陶粒砂混合制粒机悬臂转子动力学分析

摘要

陶粒砂是一种使地层深处岩石的裂缝保持张开状态的固体颗粒，其作用为支撑裂缝的两壁，当停止泵注，井底的压力下降到闭合压力时保证通向油气井眼的裂缝依然保持张开。陶粒砂混合制粒机是生产陶粒砂的主要设备，如果设计不当在生产过程中容易产生振动，造成设备无法正常运行。因此在进行制粒机的设计之前，对制粒机转子系统进行动力学分析具有重要的理论指导意义和实用价值。
　　 本文结合陶粒砂混合制粒机工程问题，首先系统地阐述转子系统动力学的主要研究内容，考虑结构、刚度、质量、轴承以及陀螺力矩等因素对转子系统的影响，根据制粒机转子系统的工作情况，对转子系统进行等效简化，然后建立制粒机转子系统的力学模型和数学模型，利用Matlab软件计算理论上的转子系统的固有频率和临界转速。运用三维设计软件Solidworks绘制制粒机转子系统的三维模型，处理后导入ANSYS中对转子系统进行模态分析，提取出转子系统的前十阶固有频率和振型，根据实际工作情况对转子系统进行优化，并对优化后的转子系统进行动态特性分析。
　　 经分析，制粒机转子系统优化前的一阶固有频率为30HZ，而制粒机的工作转速为0-2000r/min，转子的一阶临界转速在工作转速范围内，而优化后的转子系统的一阶固有频率为54HZ，制粒机的工作转速远离转子系统的临界转速，不会造成设备共振。由转子系统的动态响应分析的结果可知:产生幅值响应时的频率和模态分析的结果基本一致，制粒机转子系统在共振频率以外的频率工作时，响应很小，能够稳定的工作。

目录

声明

摘要

图和附表清单

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 陶粒砂混合制粒机的国内外研究现状

1．2．2 转子系统动力学研究概况

1．3 本文主要研究内容

2 陶粒砂混合制粒机转子系统的理论计算

2．1 陶粒砂混合制粒机概述

2．1．1 陶粒砂混合制粒机的结构简介

2．1．2 陶粒砂混合制粒机的转子系统

2．2 陶粒砂混合制粒机转子系统的三维模型及简化

2．2．1 Solidworks软件简介

2．2．2 陶粒砂混合制粒机转子系统的三维模型及简化

2．3 陶粒砂混合制粒机转子系统的理论计算

2．3．1 陶粒砂混合制粒机转子系统的力学模型

2．3．2 陶粒砂混合制粒机转子系统的数学模型

2．3．2 陶粒砂混合制粒机转子系统运动微分方程的建立

2．4 本章小结

3 陶粒砂混合制粒机转子系统的模态分析

3．1 模态分析的基本理论

3．1．1 模态分析的原理

3．1．2 ANSYS软件及模态分析方法

3．2 陶粒砂混合制粒机转子系统的模态分析过程

3．2．1 陶粒砂混合制粒机转子系统的模型建立

3．2．2 转子系统的加载及求解

3．3 模态分析的后处理

3．3．1 陶粒砂混合制粒机转子系统的固有频率

3．3．2 陶粒砂混合制粒机转子系统的振型

3．3．3 陶粒砂混合制粒机转子系统的应力

3．4 本章小结

4 陶粒砂混合制粒机转子系统的优化设计

4．1 优化设计的基本概念

4．2 陶粒砂混合制粒机转子系统的优化设计过程

4．2．1 生成优化分析文件

4．2．2 进入优化、指定分析文件并声明优化变量

4．2．3 选择优化方法、指定控制方式、进行优化分析

4．3 优化分析结果及评价

4．4 本章小结

5 陶粒砂混合制粒机转子系统的动态特性分析

5．1 稳态响应分析的过程

5．1．1 建立模型

5．1．2 施加载荷

5．1．3 指定分析类型和载荷步选项

5．2 结果分析及评价

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

作者简介

致谢