大型焦炉推焦装置激励源分析与振动特性研究

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推焦装置是成套炼焦机械设备中的核心部件,推焦装置在工作中的振动问题困扰相关从业人员多年,持续存在的振动问题给生产带来安全隐患。本文针对大型焦炉推焦装置结构稳定性和振动特性研究领域缺乏系统化研究分析的现状,提出了一套振动特性研究方法。基于该研究方法,本文确定了引起推焦装置振动的主要原因是干摩擦引起的自激振动。本文的主要研究内容如下:  (1)对推焦装置所处的多激励源环境进行了全面分析。提出了以电机去、回程电流数值差异为基础的推焦阻力激励估算方法,采用齿轮啮合频率和齿轮转频作为齿轮啮合激励特征,将轴承内圈、外圈、滚动体转频作为滚动轴承振动激励特征,将支撑结构变化带来的负载变动作为支撑结构激励,刚固有频率作为干摩擦自激励的特征频率。其中详细分析了不同激励的产生原因与时域、频域特点。  (2)对推焦装置进行了模态分析,其中完成了三维模型建立、非结构化网格划分、模态求解等工作。首先进行模型的简化,后针对推焦装置不同的工作状态分别进行了约束模态分析。分析结果反映出在不同工况下,推焦装置固有频率和对应模态呈现出较强的一致性。  (3)对滑靴引起的干摩擦自激励振动进行分析,其中主要包括干摩擦自激励振动的数学建模与仿真分析。通过动力学的数学推导建立了自激振动的数学模型,确定了影响自激振动的各主要参数及参数之间的相互关系。在ADMAS中对各参数变量进行了单因素对照实验的仿真研究,确定了各参数对振动的影响。  (4)完成了对推焦装置振动信号的采集与处理工作。使用加速度传感器和振动采集系统进行现场试验采集了推焦装置的振动信号。结合推焦装置的实际工作特点与不同激励源的时频特点,在信号处理时,先使用EMD对振动信号进行分层处理,在剔除高频噪声层之后,以单层能量占总能量的15%为标准选取代表振动的高能量层,对高能量层进行叠加以重构信号。对实际振动信号在X、Y、Z三个方向上分别分析。振动信号分析表明推焦装置的主要振动发生在推焦去程的后半段和推焦回程的前半段;主要振动频率为36 Hz、45 Hz和62 Hz,除此之外各主频附近还有大量基频为3.6 Hz的谐波信号。通过对振动信号时间、频率的双维度分析,本文推断引起推焦装置振动的主要原因为干摩擦引起的摩擦自激励振动。
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