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弛张筛是从传统的圆振动筛发展而来的一种新型筛分机械。筛网由可伸缩的聚氨酯橡胶材料制成,在工作时,筛网交替地拉紧和松弛,使物料产生前进弹跳运动,可避免物料黏附筛网并堵塞筛孔。同时,由于采用了挠性筛板,使抛射加速度达到重力加速度的30-50倍,筛板最大振幅可达40mm,因此筛孔不易堵塞,筛分效率高,处理量大,动负荷小,功耗少,噪声低。 论文总结了弛张筛的研究现状,并对弛张筛的结构与工作原理进行概述。以数值模拟以及多维振动理论为基础,以弛张筛动静梁与筛面运动为对象,利用有限元仿真软件ANSYS Workbench与Matlab动态仿真模块Simulink,对弛张筛动静梁的运动和筛网上的单颗粒运动进行仿真计算,并对其速度、加速度和运行位置进行分析。论文具体研究成果如下: 基于弛张筛的工作原理建立了弛张筛简化模型,并在ANSYS Workbench中进行了动力学分析,绘制出方形块及横梁的运动曲线。对X与Z方向的曲线进行分析,找出其基本规律,以便建立弛张筛动力学数学模型,并与其进行对比,验证数学模型的可靠性。 在混联振动模型的基础上建立弛张筛振动模型,并将其分解为X与Y方向的振动模型进行求解,建立数学模型。代入有限元简化模型的参数进行数值仿真,得出运动曲线与有限元仿真结果进行对比,验证振动模型与数学模型的可靠性。针对Binder弛张筛进行仿真,将真实数据代入振动模型中,以其标准振幅参数对橡胶弹簧的参数进行设计,并得到弛张筛运行轨迹。分别减少与增加小橡胶块的数量,代入弛张筛中对其运动曲线进行分析,得到弛张筛振幅调整的机理。 对筛网进行动力学研究,将计算所得的动梁与静梁运动轨迹加载在筛网有限元模型中,进行瞬态动力学仿真并观察得到筛面运动时的速度、加速度等参数变化。将动梁与静梁的运动轨迹在20°方向进行分解,并对筛面水平运动时的应变变化情况进行研究,得到变化规律。对单颗粒在筛面上的运动进行分析,得到颗粒对筛面冲击力的大小范围,并得到颗粒的运动轨迹、速度变化以及运动时的角度变化,对颗粒的运动方式与基本运动的规律进行了总结。 使用ANSYS Workbench中的优化设计模块对五边形的具体尺寸进行优化,并得出其在定载荷下的最优参数。在得到的五边形截面基础上,对螺栓孔的位置与应变的关系进行分析,确定其与方形块之间的距离,进一步减小动梁固定板应变的大小。对完成截面优化与螺栓孔位置的固定板进行形状拓扑优化,去除多余部分,以实现动梁固定板的最优化结构。并对优化完成的固定板进行模态分析,以求得其固有频率以及结构易破坏部分。 使用因果轴分析寻找弛张筛优化设计所面临的问题,并根据因果轴分析所得的结论进行矛盾分析,得到设计解决的方向,并得出具体实施方案。将分析所得的解决方案进行整合,并与当前的产品进行比较,验证其实际使用效果。