周军毕业设计开题报告【2013-03-25】

中北大学毕业设计开题报告2013年03月25日学生姓名：周军学号：0902034316学院、系：机械工程与自动化学院过程控制系专业：过程装备与控制工程设计题目：煤粉制样筛分装置设计及粒径分级研究指导教师:闫宏伟（副教授）毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、题目：煤粉制样筛分装置设计及粒径分级研究二、课题研究的背景和意义筛分作业是将松散的混合物料通过单层或多层筛面的筛孔，按照粒度将其分成两种或若干种不同粒级产品的过程。筛分机械的发展，经历了固定筛—滚轴筛—滚筒筛—摇动筛—共振筛—振动筛这样一个发展过程。从煤炭加工行业来说，早在16世纪中叶，英国就有关于煤炭筛分的相关文献。到19世纪下半叶，为了适应市场的需求，对商品煤的粒度分级有了更高的要求，因此煤炭筛分分级盛行起来。20世纪40年代出现了最初的圆振动筛，在其基础上产生了直线振动筛，随着振动筛的出现，标志着现代筛分技术进入了一个新的发展阶段[1][2]。20世纪50年代又出现了共振筛，兴盛了一时又很快衰落，矿物筛分的主力军还是振动筛。由于振动筛分机处理量大，筛分效率高，结构简单，工作可靠，成本低等优势，在所有筛分设备中，占有绝对优势，其占有量约为95％。目前已广泛运用于采矿、冶金、煤炭、石油化工、水利电力、轻工、建筑、交通运输和铁道等工业部门中,用以完成各种不同的工艺过程[3][17]。全球每年都有数百亿吨的粒状物料要经过筛分处理，仅在我国，每年经过筛分作业处理的煤炭就有十几亿吨。振动筛之前的机型因不能满足生产发展的需要，已逐渐被淘汰，振动筛凭借其较高的筛分效率和较大的生产能力被广泛使用，并得到了迅速发展。振动筛在筛分行业占绝对优势，在实际生产过程中同时受到激振力、物料反作用力以及隔振系统反作用力的影响[5][7]，主要结构的零部件长时间承受着恶劣的交变载荷。通过对筛分过程进行深入的理论研究[10][11]，以此为基础确定筛分机的最佳运动学参数[12][15]，寻找提高振动筛使用寿命和工作稳定性的措施，使用更合适的分析方法和分析手段对振动设备进行基于动力学特性的优化设计[8][24]。从而提高筛分效率，降低能耗，延长筛分机，使用寿命，促进筛分机械设计的改进、优化及新型筛分机械的研制[9]。因此对振动筛的参数优化分析和结构设计有重要的意义[20][21][22]。三、国内筛分机的发展研究现状与发展趋势3.1从筛分机的理论现状来筛分的方法可分为普通筛分法、薄层筛分法、概率筛分法、厚层筛分法和概率等厚筛分法。振动筛分设备动力学研究主要是运用振动理论来进行分析的[19][20],包括线性振动和非线性振动两大类。线性振动筛包括共振筛和远离共振区的贯性振动筛两种筛分设备。非线性振动理论主要用于大型非线性共振筛,由于其能耗低以及检修时需要的空间小等特点,而具有一定的优势。为保证在一定的筛分效率下筛分机要获得较高的单位面积处理能力,很大程度上取决于筛面的运动轨迹[16]。在筛分机的发展过程中，筛面的运动的轨迹筛面运动轨迹从一条直线发展到多种曲线,从线性演变到非线性,从平面曲线到空间复杂曲线等，以适应各种被筛物料的特性要求。3.2从筛分机的发展现状我国筛分机械的制造开展主要经历了三个阶段：仿制阶段：新中国解放前后，我国的振动筛分机械主要引进模仿前苏联技术，仿制苏联设计制造的TY11型圆振动筛、波兰的wp1型和wp2型吊式振动筛等。这些筛分机械的仿制成功，即满足了国内的生产需求，也培育了一批技能人员为我国筛分机械的开展奠基了坚实的根底。自行研制阶段：从1966年到1980年研制了一批性能优良的新型筛分设备，1500mm×3000mm重型振动筛及系列，15m2、30m2共振筛及系列等。这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但是它们的研制成功基本上满足了国内需要，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。引进、消化、提高阶段：进入改革开放的80代，我国经济高速开展，科学技能以及加工制造精度的不断进步，振动筛分机械的研发技术提高，成功研制了振动概率筛系列、旋转概率筛系列，完成了重型冷热矿筛系列、弛张筛、螺旋三段筛等的研制，一些关键技术相应突破，尤其是重型，大功率振动电机的问世，更是推进我国振动机械设备行业向国际先进行列迈进。3.3从筛分机的制造现状振动筛分机械是利用振动的多孔工作面，将颗粒大小不同的混合物料按粒度进行分级，也常用于物料的脱水及清洗物料表面的污泥。它一般安装在给料设备的下边，给料机应均匀地供料。振动筛种类繁多，一般有以下几类。3.3.1惯性振动筛惯性振动筛是借高速回转着的不平衡重产生离心力使筛箱振动，从而筛面上物料层松散使细粒级通过筛孔排出。近年来由于惯性振动筛性能较好、结构和维护工作都较简单，在选煤、选矿厂得到推广应用，受到各国重视，尤其是直线振动筛发展很快。主要包括圆运动振动筛和直线振动筛。（1）圆运动振动筛是利用不平衡重激振器使筛箱振动的筛子，其运动轨迹一般为圆形。圆运动振动筛分为单轴惯性振动筛和自定中心振动筛两种。单轴惯性振动筛特点是激振器的轴和皮带轮参与振动，自定中心振动筛优点是运转时三角皮带轮不与筛箱一起振动，故传动皮带寿命较长，工作较稳定。（2）直线振动筛是靠两根带不平衡重的轴作同步异向旋转而产生振动的筛子。其筛面呈水平或倾斜安装，运动轨迹一般为直线，故称之为直线振动筛或水平振动筛。由于筛箱运动过程中有较大的加速度，所以特别适合于煤炭的脱水、脱泥、脱介以及物料的分级。3.3.2共振筛共振筛从50年代应用于煤炭和矿石中，其振动系统是在接近共振区的条件下工作的，即筛子的工作频率接近它的自振频率。它既可用作煤和矿的预先筛分和最终筛分，也可以脱水、脱泥和脱介。共振筛利用了共振原理，具有下列特点：在共振频率附近，使用较小的激振力来驱动较大面积的筛箱；可以节省传动系统的功率消耗，并减少轴承等机件的受力；利用了非线性振动系统，筛子的瞬时加速度大，对分级、脱水等作业有益。但由于其在安装上要求高，技术上比较复杂，共振筛的发展较缓慢。3.3.3其它类型的振动筛(1)等厚筛我国现有的ZD型直线等厚筛系列，有7种基本规格，总筛分效率一般在85%以上。ZD系列等厚筛适用于需要精确分级的煤炭及类似比重物料的干湿式筛分，处理量较大，筛分深度可至6毫米。(2)研制摩根森筛：瑞典创制的摩根森筛是以概率论为原理的新型筛分机，适合于筛分水分大和难筛分的细粒级物料。它是由一个悬挂在弹簧上的筛箱和一组多层的倾斜筛板以及两个不平衡重激振器。(3)概率筛分机概率筛分机通过采用大筛孔、大倾角和多层筛面结构，使物料近似筛分而提高筛机处理能力和干式筛分的深度。(4)电磁振动旋流筛电磁振动旋流筛是一种结构简单的高效脱水脱泥设备。该筛无转动部件，无需润滑，不需动力，不仅用于选煤厂，还可推广用作污水处理和选矿厂及其它类似物料的脱水脱泥和分级设备[3]。3.4从筛分机的发展状况在目前的发展过程中有以下几点是要注意的：一是集成计算机设计的成果,包括动力学分析、参数计算、强度计算、三维绘图、模拟装配和仿真运行等程序[14],形成系统软件包；利用复合仿真试验技术,深入研究新的筛分理论技术。二是创造出新型的振动筛分设备。研究与探讨在重力、浮力、离心力、电磁力、振动力复合作用下的新筛分理论与技术[13][25],研究出适合各种条件各种物料的新型筛分装置,以满足新的生产工艺要求。三是加强环保理念,注重振动筛的降噪和防尘设计与制造,在节能、节水和循环经济发展的领域寻找振动筛分的新用途和新市场[4]。总的来说振动筛呈以下发展趋势[18]：(1)应用等厚筛分法：这种筛分法的特点是，不管入料中小于筛孔的颗粒所占百分比如何，在筛分过程中筛上物粒层的厚度保持不变或递增；而采用普通筛分法时，筛上物料层厚度却是递减的。普通筛分法平均单位筛面透筛能力仅是筛面实际透筛能力的25％左右。而等厚筛分法，小颗粒和筛面接触的概率大大增加，平均单位筛面透筛能力约为筛面实际透筛能力的80％。(2)向标准化、系列化、通用化发展：这是便于设计，组织专业化生产、保证质量和降低成本的途径。包括筛机品种、振动器、筛框侧板及筛板传动轴等设备的三化非常有必要这样使我国的筛分设备又好又快发展[6]。(3)现代化：包括设计的现代化和制造的现代化。有限元应力分析[16][19][23]，专门的设计程序，先进的测试手段已运用到振动筛设计中来。参考文献:[1]焦红光﹒振动筛分过程解析﹒北京：煤炭工业出版社，2008﹒[2]J.Li,C.Web,S.Pandiella﹒Discreteparticlemotiononsieves-anumericalstudyusingtheDEMsimulation﹒PowderTechnology，2001，133：190-202[3]郭年琴，匡永江﹒振动筛国内外研究现状及发展﹒技术与装备，2009，5：26-27[4]段志善，郭宝良﹒我国振动筛分设备的现状与发展方向﹒矿山机城，2009，39(4)：1-4[5]JoleneMilisavljevic﹒Mathematicalmodelsbehaviorofvibratingsievedwithandwithoutelectricmotorwithimbalance﹒Belgrade，2000，6：16-18[6]陆信，张德生，周峰等﹒筛分机械的新发展﹒2010全国筛分技术会议论文集，沈阳：中国煤炭加工利用协会，2011：38[7]TomaszSzymanski,PieterWodzinski﹒Screeningonascreenwithavibratingsieve﹒PhysicochemicalProblemsofMineralProcessing，2003，37：27-36[8]李文英﹒大型振动筛动力学分析及动态设计﹒博士学位论文.山西太原：太原理工大学，2004[9]王桂锋﹒振动筛筛分研究及优化设计﹒硕士学位论文.福建省泉州市：华侨大学，2009[10]赵跃民，刘初升﹒干法筛分理论及应用﹒北京：科学出版社，1999﹒1-34[11]GheorgheI.﹒Applicationofsievingprocessofvibratoryscreen﹒TheScientificBulletinofValahiaUniversity-materialsandmechanics，2010，5：157-160[12]王翠清，冉隆河﹒影响直线振动筛筛分效果的几个重要参数﹒选煤技术,2006,2：13-15[13]李小冬，童昕，王桂锋﹒基于DEM的振动参数对颗粒筛分分层与透筛的研究﹒矿山机械，2012，40(5)：83-89[14]DinaI.Stoicovici,MioritaUngureanu,NicuUngureanu﹒ComputerModelForSieves’VibrationsAnalysis,UsinganAlgorithmBasedontheFalse-PositionMethod﹒AmericanJournalofAppliedSciences，2009，6(1)：48-56[15]王然风，曲耀伟，熊诗波﹒基于试验模态分析的整体振动筛动力学参数研究﹒选煤技术，2003，5：18-19[16]石秀东,赵魏维,赵加洋﹒振动筛工作参数对筛分效率影响的有限元分析术﹒金属矿山，2012，2：132-134[17]焦红光，布占文，赵继芬等﹒筛分技术的研究现状及发展趋势﹒煤矿机械，2006，27(10)：7-9[18]张康，耿飞﹒煤炭筛分设备的发展趋势﹒矿山机械，2010，38(24)：11-13[19]朱福先,殷祥超,马景槐﹒大型振动筛动力学有限元简化模型初探﹒煤矿机械，2009，30(1)：107-109[20]李增彬﹒基于虚拟样机技术的振动筛动力学分析及优化设计﹒硕士学位论文.山西太原：太原理工大学，2010[21]周磊﹒振动筛分机械的动态特性分析与结构优化设计研究﹒硕士学位论文.河南：出版者河南理工大学，2010[22]ZhaoYu