本文關(guān)鍵詞：磁懸浮軸承支承的臥螺離心機(jī)動(dòng)力學(xué)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：將主動(dòng)磁懸浮軸承(AMB)代替滾動(dòng)軸承應(yīng)用于臥式螺旋離心機(jī)可以有效提高其工作轉(zhuǎn)速,大幅度提升分離能力和整機(jī)性能,具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。為使離心機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行,必須對其進(jìn)行強(qiáng)度校核和動(dòng)力學(xué)分析。在分析基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化則可以有效提高其綜合性能�；谟邢拊姶艌龇抡孢M(jìn)行了徑向磁軸承電磁力的計(jì)算,驗(yàn)證其最大承載力滿足設(shè)計(jì)要求。在外部裝配尺寸不變的條件下,對磁軸承定子結(jié)構(gòu)和繞線骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化后的方案最大承載力提高11.88%。采用有限元方法對臥螺離心機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓的強(qiáng)度剛度校核和整機(jī)的動(dòng)力學(xué)分析。研究了復(fù)雜裝配結(jié)構(gòu)的有限元建模方法,分析了雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)振動(dòng)耦合的規(guī)律。采用模型修正的方法,以模態(tài)試驗(yàn)為依據(jù),對臥螺離心機(jī)進(jìn)行了參數(shù)化模型修正,獲得了更為精確的有限元模型�；趯I(yè)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)有限元分析軟件對臥螺離心機(jī)雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了臨界轉(zhuǎn)速分析和諧響應(yīng)分析,討論了雙轉(zhuǎn)子耦合系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性�；诜蛛x理論,得到了離心機(jī)結(jié)構(gòu)與其生產(chǎn)能力的關(guān)系,在I-SIGHT集成優(yōu)化平臺上進(jìn)行優(yōu)化集成以強(qiáng)度條件、負(fù)載條件和固有頻率為約束條件,以分離能力和生產(chǎn)能力最優(yōu)為目標(biāo),進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),得到了綜合性能最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
【關(guān)鍵詞】：臥螺離心機(jī) 磁懸浮軸承 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 模型修正
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.84
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-16
• 注釋表16-18
• 第一章 緒論18-26
• 1.1 研究背景與意義18-19
• 1.2 關(guān)鍵技術(shù)19-23
• 1.2.1 臥螺離心機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-20
• 1.2.2 臥螺離心機(jī)強(qiáng)度及動(dòng)力學(xué)分析20-21
• 1.2.3 有限元模型修正技術(shù)21-22
• 1.2.4 磁懸浮軸承技術(shù)22-23
• 1.2.5 復(fù)雜結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)23
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀23-25
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀23-24
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀24
• 1.3.3 小結(jié)24-25
• 1.4 本文主要內(nèi)容與章節(jié)安排25-26
• 第二章 臥螺離心機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及變形計(jì)算26-34
• 2.1 引言26
• 2.2 離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度計(jì)算理論26-29
• 2.2.1 離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度計(jì)算規(guī)范26-27
• 2.2.2 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度準(zhǔn)則27
• 2.2.3 材料的許用應(yīng)力27-28
• 2.2.4 臥螺機(jī)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度校核28-29
• 2.2.5 小結(jié)29
• 2.3 有限元方法校核臥螺機(jī)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和變形29-33
• 2.3.1 對幾何模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化29
• 2.3.2 基于Hypermesh進(jìn)行網(wǎng)格劃分29-30
• 2.3.3 基于Patran進(jìn)行有限元前處理30-31
• 2.3.4 應(yīng)力和變形計(jì)算31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 臥螺離心機(jī)模態(tài)分析和有限元模型修正34-75
• 3.1 引言34
• 3.2 模態(tài)分析及模型修正理論34-35
• 3.2.1 模態(tài)分析基礎(chǔ)理論34
• 3.2.2 模型修正理論34-35
• 3.3 臥螺離心機(jī)有限元模態(tài)分析35-47
• 3.3.1 自由-自由狀態(tài)下螺旋輸送器模態(tài)分析35-37
• 3.3.2 外轉(zhuǎn)子模態(tài)分析37-40
• 3.3.3 軸承和花鍵軸連接的剛度計(jì)算40-41
• 3.3.4 整機(jī)模態(tài)分析41-43
• 3.3.5 軸承約束狀態(tài)下螺旋輸送器模態(tài)分析43
• 3.3.6 臥螺離心機(jī)雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對其模態(tài)頻率的影響43-44
• 3.3.7 預(yù)應(yīng)力對固有頻率的影響分析44-45
• 3.3.8 花鍵軸對整機(jī)模態(tài)頻率的影響45
• 3.3.9 進(jìn)料管的模態(tài)分析45-47
• 3.4 臥螺離心機(jī)試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析47-54
• 3.4.1 試驗(yàn)方法及設(shè)備47-48
• 3.4.2 試驗(yàn)步驟48-51
• 3.4.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理51-54
• 3.5 仿真與試驗(yàn)結(jié)果對比分析54-62
• 3.5.1 螺旋輸送器有限元模態(tài)分析54-55
• 3.5.2 整機(jī)有限元自由模態(tài)分析55-60
• 3.5.3 整機(jī)有限元工作模態(tài)分析60-62
• 3.6 基于試驗(yàn)結(jié)果的臥螺機(jī)有限元模型修正62-73
• 3.6.1 螺旋輸送器模型修正62-69
• 3.6.2 整機(jī)有限元模型修正69-73
• 3.6.3 修正后模型準(zhǔn)確性驗(yàn)證73
• 3.7 本章小結(jié)73-75
• 第四章 臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析75-88
• 4.1 引言75
• 4.2 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論75-77
• 4.2.1 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法75-76
• 4.2.2 轉(zhuǎn)子模態(tài)頻率和其臨界轉(zhuǎn)速的關(guān)系76-77
• 4.2.3 雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性77
• 4.3 臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速分析77-83
• 4.3.1 外轉(zhuǎn)鼓組件臨界轉(zhuǎn)速分析78-80
• 4.3.2 螺旋輸送器臨界轉(zhuǎn)速分析80-81
• 4.3.3 整機(jī)結(jié)構(gòu)臨界轉(zhuǎn)速分析81-83
• 4.4 整機(jī)結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析83-86
• 4.4.1 諧響應(yīng)分析計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速83-84
• 4.4.2 內(nèi)外轉(zhuǎn)子不平衡對系統(tǒng)振動(dòng)的貢獻(xiàn)分析84-85
• 4.4.3 基于頻響結(jié)果的內(nèi)外轉(zhuǎn)子振動(dòng)特性分析85-86
• 4.4.4 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)支承剛度對其各階臨界轉(zhuǎn)速的影響分析86
• 4.5 本章小結(jié)86-88
• 第五章 徑向磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)88-102
• 5.1 引言88
• 5.2 磁軸承載荷計(jì)算88
• 5.3 磁軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)88-94
• 5.3.1 承載力計(jì)算90-92
• 5.3.2 加工誤差導(dǎo)致的氣隙不均勻?qū)Υ泡S承的承載力的影響92-94
• 5.4 徑向磁軸承結(jié)構(gòu)優(yōu)化94-101
• 5.4.1 磁軸承電磁場分析參數(shù)化建模95-96
• 5.4.2 磁軸承中各結(jié)構(gòu)參數(shù)對電磁力的影響96-97
• 5.4.3 繞線骨架的尺寸對電磁力的影響97-98
• 5.4.4 磁軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化98-101
• 5.5 本章小結(jié)101-102
• 第六章 臥螺離心機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)102-115
• 6.1 引言102
• 6.2 靜力學(xué)分析簡化模型102-104
• 6.2.1 簡化模型的建立102-103
• 6.2.2 響應(yīng)面模型的建立103-104
• 6.3 動(dòng)力學(xué)分析簡化模型104-108
• 6.3.1 螺旋輸送器簡化模型的建立及其驗(yàn)證105-107
• 6.3.2 整機(jī)簡化模型的建立及其驗(yàn)證107-108
• 6.4 臥螺離心機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算模型108-110
• 6.4.1 分離因數(shù)108-109
• 6.4.2 Sigma理論109-110
• 6.5 優(yōu)化變量的選取110-111
• 6.6 約束條件和目標(biāo)函數(shù)的確立111-112
• 6.7 基于I-SGHT集成優(yōu)化平臺的臥螺離心機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化112-114
• 6.8 本章小結(jié)114-115
• 第七章 總結(jié)與展望115-117
• 7.1 本文研究工作總結(jié)115
• 7.2 后續(xù)研究及展望115-117
• 參考文獻(xiàn)117-121
• 致謝121-123
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文123

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：878463