进料口、出料口和转子转速等进行相应的声压级和频谱测试分析,寻找粉碎机主要噪声源及其与主要影响因素之间的规律,并通过对粉碎机各部件的结构参数进行改进设计,达到降低整机噪声的目的。研究结果表明:粉碎机噪声信号主要包含48、180、200、361、893和1 263 Hz共6种频率成分;筛网、进料口和出料口对主频成分没有影响,只影响噪声频率的幅值;筛网具有降噪作用;进料口和出料口都不同程度地增强了噪声声压级;通过对主轴转速为2 400~2 800 r/min时的空载噪声频谱图分析知,当转速升高时,噪声幅值急剧升高,可见转速对粉碎机的噪声有影响;对不同锤片数量的空载噪声频谱图分析知,锤片数量只影响噪声幅值,对主要频率变化影响较小。此外,对粉碎机进料口、出料口、筛网的结构参数进行改进设计,以出料口的改进设计为例,基于有限元法对改进前后分离装置内的流场湍动能分布情况经行了模拟,将改进前后的结果进行对比分析发现:出料口改进后分离装置内气流的湍动能较小,流动较为稳定。通过台架试验表明:当选用改进后的出料口时,粉碎机整机噪声得到明显改善,噪声总声压级降低了3 d B(A),各测点噪声声压级降低1.9~3.6 d B(A),进一步粉碎试验表明使用改进后的出料口并未影响粉碎机的生产效率以及吨料电耗,研究所采用的降噪措施可行,此法可为控制粉碎机噪声提供理论依据。     

煤矸石振陷变形特性试验研究

动荷载作用下累积轴向残余应变是煤矸石路基发生振陷变形的主要原因,利用自燃煤矸石原料制作圆柱形试件进行动三轴试验,研究了不同相对密度Dr、动荷载幅值σ_(dmax)条件下煤矸石累积轴向残余应变ε_(pa)和动模量E_d特性,建立了考虑相对密度、动荷载幅值二因素的累积轴向残余应变和动模量公式。试验结果表明:动应力小于临界动应力σ_(dcr)时,累积轴向残余应变与动荷载振次对数值log N呈线性关系,可用公式ε_(pa)=a+b log N进行计算;动应力大于临界动应力σ_(dcr)时,累积轴向残余应变呈加速增长形式;动模量随累积轴向残余应变增长而降低,呈双曲线形式;初始动模量随相对密度增加而增大。研究结果为煤矸石路基振陷变形分析提供了试验、理论依据。     

锤片式饲料粉碎机内气固两相流场压强的测试方法

粉碎机在工作过程中,粉碎室内部是一个复杂的三维流场,针对这种流场的测试,现有的方法很难对多相流场压力分布进行长时间、全方位的准确测量。为此,该文提出一种基于虚拟仪器技术的流场测试方法,根据该方法构建了一套测试系统,涵盖了仪器选型、数据采集与分析的程序设计等环节。以锤片式粉碎机样机为试验对象,对粉碎室内的流场进行多点测量。对采集到的各个测量位置的压强信号做数字信号处理,并做比较分析。结合前期研究成果,通过单相流对比试验以及流场仿真分析,论证了该测试方法及测试系统的可靠性。此外,该方法的提出和测量系统的开发,为课题组今后研究粉碎室内流场的压强分布规律,寻找压强与粉碎机结构参数之间的关系提供了技术支持,可望为新型粉碎机的优化设计提供理论依据。     

揉碎机揉碎机理分析及锤片结构优化

为了提高揉碎机性能,实现物料的高能效揉碎。该文首先分别从喂入、切碎、揉搓3方面深入阐述了锤片本身结构及其激励下揉碎机内流场变化对高效揉碎的影响机制。通过在理论上丰富锤片结构参数对揉碎性能影响,提出锤片倾角作为新的结构参数,及倾角锤片设计原理。运用计算流体力学方法分别讨论了无倾角与倾角8°的锤片激励下内流场变化规律,对锤片倾角与高效能揉碎之间相关性加以验证。结果表明,具有倾角锤片可以通过对气流场调节实现高能效揉碎,仿真结果与验证实验结果误差不超过7%。该研究为揉碎机锤片参数优化提供了新思路,为实现高效揉碎提供了理论依据。     

降雨作用下坡面红土起动条件研究

揭示降雨作用下坡面红土起动的影响因素,建立降雨作用下坡面红土起动条件,为深入研究云南红土坡面侵蚀提供参考。根据红土特性,结合降雨作用下坡面红土的侵蚀过程和现象,采用模型试验及力学模型相结合的研究方法。结果表明:(1)降雨作用下坡面红土侵蚀主要呈现溅蚀和结皮2种现象。(2)红土黏聚力对坡面红土颗粒起动有阻碍作用,且抗剪强度越大,坡面红土颗粒起动的临界切应力也越大。降雨及孔隙水压力对坡面红土颗粒起动有促进作用,且雨滴密度与雨滴终速越大,降雨的影响也越大;红土颗粒粒径越大、雨滴直径与水深之比越小,降雨的影响也越小。(3)建立了坡面红土颗粒在联结和松散状态下起动的临界切应力计算公式。降雨作用下坡面红土颗粒起动的临界切应力与红土颗粒粒径大小、抗剪强度以及降雨雨滴特性、坡面径流特性密切相关。松散状态的坡面红土颗粒在降雨作用下只需很小的径流切应力即可起动。     

胡萝卜微粉碎机盘刀设计及试验

为提高胡萝卜微粉碎机的粉碎效率,降低能耗,该文基于干燥后的胡萝卜力学特性,确定了其较佳粉碎方式为:采用剪切粉碎,胡萝卜片的含水率为5%。在此基础上,试验设计了3种粉碎盘刀(单刃盘刀、双刃盘刀、齿式盘刀),进而对粉碎物料及粉碎盘刀受力分析,表明3种盘刀运行时,受到的最大应力均小于其屈服力,工作稳定,不宜发生断裂。以盘刀类型、转子转速、刀底间隙为因素,以单位耗能粉体产量为试验指标,试验结果表明:齿式盘刀单位耗能粉体产量最高,其次为双刃盘刀,单刃盘刀最低;胡萝卜微粉碎机最佳工作参数为:齿式盘刀、转子转速为1455r/min、刀底间隙为7mm,此时生产120目的胡萝卜微粉单位能耗产量最大,该结果为胡萝卜微粉碎机的设计与推广使用提供了参考。     

螺旋凸轮泵转子腔流量特性数值分析与验证

为了阐明螺旋角对凸轮泵转子腔内部流量特性的影响规律,揭示螺旋角和凸轮泵特性曲线的定量关系,基于FLUENT动网格技术和RNG k-ε湍流模型,对凸轮泵转子腔内部进行三维瞬态流动数值计算,比较了9种螺旋角凸轮泵转子腔内部流量特性,揭示了螺旋角对转子腔内部瞬态流动结构的影响机制,并通过理论计算及试验验证数值预测分对比析,其相对误差在2.5%~5.7%,具有较高的准确性。研究表明:螺旋角对凸轮泵流量特性及泵腔内部流动有显著影响,相比直叶转子,螺旋转子出口的平均流量和流量脉动幅值均明显降低,从而有效抑制转子腔内二次流、旋涡结构与转子间隙区速度突变;螺旋角为45°~60°时,泵出口平均流量达峰值,泵出口流量脉动幅值最低,转子腔内部流动结构较好,结果表明凸轮泵转子腔最优螺旋角取值为45°~60°。该研究可为凸轮泵转子优化设计提供参考。     

黄土丘陵沟壑区坡面侵蚀产沙地形因子的临界条件

用能量的观点来解释坡度、坡长、降雨对坡面侵蚀产沙的影响。通过分析安塞水土保持研究站、晋西离石县王家沟小流域的小区资料,研究坡度、坡长、降雨对坡面侵蚀产沙的影响。结果表明：降雨特性（雨量、雨强）对坡面侵蚀产沙的作用最大,坡度次之,坡长最小;坡面侵蚀产沙的临界坡度分别受降雨、坡长大小的影响,临界坡长分别受降雨、坡度、坡长大小的影响;临界坡度、临界坡长都不是一个确定的值,但在一定范围内变化,变化范围由降雨、坡面地形等因素决定。研究成果可为黄土丘陵沟壑区坡面治理提供理论依据。     

环模制粒挤压过程力学建模及影响因素分析

该文旨在通过研究环模制粒机挤压过程受力状况为其节能降耗及优化设计提供一定的参考。根据环模制粒机制粒成形过程与机理的分析和对环模系统受力状况的研究,建立了环模扭矩力学模型,推导出最大物料挤压高度及最大环模扭矩的计算公式;以力学模型为基础,分析了泊松比、摩擦系数等物料特性及环模、压辊系统的结构参数对环模扭矩的影响规律。研究结果表明,物料特性对制粒能耗影响很大;在一定范围内减小模孔长径比、减小压辊直径有利于降低能耗;而采用大尺寸的环模与压辊不仅可以提高产量,同时还可以降低能耗。该研究对于降低环模制粒机的能耗具有重要意义,并可为相关的试验提供理论依据。     

锤式粉碎机最佳负荷的研究

锤式粉碎机工作时,通常都是选定粉碎机驱动电机的额定负荷为粉碎机的最佳负荷。本文做了不同筛孔直径,粉碎机负荷程度与其生产率和吨电耗关系的负荷试验,得出粉碎机的最大生产率和最低吨电耗都不同程度地偏离其电动机的额定负荷,而且随着筛孔直径的减小,这种偏离程度就越大,因此粉碎机的最佳负荷应根据粉碎机的负荷试验来确定。本文做了粉碎机负荷试验,求出了粉碎机生产率及吨电耗的回归方程,提出了以吨成本最低求解粉碎机最佳负荷的方法,为粉碎机经济运行和自动控制提供了依据。     

含关节间隙的Delta机器人弹性动力学与振动特性分析

针对经济实用型并联机器人关节间隙对动平台位置精度与系统振动特性影响的问题,以Delta机器人为研究对象,利用数理统计原理对含关节间隙的Delta机器人支链进行了运动学分析,结合Lankarani-Nikravesh碰撞接触力模型与具有动态修正系数的Coulomb摩擦模型对关节间隙广义碰撞力进行了研究。利用空间有限元理论与拉格朗日方程,充分考虑主、从动臂的空间动力特性与运动协调关系,建立了Delta机器人弹性动力学模型,在定义杆件虚长度的基础上,将关节间隙产生的广义碰撞力结合到弹性动力学模型中,建立了含关节间隙的Delta机器人弹性动力学模型。借助FARO激光跟踪仪对间隙弹性动力学模型进行了验证分析,利用脉冲锤击法与Workbench软件仿真对Delta机器人的振动特性进行了研究分析。试验结果表明,考虑关节间隙时动平台中心点的运动轨迹较不考虑关节间隙时更靠近试验运行结果,验证了间隙弹性动力学模型的合理性与正确性,并且,系统前两阶非零固有频率的理论值与试验值的相对误差分别为3.544%和12.026%,两者相当接近。另外,由仿真结果可以发现3组从动臂是Delta机器人整机系统中最薄弱的环节。该研究可为经济实用型并联机器人的位置误差补偿与系统减振优化提供参考。     

基于运行工况的低水头水轮发电机不圆度分析

由于结构的特殊性,农村电网中低水头、小容量发电机在运行中圆度变化较大,影响着发电机的稳定性。为了改善该类型发电机运行品质,提高低水头水轮发电机可靠性,该文针对发电机运行参数进行数据分析、并进行理论解析方程及ANSYS仿真分析计算,对造成发电机不圆度机理进行研究,发现作用在低水头水轮发电机特殊结构上的不平衡重力及交变离心力导致发电机偏心,从而造成发电机不圆度增大。同时偏心引起的不平衡磁拉力对机组稳定性影响较大,反过来不平衡磁拉力又使发电机不圆度增大。依据该文研究结论提出了低水头、小容量发电机安全运行措施,经过实际运行考验,证实运行效果比较理想。该研究可为农村小水电发电机安全运行提供一种解决方法。     

基于改进4-方程摩擦模型的输水管道水锤压力计算

摩擦耦合是流体与管壁之间相对运动产生粘性摩擦力而形成的边界接触耦合。在流体高频运动的范围内,摩擦耦合的特性变得相对更加复杂,将直接影响管道系统的水锤演化。为了研究在实际管道中水锤的变化情况,本文基于Zielke模型对流固耦合作用(fluid-structure interaction,FSI)4-方程模型(four-equation model,4EM)建立的4-方程摩擦模型(four-equation friction model,4EFM)结合广义不可逆热力学理论(extended irreversible thermodynamics,EIT)进行改进,建立改进4-方程摩擦模型。通过MATLAB软件利用波速调整(wave-speed adjustment,WSA)插值方法的特征线法(method of characteristics,MOC),对新疆生产建设兵团第十三师自压输水管道中的关阀水锤压力进行数值计算,结果表明改进4-方程摩擦模型的计算结果相比4-方程摩擦模型以及其他计算模型与实测值具有更好的一致性,WSA相比其他线性插值方法可以减小插值误差。该改进模型可以应用在计算机中进行长距离重力流输水过程的水锤压力计算。     

车用离心风机转子系统振动特性分析

为分析风机转子系统的振动特性,利用扰动力法建立了水润滑轴承刚度阻尼的非线性模型,完成了轴承-转子系统的动力学建模;基于转子系统的有限元模型,计算了转子系统的临界转速并进行了试验验证;分析了离心风机振动激励源,之后对转子在质量不平衡激励和轴承不对中激励下的振动特性进行了分析。结果表明,在质量不平衡激励下,转子系统振动的峰值频率主要位于整数倍频及半倍频处,其中以旋转基频和半倍频的振动为主;在轴承不对中激励下,转子系统振动的峰值频率主要位于整数倍频处,其中最主要的振动频率为旋转基频,其次为2倍频。该文对风机转子系统振动特性的分析对后续的整车振动与噪声分析,以及整车乘坐舒适性的改进提供了参考。     

基于摩擦阻尼的高地隙农机底盘悬架减振特性

根据高地隙自走式农业机械的行驶作业要求,设计了一种包含尼龙摩擦阻尼装置的独立式立轴空气悬架系统。在此基础上,考虑空气弹簧和橡胶轮胎自身阻尼对悬架减振的影响,建立了具有粘性屈服恢复力摩擦阻尼模型的悬架系统垂向动力学模型,并基于该模型进行了仿真分析。最后,将所设计的悬架系统装配到高地隙玉米去雄机上进行实车试验。仿真和试验结果表明,随着摩擦阻尼力的增大,簧载质量和簧下质量加速度均方根值呈现先减小后增大的趋势,且在1 800 N附近时达到最小;悬架动挠度均方根值在摩擦阻尼力增大的整个过程中都持续减小。在1 800 N的摩擦阻尼力下,对仿真和试验数据进行时域和频域分析可得,簧载和簧下质量共振频率分别为1.2、10.7 Hz和1.1、11.4 Hz;加速度均方根值分别为1.874、8.953 m/s2和1.604、9.653 m/s2。结论表明,试验结果和仿真结果具有很好的一致性,所设计的悬架系统可以较好地衰减振动,具有较高的实用性。     

平面翻堆机转子高度调节系统

为了实现平面翻堆机转子的高度调节、水平平衡及安全保护,该文对翻堆机行走系悬置的液压系统及其控制器进行了研究,研究采用变结构和PID联合控制,获得转子水平的较高控制精度;通过采用线性随机二次型最优控制推导出转子高度调节的控制规律,仿真得出了不同信号输入下各参数的变化规律;同时基于预设的作业基准,实时完成转子高度控制。该控制策略能有效地消除因干扰力而引起的振荡现象,达到平滑的控制目标;油气悬置采用LQG控制,对转子高度调节性能有所提高。