论文部分内容阅读
破碎设备是冶金、矿山、化工、电力、轻工、陶瓷、水泥、建筑和筑路等工业部门广泛应用的重要设备。随着国民经济的快速发展，每年都有大量的原材料需要进行破碎处理。然而，现今社会能源的紧缺使得研制优质、高产、低成本、低能耗的破碎设备迫在眉睫。双电机驱动振动圆锥破碎机是一种高效节能的破碎设备，对该种破碎设备的动态特性研究，具有重要的理论意义和工程应用价值。
虚拟样机技术是一种综合多学科的产品开发方法。该方法克服了许多传统方法的弊端，不需要多次制造物理样机和实验测试，只需要在计算机中进行虚拟样机的建模，动态特性的仿真分析，工作参数的调节和优化，直到得到比较理想的虚拟样机，才考虑着手物理样机的制造。该技术大大缩短了开发时间，节约了开发成本，同时还可以提高产品的综合设计质量，是一种很有发展前途的研究方法。
论文首先对双电机驱动振动圆锥破碎机的结构以及工作原理进行了综述分析，建立了破碎机的非线性动力学模型，并应用MATLAB对其进行了求解，得出内破碎锥的位移、速度曲线，即破碎机动态特性理论分析解，为验证虚拟样机建立的准确性提供理论支持；利用三维建模软件Pro/Engineer建立了该破碎机的三维实体模型，利用多体动力学分析软件ADAMS建立了该破碎机在空载和有载两种状态下的全刚体虚拟样机模型，并进行了动态特性的仿真分析，得到两种状态下内破碎锥的位移、速度、加速度和破碎力的时域、频域曲线，与理论解比较验证了该全刚体虚拟样机建立的正确性，对比有载和空载两种状态曲线的特点，得出物料的影响使得附加振动变得更加激烈，并定量论述了该影响的程度；考虑到受力情况复杂的易变形零部件微小变形对振动破碎机动态特性的影响，空载状态下，在全刚体虚拟样机模型中利用有限元分析软件ANSYS引入上联接板的柔性体，使用ADAMS进行动态特性的仿真分析，与全刚体模型仿真结果相比较得出，除了附加振动的频率增加外，内破碎锥与外破碎锥轴线相平行的理论结论也被打破；对上联接板柔性体进行了模态分析，得出了七、八、九、十阶模态振型图和各阶模态对内破碎锥位移的影响，由分析结果知第七和第九阶模态对内破碎锥位移的影响最大，且随着时间的增加影响逐渐变小，机器运行趋于平稳，因此上联接板柔性体特性不会影响破碎机的正常破碎工作；最后应用虚拟样机技术，研究了激振频率、偏心块角度、破碎腔尺寸对破碎力的影响，激振器频率增大、外破碎锥的内径增大以及偏心块夹角的减小，都会促使破碎力随之增大：研究了偏心块夹角与破碎力峰值的对应关系，为偏心块的设计提供了理论依据。
本论文所完成的“双电机驱动振动圆锥破碎机的动态仿真”课题研究，为该类机械的设计、改进提供了理论依据和更经济的方法，该项研究具有工程应用价值。