饲草揉碎机转子动态特性研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151800015硕士学位论文（学生类别：全日制专业型硕士研究生学位类别：工程硕士领域名称：机械工程论文题目：饲草揉碎机转子动态特性研究英文题目：Researchondynamiccharacteristicofaforagerubbingmachine’srotor学生姓名：王金博导师姓名：翟之平教授校外导师：吴雅梅研究员二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要9R-40型饲草揉碎机是一种介于粉碎机与铡草机之间的新型饲草加工设备，工作时其主要工

2、作部件转子在离心力、流场脉动压力以及自身重力等作用下，极易产生振动并使揉碎机产生环境噪声，严重影响机器的使用寿命和操作人员的身心健康。为了确保饲草揉碎机安全、可靠地运行，本文在对揉碎机内流场模拟计算基础上，采用流固耦合方法计算了揉碎机转子的等效应力、应变及总变形，对其静强度进行了分析与优化；采用理论分析、有限元模拟及激光测振等方法对揉碎机转子进行了模态分析与试验，验证了理论分析及有限元模型的可靠性；并对转子进行了动态特性优化。（1）锤架板厚度、锤架板数及转子转速变化对转子所受流场压力的分布规律影

3、响不大；对转子所受压力和揉碎机内气流速度影响较大的是转速，架板数量次之，架板厚度的影响最小。（2）9R-40型饲草揉碎机转子在额定转速工作时，最大等效应力为352.92MPa，出现在主轴与抛送叶轮架板连接处，极易损坏，故需要进行静强度优化。（3）叶轮架板厚度对最大等效应力及最大总变形影响最大，叶轮架板直径以及叶轮架板与主轴过渡圆角半径的影响次之。锤架板厚度及锤架板数的影响最小。优化后转子最大等效应力为176.68MPa，较优化前减小了51.03%，静强度满足使用要求。（4）揉碎机转子计算与试验模

4、态频率的最大相对误差为6.39%，且振型相同，可见所建立有限元模型及数值计算结果是可信的。预应力使转子模态频率有所提高，尤其是第1、2、3和7阶频率提高幅度较大。（5）共振分析表明转子第1阶预应力模态频率147.43Hz与激振基频140Hz较为接近，避开率为5.03%，极易发生共振，故需进行动态特性优化。转子第2和3阶模态频率与激振2和3倍频避开率满足要求。（6）锤架板厚度对转子低阶预应力模态频率影响较大，主轴直径次之，架板直径影响最小。优化后转子第1阶模态频率避开率提高到15.49%，第2、3

5、阶频率避开率满足避开率大于15%的要求，避免了共振的发生；总质量减小了1.06%，且动态特性优化后转子的静强度和刚度均满足使用要求。I内蒙古工业大学硕士学位论文关键词：9R-40饲草揉碎机；转子；流场分析；流固耦合；模态分析；响应面优化II内蒙古工业大学硕士学位论文Abstract9R-40foragerubbingmachineisanewtypeofforageprocessingequipmentbetweencrusherandmincingmachine.Asthemainworkin

6、gpartoftheforagerubbingmachine,therotorwithstandcentrifugalforce,gas-solidtwo-phaseflowpressure,anditsowngravity.Itiseasytogeneratevibrationandcauseexcessivenoise,whichaffectedthelifeofthemachineandhealthoftheoperatorseriously.Inordertoensurethesafe,

7、reliableandstableoperationoftheforagerubbingmachine.Basedonthesimulationoftheflowfieldintherubbingmachine,usingunidirectionalfluid-structurecouplingmethod,whichcouldobtainthedistributionofrotor’sequivalentstress,strainandtotaldeformation,andthestatic

8、strengthisanalyzedandoptimized.Theoreticalanalysis,finiteelementsimulationandlaservibrationtestingwereusedtoanalyzeandtestthemodaloftherotor,thatverifiedthereliabilityoftheoreticalanalysisandfiniteelementmodel,andtherotorwasoptimizedfordynamiccharact