选煤厂弧形筛筛板的柔化及仿真分析.pdf

试验研究andNo.7,2023DevelopmentMechanicalManagement2023年第7 期Total243总第2 4 3 期机械管理开发D0I:10.16525/14-1134/th.2023.07.029选煤厂弧形筛筛板的柔化及仿真分析宋丹（山西焦煤霍州煤电李雅庄洗煤厂，山西临汾031400)摘要：为了解决选煤弧形筛振动电机所引发的激励振动而导致筛板开裂或断裂的问题，在对弧形筛结构及工作原理分析的基础上，基于ANSYS软件建立有限元仿真模型，并对通过建立刚性区域实现对筛板的柔化；最后，基于所构建的仿真模型对筛板的疲劳寿命进行分析，为后续改进筛板结构奠定基础。关键词：选煤厂；弧形筛；筛板；刚性区域；疲劳寿命中图分类号：TD94文献标识码：A文章编号：10 0 3-7 7 3 X(2023)07-0074-020引言选煤厂是对原煤进行再加工处理的场所，是提高煤炭质量的一道重要工序。弧形筛筛面与弧形筛相互组合的独特结构能够避免筛缝的堵塞,其脱介、脱水性能相比于普通弧形筛得到明显的改善。在实际生产中，弧形筛的工作量很大，在长期的运行中弧形筛承受着物料的质量；而且在振动电机的作用下，设备还需承受交变的激振力；在此种工况下，弧形筛会出现不同程度的疲劳破坏，甚至出现断裂、开裂的情况，从而无法完成其筛分的功能。为了获得弧形筛的真实疲劳寿命，本文将对弧形筛进行柔化处理，在此基础上对其疲劳寿命进行仿真分析1-2 1弧形筛概述本文研究型号为VSB302060的弧形筛，其主要结构包括筛箱、振动电机、筛板弧形座和隔振弹簧3)。该设备是结合了普通弧形筛和振动弧形筛改进而来的，该设备区别于普通弧形的关键点是能够有效防止物料对筛缝的堵塞。VSB302060型弧形筛的基本结构如图1所示。弧形筛工作原理如下：当筛面未发生堵塞现象时，该选煤弧形筛与普通弧形筛的工作原理一致,即可实现对煤泥水的脱介脱水处理；当筛面发生堵塞时，选煤弧形筛的振动电机启动，在振动电机的作用下带动选煤弧形筛筛板弧形底座的谐振，从而产生较筛板弧形座筛箱TT7振动电机激振筛下产物图1弧形筛普通结构示意图大强度的振动，使得堵塞筛面的颗粒落下，达到疏通筛面的目的。从整体上讲，选煤弧形筛可以有效避免筛面煤炭颗粒对其堵塞现象；而且筛箱的小幅度振动即可带来大强度的振动，间接保证了筛网的使用寿命。2选煤厂弧形筛有限元仿真模型的建立与柔化处理在以往对选煤弧形筛疲劳寿命分析时，只将设备各部件视为刚性体，而在实际中各部件均为弹性体，导致仿真所得到的结构与实际值存在一定的误差。因此，本文将重点在对弧形筛柔化处理的基础上，对设备的疲劳寿命进行仿真分析4-5 O2.1弧形筛有限元仿真模型的建立首先，基于Pro/E三维建模软件对VSB302060型弧形筛筛板的结构模型进行建立；在建模过程中,在保证仿真计算精度的基础上，为了减少仿真计算量，对设备本身的倒角、圆角以及螺栓进行简化处理。然后，将所构建的三维结构模型导人ANSYS有限元分析软件中，根据建模材料属性对模型中的参数进行设置。VSB302060型弧形筛筛板弧形座所选的材料是Q235A钢，其相应的材料属性如表1所示。对材料属性设置完毕后的模型进行网格划分后，得到数值模拟仿真的模型。网格划分结果：弧形筛弧形座的网格单元数量为14 7 8 0 7，对应的节点数量为236411。最终得到弧形筛弧形座的有限元仿真模型如图2 所示。表1弧形筛筛板Q235A材料属性材料属性名称材料属性指标密度/g/cm)7.85弹性模量/GPa212泊松比0.288屈服强度/MPa235抗拉强度/MPa375500收稿日期：2 0 2 2-0 5-0 5作者简介：宋丹（19 9 2 一）,女，山西霍州人，本科，毕业于安徽理工大学矿物加工专业，现任山西焦煤霍州煤电李雅庄洗煤厂机电队配电工。75宋2023年第7 期丹：选煤厂弧形筛筛板的柔柔化及仿真分析图2弧形筛弧形座有限元仿真模型2.2弧形筛弧形座的柔化处理以往针对弧形筛弧形座疲劳寿命仿真分析时将其关键部件视为刚性；但是，在实际生产中各部件均会出现不同程度的变形。因此，完成将部件视为刚性体，仿真结果与实际生产存在较大的差异性，即不能准确反应弧形筛的疲劳寿命，对实际生产的指导意义不明显。因此，需要将弧形筛弧形板进行柔化处理，对应得到弧形筛弧形板的刚柔耦合的仿真模型。目前,可通过ADAMS软件和ANSYS软件对弧形筛板进行柔性处理。二者比较可知：基于ADAMS软件对弧形筛板进行柔性处理,最终所获得的模型相对简单且精度较低；而基于ANSYS软件对弧形筛板进行柔性处理后，最终所获得的模型精度较高。因此，本文将采用ANSYS软件对弧形筛板进行柔性处理；柔性处理的关键在于在模型中建立刚性区域。所谓刚性区域指的是刚性体和柔性体相连接的节点。对于弧形筛的弧形筛板，其刚性区域为模型中减震器的四个螺栓孔，如图3 所示。ANSYSELDEITSR14.3aR11201522:14:15图3弧形筛筛板所构建的刚性区域3弧形筛筛板的疲劳寿命仿真分析实践表明，影响设备疲劳寿命的因素包括有设备本身的工作条件、零部件的工作状态以及材料的本质属性等。在上述三大因素中各自还包括有多种小因素，其中设备部件所承受的集中应力、机械构件的尺寸、表面状态以及设备本身所承受的载荷等均是影响其疲劳寿命的关键。3.1弧形筛筛板的S-N曲线S-N曲线是疲劳寿命分析的重要依据。弧形筛筛板的材料为Q235A，根据表1中材料的属性得到弧形筛板的S-N曲线如图4 所示。4S320123456789IgN图4弧形筛筛板S-N曲线3.2筛板的疲劳寿命仿真分析实践表明，筛面被煤炭颗粒堵塞后，需要在振动电机的作用下，筛板弧形座联动筛板形成谐振。可以说，在振动的作用下，弧形筛筛板为薄弱环节，极易发生疲劳破坏。因此,重点对弧形筛板的疲劳寿命进行研究。在S-N曲线的指导下，结合弧形筛筛板的载荷和受力情况，所得筛板的疲劳寿命云图如图5 所示。Ute(Repeals)NoDataBeyond Cutoff3.144e+0209.885e+0183.108c+0179.771e+0153.072e+0149.659e+0123.037e+0119.548e+0093.002e+0089.439e+006Max-Beyone CutoftAtNode76580Mn*9.439E5AtNode34719Y图5弧形筛筛板疲劳寿命仿真云图对所得的弧形筛筛板的疲劳寿命云图进行分析得出：筛板上疲劳寿命最薄弱的环节为所构建的刚性区域,即与减震器连接的四个螺栓孔为薄弱环节。而在未对筛板进行柔化处理的仿真模型进行疲劳寿命仿真分析时，所得的仿真结论为筛板满足设备实际工况的使用要求，无薄弱环节。因此，为提升弧形筛筛板的使用寿命和安全性，应重点对于减震器连接的四个螺栓孔的位置进行改进，已达到提升其疲劳寿命的目的。4结论弧形筛为选煤厂中对煤泥水进行脱介、脱水处理的关键设备，其在实际应用中处于持续工作的状态。本文所研究的弧形筛是在普通弧形筛和振动弧形筛综合的基础上高性能弧形筛，该设备由于可解决筛面堵塞的问题，使得其应用较为广泛。但是，在振动电机的作用下，其振动幅度较普通弧形筛较大，而且其筛板为整个设备的薄弱环节。本文在对筛板柔化处理的基础上，对其疲劳寿命进行仿真分析,并得出如下结论：1)对筛板进行柔化处理后，可以得出与减震器连接的四个螺栓孔为薄弱环节；2)为提升弧形筛整机设备的使用寿命，可对四个螺栓孔进行改造消除薄弱环节。(下转第7 8 页）ChinaCoal ProcessinggPlants（编辑：王婧）上接第7 5 页ina(Jin（编辑：王慧芳）上接第7 3 页）（编辑：王婧）78第3 8 卷机械管理开发具有更强的抗干扰能力，从而实现对采煤机平滑调速功能。参考文献1王宝军，李春华，肖洋.电牵引采煤机模糊控制系统调速特性的仿真J.煤炭学报，2 0 0 7,3 2（7）：3 7-3 9.2刘春生，杨秋，李春华.采煤机滚筒记忆程控截割的模糊控制系统仿真】.煤炭学报，2 0 0 8，3 3（7）：4 2-4 3.3原钢.基于模糊控制的连续采煤机恒功率截割方法.工矿自动化,2 0 2 0(5):7 7-7 9.4徐志鹏，王忠宾，米金鹏.采煤机自适应记忆切割.重庆大学学报（自然科学版）,2 0 11,3 4（4）：117-118.5吕振，张立.采煤机油泵马达计算机试验系统研究J.煤矿安全，2006,37(10):53-54.Automatic Speed Control of Coal Mining Machine Based on Fuzzy ControlXue Rui(Xinqi Coal Mine,Huozhou Coal and Power Group,Linfen Shanxi 031412,China)Abstract:In order to further improve the reliability and productivity of coal mining machine operation,it is particularly important to realizethe function of automatic speed control of coal mining machine control system according to the actual working conditions.On the basis ofthe analysis of the principle of automatic speed control of coal mining machine and the principle of fuzzy PID and PID control,a simulationmodel of automatic speed control of coal mining machine is established,and the setting of simulation parameters is completed to comparethe effect of vector PID and fuzzy PID control,so as to lay the foundation for the practical application of fuzzy PID in the future.Key words:coal mining machine;PID;fuzzy algorithm;automatic speed control;traction section轴故障诊断J.煤炭技术，2 0 2 2，4 1（1）：2 14-2 16.8郭小燕.矿井提升机无轴式盘式制动器结构优化设计J.机械研究与应用,2 0 2 1,3 4(1)：112-114.9钱柄旭，贾清华，付志明，等.矿井提升机刚性罐道滚轮充发电装置J.煤矿机械，2 0 2 1,4 2(4)：115-117.10王福忠，李媛媛，翟昊.基于案例推理的矿井提升机电气传动系统的维修决策J.河南理工大学学报（自然科学版）,2 0 2 1,4 0(4):135-140.11张宇，赵永生，傅志民，等.矿井提升机径向液压弹簧闸技术改造J.矿山机械，2 0 2 1,4 9(12)：6 1-6 3.12罗宏博，张建锐，胡天林，等.基于AMESim的矿井提升机液压制动系统优化与仿真分析J.矿山机械，2 0 2 1，4 9（9）：2 4-2 9.Analysis of the Influence of Bolt Layout on the Connection Performance of the Main Shaft ofMine HoistsQiJineng Holdings Coal Industry Group Dadougou Coal Industry Company,Datong Shanxi 037001,ChAbstract:As an important load-bearing component of mine hoists,the bolt connection arrangement of the spindle device has a significantimpact on the bearing capacity of the spindle.The connection structure of the spindle device is analyzed and the performance of differentbolt arangements is analyzed using finite element simulation analysis.The results indicate that the more bolts used for the connection of thespindle device,the minimum stress and displacement exerted on the connecting clamp plate,which is beneficial for improving the bearingperformance of the spindleKey words:mine hoist;spindle device;connecting bolts;stress;deformation参考文献1周晓旭.选煤厂弧形筛击打器自动运行及复位程序设计J.煤炭技术,2 0 17(7):2 7-2 8.2杨红卫.弧形筛在新兴选煤厂污水处理中的应用.煤炭技术，2007,26(7):12-14.3张经充，于凤云，袁晖.鸡西市选煤厂重介工艺系统扩产改造刀.煤炭技术，2 0 0 2 2 1(10）：2 9-3 0.4郭冬梅，廖祥国，阎志刚.天宏选煤厂粗煤泥回收工艺优化研究J.煤炭工程,2 0 2 0,5 2(10)：13-14.5刘亿，吴玲，谢广元.浅析弧形筛和煤泥离心机配合的粗煤泥回收工艺J.煤炭工程，2 0 0 4(11：3 5-3 7.lation Analysis of Curved Screen Plates inSoftening and Simulation Analysis of CurveSong DanShanxi Coking Coal Huozhou Coal Power Liyazhuang Coal Washing Plant,Linfen Shanxi 031400,Abstract:In order to solve the problem of cracking or fracture of the screen plate due to the excitation vibration caused by the vibratingmotor of the coal separation arc screen,based on the analysis of the structure and working principle of the arc screen,a finite elementsimulation model is established based on ANSYS,and the softening of the screen plate is achieved by establishing a rigid area;finally,thefatigue life of the screen plate is analysed based on the simulation model constructed,laying the foundation for the subsequent improvementof the screen plate structure.Key words:coal processing plant;curved screen;screen plate;rigid area;fatigue life