【正文】 .................................................................................................................. 30 第 4 章 刮板輸送機(jī)振動(dòng)模態(tài)特性分析 ................................................................................ 31 模態(tài)分析理論 ............................................................................................................ 31 基于 ANSYS 的模態(tài)分析方法 ................................................................................. 32 刮板輸送機(jī)振動(dòng)模態(tài)分析 ........................................................................................ 34 刮板的振動(dòng)特性分析 ...................................................................................... 34 溜槽的振動(dòng)特性分析 ...................................................................................... 37 圓環(huán)鏈的振動(dòng)特性分析 .................................................................................. 40 本章小結(jié) .................................................................................................................... 43 第 5 章 基于模態(tài)分析的刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn) .................................................................... 45 引言 ............................................................................................................................ 45 溜槽的結(jié)構(gòu)改進(jìn) ........................................................................................................ 45 本章小結(jié) .................................................................................................................... 51 第 6 章 結(jié)論與展望 ................................................................................................................ 52 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 全文結(jié)論 .................................................................................................................... 52 研究展望 .................................................................................................................... 52 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 54 致 謝 ...................................................................................................................................... 57 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè) 共 57 頁(yè) 1 第 1 章 緒 論 課題研究背景和意義 噪聲被列為當(dāng)今世界的三大主要污染源 之一 。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 中心單鏈?zhǔn)焦伟遢斔蜋C(jī)振動(dòng)與噪聲的有限元分析 摘要： 刮板輸送機(jī)是一種以撓性體作為牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)動(dòng)作式運(yùn)輸機(jī)械，它主要用于采煤工作面或順槽等其他場(chǎng)所。控制噪聲污染已經(jīng)成為環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容。為了改進(jìn)刮板的形狀以及加工工藝，就得進(jìn)行理論分析以及科學(xué)試驗(yàn)。按牽引鏈的結(jié)構(gòu)分為片式套筒鏈、可拆模鍛鏈和焊接圓環(huán)鏈刮板輸送機(jī)；按鏈條數(shù)目及其布置方式分為單鏈、雙邊鏈、雙中心鏈及三鏈刮板輸送機(jī)（如圖 14 所示）；按溜槽的布置方式和結(jié)構(gòu)可分為并列式、重疊式、敞底溜槽式和封底溜槽式刮板輸送機(jī)等多種；按傳動(dòng)方式可分為電力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)輸送機(jī)。其次，選擇微分方程的求解方法，有定量和定性方法，工程問(wèn)題一般通過(guò)數(shù)值方法求近似解。因此，噪聲控制的首選措施是低噪聲設(shè)計(jì) [4]。第三，新材料、新方法、新評(píng)價(jià)。在構(gòu)件加工、聲學(xué)調(diào)試中，都廣泛地使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，并不斷地取得新成果。 2． 利用現(xiàn)代 CAD/CAE 技 術(shù)建立刮板傳動(dòng)系統(tǒng)各部分的 Pro/e 模型，利用 Pro/e 與ANSYS 的連接端口，將數(shù)學(xué)模型導(dǎo)入 ANSYS 進(jìn)行網(wǎng)格劃分。但是有限元法不但能完成刮板傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析 ，而且還能進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，是對(duì)這種復(fù)雜數(shù)值模型分析計(jì)算的最佳工具。最后，將所有節(jié)點(diǎn)載荷按照整體節(jié)點(diǎn)編碼順序組集成整體節(jié)點(diǎn)載荷向量。 求解器的主要功能是：對(duì)有限元模型形成的整體方程組進(jìn)行計(jì)算和分析，包括帶寬優(yōu)化、方程組求解方法的選取、確定收斂判斷依據(jù)等等。使用 Pro/MESI 可將已建立的實(shí)體模型自動(dòng)產(chǎn)生有中心單鏈?zhǔn)焦伟遢斔蜋C(jī)振動(dòng)與噪聲的有限元分析 第 頁(yè) 共 57 頁(yè) 16 限元網(wǎng)格，并將其輸入到常用的有限元分析軟件中進(jìn)行分析。該軟件提供了一個(gè)改進(jìn)的功能清單，具體包括：結(jié)構(gòu)高度非線性分析、電磁分析、計(jì)算流體動(dòng)力分析、大應(yīng)變、設(shè)計(jì) 優(yōu)化、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分、接觸分析、有限轉(zhuǎn)動(dòng)功能以及利用 ANSYS 參數(shù)設(shè)計(jì)語(yǔ)言（ APDL）的擴(kuò)展宏命令功能。有限元模型的主要要素是節(jié)點(diǎn)、單元、實(shí)常數(shù)、材料屬性、邊界條件和載荷，該模型由簡(jiǎn) 單的單元組成，單元間通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接并承受一定的載荷。在刮板輸送機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要在理論上進(jìn)行模態(tài)分析和噪聲預(yù)測(cè)，了解所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性，實(shí)現(xiàn)低噪聲設(shè)計(jì)。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè) 共 57 頁(yè) 21 圖 31 刮板輸送機(jī)的實(shí)際模型 刮板 Pro/e模型的建立 刮板具有典型的曲面形狀，考慮到用智能劃分網(wǎng)格的需要， 將復(fù)雜曲面簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的光滑曲面，并且忽略了部分倒圓角。該模型由簡(jiǎn)單的單元組成，單元間通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接并承受一定的載荷。金字塔形單元作為過(guò)渡也可以添加到四面體網(wǎng)格中。 中心單鏈?zhǔn)焦伟遢斔蜋C(jī)振動(dòng)與噪聲的有限元分析 第 頁(yè) 共 57 頁(yè) 28 圖 312 刮板的有限元模型 （ 2）溜槽的網(wǎng)格劃分 將溜槽的 Pro/e 模型導(dǎo)入 ANSYS 中，生成的幾何模型共有 1 個(gè)體， 95 個(gè)面， 210條線。然后對(duì)模型采用自由網(wǎng)格劃分，單元尺寸為 10mm， 智能網(wǎng)格劃分等級(jí)為 10 級(jí)， 得到刮板的有限元網(wǎng)格模型如圖 312。若劃分面，則自由網(wǎng)格可只由四邊形組成或由三角形單元組成或兩者的混合 。 圖 39 圓環(huán)鏈的 Pro/e 模型 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè) 共 57 頁(yè) 25 有限元模型的建立 有限元模型用有限數(shù)目的未知量模擬真實(shí)的物理系統(tǒng)的未知量。 （ 3） 根據(jù)有限元網(wǎng)格劃分的需要，將那些尺寸小于 13mm 的線、面、體等幾何元素進(jìn)行處理，以便能減小網(wǎng)格單元的數(shù)量。 本章小結(jié) 本章主要介紹了有限元的基本思想和有限元的分析過(guò)程，然后介紹了有限元的幾種基本軟件，最后重點(diǎn)介紹了 ANSYS 的基本結(jié)構(gòu)和分析的一般流程，為下面的具體分析打下了良好的基礎(chǔ)。 有限元模型用有限數(shù)目的未知量模擬真實(shí)的物理系統(tǒng)，不同物理系統(tǒng)的未知量不同。 ANSYS 公司一直致力于分析設(shè)計(jì)軟件的開(kāi)發(fā)、維護(hù)及售后服務(wù)，不斷吸取當(dāng)今世界最新的計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)，領(lǐng)導(dǎo)著有限元界的華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè) 共 57 頁(yè) 17 發(fā)展趨勢(shì)，并為全球工業(yè)界所廣泛接受，擁有全球最大的用戶群。其主要功能在于可進(jìn)行參數(shù)化的實(shí)體設(shè)計(jì)，功能包括三維造型、曲面設(shè)計(jì)、建立工程圖、模具設(shè)計(jì)和逆向工程等等。 前處理器的主要功能是：形成并提交求解器能識(shí)別的有限元模型數(shù)據(jù)文件，包括數(shù)據(jù)文件的輸入輸出功能、自動(dòng)網(wǎng)格劃分功能、生成幾何圖形功能和圖形顯示及輸出功能。 3. 整體分析 整體分析包括以下幾方面內(nèi)容： （ 1）集成整體節(jié)點(diǎn)載荷向量 P。經(jīng)過(guò) 50 年的發(fā)展不僅使各種不同的有限元方法相當(dāng)豐富，而且理論基礎(chǔ)也相當(dāng)完善。本課題對(duì)通用的 577mm 長(zhǎng)度的 中心單鏈?zhǔn)?U 型刮板的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行有限元數(shù)值模擬，對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析，分析其固有頻率和振型，為獲得低噪聲技術(shù)的刮板輸送機(jī)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。英國(guó)非常注意對(duì)噪聲的控制，以謀求環(huán)境安寧，上百家噪聲控制設(shè)備制造廠，每年向市場(chǎng)提供幾十億英鎊的產(chǎn)品。第二，守其有而用其無(wú)?？刂坡曇粼谑覂?nèi)外、結(jié)構(gòu)內(nèi)和管道內(nèi)的傳播可以利用壁障、吸聲材料、剛性結(jié)構(gòu)的斷面突變、阻塞孔洞、消聲器、隔聲罩、封閉的隔聲間使噪聲局限在聲源附近等方法。對(duì)于實(shí)際工程振動(dòng)問(wèn)題，首先要對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，抓住結(jié)構(gòu)的主要力學(xué)特性，形成待解決問(wèn)題的物理模型。 刮板輸送機(jī)的缺點(diǎn)是：工作阻力大，耗電量大，溜槽磨損嚴(yán)重，維修和使用不當(dāng)時(shí)易斷鏈，運(yùn)輸距離也受到一定限制。 刮板的形狀有特殊的要求，要能夠在運(yùn)行中有刮底清幫、防止煤粉黏結(jié)和堵塞的作用，并應(yīng)盡量減小質(zhì)量。 it is mainly used in coal mining working face or gateway, and other places. Because of the scraper conveyor’s special structure and working environment and the special requirements of the scrapers during transportation, make the friction between the scrapers and the chute is inevitable, what bees the main source of noise pollution of a scraper conveyor. The rapid development of puter technology makes the finite element method (FEM) be widely applied in the field of noise reduction research, but because of the particularity of working environment and the plexity of load, in order to use the finite element method to predict the vibration and noise of the scraper conveyor system simply and effectively, we often adopt the method of modal analysis. This article first introduces the idea of finite element and several kinds of monly used software of finite element analysis, and then to a domestic SGD 630/264 central single chain scraper conveyor as an example. The author takes a part of the chute as the research object and establishes the finite element model。由于刮板輸送機(jī)特殊的