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原文传递沥青混合料搅拌设备振动筛关键技术研究

论文题名：	沥青混合料搅拌设备振动筛关键技术研究
关键词：	沥青混合料搅拌设备;振动筛;设计方法;有限元模型
摘要：	沥青混合料搅拌设备是沥青路面施工机械中的核心设备，在我国的公路施工中被广泛采用。振动筛作为间歇式沥青搅拌设备中的核心设备，其筛分效率和生产率对后续的公路路面质量有着极其重要的影响。但是，通过生产现场试验发现：多层直线振动筛的筛分效率远低于国家标准，产量也达不到设计值，已成为制约我国路面建设质量的一个“瓶颈”问题，深层次的原因是缺乏对沥青混合料搅拌设备所用多层直线振动筛的深入研究。目前对振动筛在石料筛分方面已进行了较深入的理论研究，并形成了成熟的理论体系，但多针对单层和双层振动筛，对于多层振动筛的研究较少。随着公路施工技术的不断发展，沥青路面施工中对骨料级配的要求越来越严格。沥青搅拌设备用多层筛以取得了长足的发展，且振动筛整体的尺寸也在不断增大以满足不断增大的产量要求，现有的筛分理论和设计方法已经不再适用于多层振动筛。现阶段国内还未形成一整套实用的多层振动筛理论体系，制约了振动筛的筛分效率和工作可靠性的进一步提高。本论文的选题便是在此背景下提出的。　　本文以沥青搅拌设备中多层直线振动筛为研究对象，首先对振动筛进行了运动学、静力学、动力学和热力学分析，而后对其进行试验验证，同时还进行了不同厂家同型号沥青搅拌设备振动筛的对比试验，提出了相应的优化措施与改进方案，主要研究内容与进展是：　　在ADAMS中对振动筛进行运动学分析，得到激振力位置对振幅的影响、振动筛振动特性规律、横向摆动规律、物料加载对振幅的影响。此振动筛仿真结果基本符合设计要求，但是振幅小于设计振幅。　　在ANSYS中建立振动筛有限元模型，对其进行静力学和动力学分析。通过对振动筛筛体进行静力分析，得到应力分布云图，找到振动筛的应力较大点，筛体最大应力值远远小于许用应力值。而后对筛网进行受力分析，采用圆弧支撑或筛网支撑点越多，筛网受力越平滑。通过对振动筛的模态分析和谐响应等动力学分析，得到试验用振动筛工作频率远离共振频率，工作中不会产生共振现象，工作状况稳定，同时振动筛变形不大。　　试验验证了振动筛的振动特性规律、横向摆动规律及物料加载对振幅的影响，振动筛的应力变化趋势及其数值大小。仿真结果与试验结果基本一致，证实所建振动筛数学模型正确，可用于进行进一步的分析研究。　　进行了3种同型号振动筛的振动参数试验和启动停车试验并与样机振动筛进行对比。对比试验数据，振动筛振动特性基本一致；激振方式为激振电机时，停车时间较长，需要加反向制动装置。试验再次证实，目前使用的振动筛的振幅设计值都比较小，筛分效率和产量低，应该采取提高筛分效率的措施。　　针对振动筛工作物料为热物料，用振动筛ANSYS模型进行了热分析，证实温度对振动筛的强度有很大的影响。因为最大热应力值也小于筛体许用应力值。因此，沥青搅拌设备振动筛还可以承受更大激振力。在ANSYS中对振动筛结构进行优化，使筛体质量、静应力和热应力都有所减小，且无共振现象。　　通过对沥青搅拌设备振动筛的综合分析研究，提出了两种提高筛分效率的方案：增加振幅和采用双频振动筛分技术。通过仿真分析和试验验证可知，当激振力增加1.6倍时，振幅为4mm，筛分效率能达到国家标准，同时最大热应力108MPa也小于许用应力值。设计并制造了小型双频振动筛样机，进行质心运动轨迹仿真，并进行筛分效率的正交试验。试验证明，采用双频振动筛分方法能够有效地提高筛分效率和生产率。　　论文采用理论分析、仿真分析与试验研究相结合的方法，以常用的沥青混合料搅拌设备振动筛为研究对象，对影响振动筛筛分效率、生产能力、可靠性与寿命的多种因素进行了较深入而全面的研究。论文的研究成果，为沥青混合料搅拌设备振动筛的设计与使用提供了依据。　　论文的研究受到了陕西省重大科技创新专项资金计划项目“高效沥青混凝土搅拌设备的工业化研究”（2008ZH01-16）的资助。
作者：	孟彩茹
专业：	机械设计及理论
导师：	冯忠绪
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文