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由于目前机械化放顶煤开采技术的广泛应用及推广,工作面断层及煤顶层的矸石大量卷入毛煤中,使得矸石和煤的比例以及毛煤的灰分急剧增加,造成了煤质的下降,对设备及环境都有很大的影响。因此,排除矸石就成为选煤技术中一个重要的环节。机械式动筛捧矸机以其成本低、结构紧凑、用水量少、分选效果好、工艺简单、技术成熟、节省动力等优势而广泛应用于我国的选煤企业。驱动机构做为该设备的一个核心部件,对其进行优化设计有着重要意义。
通过查阅大量资料和现场调研,发现动筛排矸机筛床运动规律是筛分效果的一个重要影响因素,而驱动机构又对筛床的工作过程发挥着重要作用。鉴于此,本文将动筛排矸机驱动机构以及筛床组成的部件简化为六杆机构,利用封闭矢量多边形的方法,借助于MATLAB的强大的数学功能,分析了驱动机构各个构件以及筛床的运动特性,为驱动机构的优化设计奠定了一定的基础。
筛床作为动筛排矸机的核心部件,为了提高设备的稳定性及可靠性,在对筛床驱动机构进行优化设计中,将筛床运动加速度达到最小作为目标。
为了保证动筛排矸机的筛分效果,将筛床振幅、行程速比等作为优化设计的约束条件,同时还要满足机构的设计要求,如曲柄存在的条件、最小传动角大于许用传动角等。在此基础上,建立了动筛排矸机驱动机构优化设计的数学模型,并运用复合形法对该数学模型进行求解,得到了驱动机构的最优尺寸参数。优化结果表明,在提高筛分效果的同时,提高了动筛排矸机的工作性能。
最后,针对优化设计后的结果进行了变量分析以及可行性检验。用UGNX6.0建立优化后动筛排矸机的三维模型,并利用UG NX6.0的运动仿真模块对该机构进行运动仿真,进行干涉分析,发现优化设计后的驱动机构并没有出现干涉现象,从而验证优化设计结果的合理性。