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基于并联机构的高效多维振动筛设计与研究

林钰珍  
【摘要】: 振动筛是广泛应用于农业、化工、采矿等部门的机械设备,它直接影响机器的整体工作性能。本文以清选筛为对象,以筛面运动形式对筛分效率的影响为重点,在忽略气流、筛孔型式等因素的情况下,研究具有高效筛分能力的多维振动筛。研究成果对提高振动筛这类机器的工作效率都具有实际意义,可应用于农业中谷物的清选及化工、采矿、冶金等领域中颗粒状物料的筛分。 目前谷物清选筛多采用平面连杆机构,其筛面运动形式为平面运动,筛分效率受到一定的限制。本文采用并联机构作为振动筛的主体机构,使筛面获得空间多维运动来提高筛分效率,研究内容包括:为提高筛分效率的筛面运动形式探索;以实现探索所得筛面运动的多维振动筛主机构分析。 文中通过研究籽粒运动情况来探索有利于提高筛分效率的筛面运动形式。利用LS-DYNA软件对平面往复式和几种多维振动筛面上籽粒的运动情况进行研究。研究中建立了籽粒与筛面的几何模型,设置了籽粒与筛面的材料性质,考虑了籽粒与筛面和籽粒间的摩擦、碰撞作用,得出籽粒的运动规律曲线。结合籽粒的运动规律曲线,根据概率理论提出了一个籽粒分散性衡量指标用来分析筛分效率,从而探索得出三种有利于提高筛分效率的筛面运动形式。 对多维振动筛主机构进行结构学、运动学、动力学分析和筛分效率仿真评测。一、运用单开链单元综合法初选三种并联机构,并对各机构的结构组成和结构特性进行分析,最终确定一种一平移两转动的并联机构作为多维振动筛的主体机构,该机构由混合支链(?)及空间支链(P-s-s)组成,具有紧凑的结构。二、对主机构进行运动学和动力学分析。运动学分析包括机构的位置正反解、速度、加速度和工作空间等。文中利用解析法分析位置正、反解,并借助MATLAB软件编制程序进行计算验证;对位置正、反解进行一、二次求导得出速度、加速度正、反解。基于Lagrange法建立机构的动力学方程,对其三个平衡驱动力矩进行分析。三、完成了多维振动筛主机构的筛分效率仿真评测。利用ADAMS软件对机构进行运动学仿真,获得筛面的运动输出曲线;运用LS-DYNA软件求解出籽粒的运动规律曲线;利用籽粒分散性衡量指标将多维振动筛的筛分效率与平面往复式振动筛的筛分效率进行对比,结果表明多维振动筛的筛分效率有较大的提高。


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