【摘要】：煤炭是我國的主要能源,選煤是煤炭高效利用與潔凈化生產的有效手段。篩分作為選煤作業(yè)的關鍵環(huán)節(jié),廣泛應用于煤炭的分級、脫水、脫泥與脫介。等厚篩是最為重要的一種篩分設備,具有篩分效率高、處理量大等優(yōu)點。但傳統(tǒng)等厚篩結構復雜、工作空間大,且動力學參數(shù)分布過渡不平滑限制了篩分效率的進一步提高。針對這一情況,本文將等厚篩分方法與變軌跡技術相結合,對水平變軌跡等厚篩開展研究。利用水平篩面的變軌跡運動實現(xiàn)了等厚篩分效果。分析了影響傳統(tǒng)等厚篩篩分效果的主要因素。在相同處理量情況下當多段篩面的幾何參數(shù)一定時,影響篩分效果的因素主要為篩面振幅、振動頻率、振動水平角及各段篩面傾角。提出了穩(wěn)定篩分效率的概念,以此為試驗指標進行了正交試驗設計并利用EDEM軟件對香蕉篩篩分過程進行了數(shù)值模擬。將篩分過程視為穩(wěn)定篩分效率關于影響因素的隱函數(shù),基于LRGA-GRNN神經網絡對該隱函數(shù)進行了擬合,并利用局部加強遺傳算法進行了參數(shù)優(yōu)化,得到了傳統(tǒng)等厚篩的理想動力學參數(shù)分布規(guī)律。分析了水平篩面變軌跡運動機理,通過建立篩面單顆粒受力模型確定了相同處理量情況下當篩面的幾何參數(shù)一定時,影響篩分效果的因素主要為篩面相對參振質心位置、質心振幅、振動頻率、質心振動方向角以及擺角幅值。利用EDEM軟件進行了篩分過程正交試驗。通過LRGA-GRNN神經網絡與局部加強遺傳算法對篩分過程隱函數(shù)進行了擬合及參數(shù)優(yōu)化,確定了水平變軌跡等厚篩理想動力學參數(shù)分布規(guī)律。與水平篩面直線篩及香蕉篩進行了比較,證實了水平變軌跡等厚篩在整體上篩分效果優(yōu)于水平篩面直線篩及香蕉篩。分析了利用簡諧力偏移激振方法實現(xiàn)水平篩面變軌跡運動的基本原理。對四軸強制同步偏移激振系統(tǒng)進行了數(shù)值模擬與試驗研究,結果表明采用強制同步產生簡諧激振力的方式對參振系統(tǒng)進行偏移激振可以得到與理想動力學參數(shù)分布趨勢相一致的系統(tǒng)響應。討論了利用偏移激振方法實現(xiàn)理想動力學參數(shù)分布的振動系統(tǒng)模型參數(shù)設計方法,進行了設計結果的數(shù)值模擬分析,仿真值與理想值相接近,以此證明了該方法的有效性。建立了采用聯(lián)接驅動形式的水平變軌跡等厚篩自同步偏移激振振動系統(tǒng)的動力學模型。分析了改變電機輸出特性的基本原理。將平均小參數(shù)法推廣應用到聯(lián)接驅動系統(tǒng),分析了采用聯(lián)接驅動形式的水平變軌跡等厚篩偏移激振振動系統(tǒng)的自同步條件與振動同步傳動機理。分析了同步相位差角對于合成激振力的影響,兩激振軸同步相位差角不為0°時合成激振力將不通過回轉中心中垂線并引入附加力偶。建立了采用聯(lián)接驅動形式的水平變軌跡等厚篩自同步機電耦合方程并利用AMESim軟件進行了數(shù)值模擬,分析了驅動電機輸出特性差異對同步特性的影響。對水平篩面變軌跡運動的變頻調速方法與振動同步傳動方法進行了仿真與試驗分析,獲得了變頻調速方法系統(tǒng)響應的變化規(guī)律。利用機電耦合方法討論了理想動力學參數(shù)分布的自同步偏移激振方法實現(xiàn),仿真值與理想值較為接近,證明了該方法的有效性。為了提高水平變軌跡等厚篩篩面防堵孔能力,提出了一種多自由度防堵孔篩面用于分級作業(yè)。建立了多自由度防堵孔篩面的動力學模型,對篩面聯(lián)接件等效剛度進行了推導分析。通過數(shù)值求解及試驗驗證,發(fā)現(xiàn)采用多自由度防堵孔篩面能夠顯著提高篩面相對于篩體的振動強度,振動過程中篩孔大小不斷變化,從而可以獲得類似弛張篩的防堵孔的效果。
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【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD452;TD94

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本文編號：2256853