大型振动流化床动态设计研究

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我国是一个能源需求大国,也是褐煤开采大国,而开采出的褐煤一般含有15%-50%的水分,不仅燃烧值低,而且挥发分高,燃烧时容易发生爆炸。因此,开发用于褐煤干燥的大型振动流化床设备,并尽快推向市场具有重要的意义。但目前大型振动流化床的设计研究和动力学分析,大多采用经验数据和保证安全系数的方法,这不能准确揭示出结构内部动态应力分布状况。所以,为了提升设计水平,以及设备运行的可靠性,研究和制造大型振动流化床已成为工项重要的研究课题。本文以大型振动流化床的生产能力和干燥效果为设计条件,根据振动学、干燥技术和流体力学等理论,结合设备应用特点和现场实验数据,设计出振动流化床结构型式:上箱体悬挂,下箱体参振,流化干燥空间由三腔室构成。三段腔室相互独立,中间由软连接相连,彼此持续同步振动完成物料的抛掷、输送。由于箱体参与振动,动应力的数值与变化幅度较大,因而对结构的刚度、强度要求较高。为了保证箱体结构运行的可靠性,以第一腔室为计算模型,设计分析的三种结构形式分别是:(1)单层侧板;(2)单层侧板,进风口加入支撑梁,支座框架加入两个纵梁;(3)双层侧板铆接。在ANSYS中对其做静态分析,保证下箱体支座框架,侧板,料层分布板在满足结构强度和刚度要求下,通过模态分析,保证流化床结构的各阶固有频率能够避开工作频率,避免共振。最后研究持续动载下的响应分析,得到频率—峰值载荷关系图,针对峰值载荷出现的位置,做局部优化,最终得到理想的结构形式。运用动力学软件ADAMS完成流化床下箱体的动力学分析,对振动流化床的工作过程进行振动特性测试与动应力测试,对结构进行优化,得到合理的模型参数,使其满足最初设计要求和国家振动机械标准。利用ANSYS建立下箱体的柔性体,结合ADAMS做刚柔耦合分析,确定柔性体的薄弱环节,分析箱体的动应力和系统的减振效果,根据分析结果,修订并优化初始结构,最后确定优化参数,完成课题的研究。
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