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大型热矿振动筛结构的动力学和热弹性学分析

作　者: 刘森
导　师: 黄文
学　校: 燕山大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 热矿振动筛有限元法模态分析动应力分析传热分析热应力分析
分类号: TF321
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

热矿振动筛是用于高炉原料热烧结矿筛分作业的重要的冶金机械,工作中承受着高温、高频振动、冲击、剧烈磨损,工作条件非常恶劣,是烧结厂中维护量最多的设备,它的可靠性决定着整套烧结工艺流程的作业率。筛箱是热矿筛的最关键部件,由于热矿振动筛的工作条件和载荷特点的原因,筛箱的侧板、横梁等部件的断裂故障频繁发生。伴随着高炉的大型化,热矿振动筛大型化成为必然,而大型热矿筛的强度问题更加突出,可靠性差、使用寿命短是大型热矿筛普遍存在的问题。因此高可靠性、长寿命热矿振动筛的研制是一个急待解决的课题。本研究使用三维设计软件PRO/ENGNEER设计了3184大型热矿振动筛,利用大型有限元分析软件ANSYS,使用三维实体单元对热矿振动筛筛箱进行了结构动力学分析、温度场分析、热应力分析,得到了热矿振动筛筛箱的模态参数、谐振响应的应力分布、温度场和热应力场,论证了分析模型、方法和结果的正确性。分析结果表明:所设计的热矿筛在工作频率下不会发生结构共振;在热矿筛筛箱的横梁和侧板的某些部位,热应力达到了相当高的水平,热应力是热矿筛设计中不可忽略的因素。本研究对指导以后的大型热矿筛设计,避免结构共振,消除热矿筛结构的应力集中,降低筛箱机械应力和热应力,提高热矿筛工作可靠性、延长热矿筛使用寿命具有重要意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 热矿筛的用途与分类  11-13
    1.1.1 热筛的用途  11
    1.1.2 振动筛的分类  11-13
  1.2 筛分机械的发展  13-19
    1.2.1 筛分机械的发展  13-14
    1.2.2 筛分机械的发展趋势  14-16
    1.2.3 筛箱强度计算理论的发展  16-17
    1.2.4 热矿筛筛箱强度计算理论的发展  17-19
  1.3 本课题的来源、研究目的、内容和意义  19-21
第2章热矿筛的设计  21-26
  2.1 3184 热矿振动筛的机构组成  21-22
  2.2 热矿振动筛的工作原理  22-23
  2.3 3184 热振筛筛箱的主要材质  23
  2.4 3184 热矿筛三维设计  23-24
    2.4.1 PRO/ENGINEER 软件简介  23-24
    2.4.2 3184 热矿筛三维模型及参数  24
  2.5 本章小结  24-26
第3章结构动力学问题的有限元法  26-34
  3.1 有限元法简介  26-28
  3.2 结构动力学问题的有限元法  28-30
  3.3 有限元法在振动筛结构动力分析中的应用  30-31
  3.4 ANSYS 软件简介  31-33
    3.4.1 ANSYS 软件的功能  31-32
    3.4.2 ANSYS 软件的组成  32-33
    3.4.3 ANSYS 软件的分析过程  33
  3.5 本章小结  33-34
第4章热矿筛筛箱的模态分析  34-50
  4.1 模态分析概述  34-38
    4.1.1 模态分析定义  34-35
    4.1.2 模态分析的应用与发展  35-36
    4.1.3 结构模态分析的基本理论  36-38
  4.2 热矿筛筛箱模态的有限元分析  38-49
    4.2.1 建模方案  38-39
    4.2.2 热矿筛筛箱ANSYS 分析模型的建立  39-42
    4.2.3 加载及求解  42-43
    4.2.4 热矿筛筛箱模态分析的结果及考察  43-49
  4.3 本章小结  49-50
第5章热矿筛筛箱的谐响应分析  50-58
  5.1 谐响应分析  50-55
    5.1.1 谐响应分析概述  50
    5.1.2 谐响应分析的理论基础  50-53
    5.1.3 用有限元软件进行结构谐响应分析的方法  53-55
  5.2 热矿筛箱谐响应的有限元计算  55-57
    5.2.1 加载及求解  55
    5.2.2 热矿筛筛箱谐响应的有限元计算结果及考察  55-57
  5.3 本章小结  57-58
第6章热矿筛筛箱的温度场分析  58-72
  6.1 传热学概述  58-63
    6.1.1 三种基本传热方式  58-60
    6.1.2 导热微分方程式  60-61
    6.1.3 定解条件  61-63
  6.2 温度场分析的有限元法  63-67
  6.3 热矿筛筛箱温度场有限元分析  67-70
    6.3.1 加载及求解  67-70
    6.3.2 热矿筛筛箱温度场有限元分析结果及考察  70
  6.4 本章小结  70-72
第7章热矿筛筛箱的热应力分析  72-80
  7.1 热应力概述  72
  7.2 热应力有限元方程的建立  72-77
  7.3 热矿筛筛箱热应力有限元计算  77-79
    7.3.1 加载及求解  77-79
    7.3.2 热矿筛热应力有限元计算结果及考察  79
  7.4 本章小结  79-80
结论  80-81
参考文献  81-85
致谢  85-86
作者简介  86

大型热矿振动筛结构的动力学和热弹性学分析

内容摘要

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