振動(dòng)篩圓柱型橡膠彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、第3期 選 煤 技 術(shù)2005年6月COAL PREPARATION TECHNOLOGY文章編號(hào):1001-3571(2005)03-0012-02No 3Jun 2005振動(dòng)篩圓柱型橡膠彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)楊善國,黃 炎(中國礦業(yè)大學(xué),江蘇徐州 221008)摘要:提出了振動(dòng)篩圓柱型橡膠彈簧數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合一實(shí)例利用MATLAB得到了優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。優(yōu)化后橡膠彈簧體積明顯減小。關(guān)鍵詞:振動(dòng)篩;圓柱橡膠彈簧;優(yōu)化設(shè)計(jì)+中圖分類號(hào):TH237 6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 支撐彈簧是慣性振動(dòng)篩的重要彈性元件,既是主振彈簧,又是隔振彈簧,其性能好壞直接影響振動(dòng)篩的篩分效果。與金屬彈簧相比,橡膠彈簧具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝

2、拆卸方便、吸振限幅性能好以及可同時(shí)承受壓縮與剪切變形的顯著特點(diǎn),因此,它廣泛應(yīng)用在振動(dòng)篩上。目前,人們都是憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、選擇減振彈簧,使得振動(dòng)篩的拋擲指數(shù)以及振動(dòng)軌跡達(dá)不到要求。為了使設(shè)計(jì)結(jié)果更趨合理經(jīng)濟(jì),文章將探討圓柱橡膠彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)。1 優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型1 1 設(shè)計(jì)變量如圖1所示,圓柱橡膠彈簧主要參數(shù)有3個(gè),即外徑D、內(nèi)徑d和自由高度H,因此設(shè)計(jì)變量為:X=x1,x2,x3Tg2(X)=-0 20 0x3(4)(2)彈簧外徑D與自由高度H的比值為0 51 0,得約束函數(shù):g3(X)=0 5-g4(X)=x10x3(5) (6)!hKd<Fx1-1 0 0x3(3)滿足彈簧強(qiáng)度條件,即

3、 j= j,得約束函數(shù):22- <0 (7) g6(X)=j22225nt(x1-x2)式中:Kd為單個(gè)彈簧剛度,N/m,Kd=222=D,d,HT其中,nt為nt(1)支撐彈簧個(gè)數(shù);K為彈簧總剛度,N/m,計(jì)算公式為K=cM!=,(n為振動(dòng)次數(shù),r/m;M為參振90022j質(zhì)量,kg;c為系數(shù),一般取c=圖1 圓柱橡膠彈簧);F為彈簧受37壓面積,m,F=應(yīng)力,Pa。222(D-d); j為橡膠許用壓縮41 2 目標(biāo)函數(shù)以體積最小設(shè)置目標(biāo)函數(shù),即22 22f(X)=(D-d)H=(x1-x2)x3 (2)441,21 3 約束條件(1)彈簧最大變形量 h(對(duì)小型篩取 h=0 014m)

4、與自由高度H比值為0 030 20,得約束函數(shù):g1(X)=0 03- 0X3(3)(4)為保證橡膠彈簧工作穩(wěn)定性,一般D-d3,得約束函數(shù)g6(X)=x3-3 0x1-x2(8)(5)為防止橡膠彈簧共振,應(yīng)使其自振頻率f遠(yuǎn)大于其工作頻率(強(qiáng)迫振動(dòng)頻率)fr,一般取f10fr。自振頻率為:12 2式中:g為重力加速度,m/s;k為橡膠彈簧垂直剛f=E(D度,N/m,計(jì)算公式是k=其中,E為4H22收稿日期:2005-04-0512第3期 楊善國等:振動(dòng)篩圓柱型橡膠彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì) 2005年6月25日橡膠彈性模量,N/m,E=3 57#10e膠邵氏硬度)。而強(qiáng)迫振動(dòng)頻率:fr= g7(X)=-64

5、 數(shù),有約束函數(shù)g8(X)=-x1<0g9(X)=-x2<050 033Hs(Hs為橡將上述數(shù)據(jù)代入優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型中,把用傳統(tǒng)方法得到的一組彈簧參數(shù)D=0 08m,d=0 02m,H=0 10m作為初始值,調(diào)用MATLAB優(yōu)化工具箱功能函數(shù)fmincon()進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化3這樣有約束函數(shù):60。經(jīng)過1-x2)0 (9)Mx3運(yùn)算,得到最優(yōu)連續(xù)解為X=0 0746,0 013,0 0841。優(yōu)化彈簧設(shè)計(jì)結(jié)果列表如表1。表1 常規(guī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)比項(xiàng)目初始值優(yōu)化值x1(D)/m0 080 0746x2(d)/m0 020 0130x3(H)/mF/m30 100 0004710 0

6、8410 0003562(6)由于外徑D、內(nèi)徑d和自由高度H均為正(10) (11)g10(X)=-x3<0 (12)綜上所述,圓柱橡膠彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)具有3個(gè)設(shè)計(jì)變量,10個(gè)不等式約束的優(yōu)化問題,可表達(dá)為:minf(x)=(x-x)x3421223 結(jié)束語結(jié)果表明:優(yōu)化設(shè)計(jì)后,圓柱橡膠彈簧體積比常規(guī)設(shè)計(jì)所得到的體積減少了24 4%。采用優(yōu)化方法進(jìn)行設(shè)計(jì),不僅可以節(jié)省材料,降低成本,而且使設(shè)計(jì)參數(shù)達(dá)到最優(yōu)值,具有一定的優(yōu)越性。X=x1,x2,x3T(13)參考文獻(xiàn):1 中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì) JB/T9022-1999振動(dòng)篩設(shè)計(jì)規(guī)范S 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,19992 嚴(yán)

7、峰 篩分機(jī)械M 北京:煤炭工業(yè)出版社,19953 葛哲學(xué),等 MATLAB6 5輔助優(yōu)化計(jì)算與設(shè)計(jì)M 北京:電子工業(yè)出版社,2003s t gu(X) 0(u=1,2, ,10)2 優(yōu)化方法與計(jì)算實(shí)例設(shè)某振動(dòng)篩橡膠彈簧的邵氏硬度Hs=60,許用壓縮應(yīng)力 j=980kPa,支撐彈簧個(gè)數(shù)nt=4,參振質(zhì)量M=3000kg,振動(dòng)次數(shù)n=960r/m,取系數(shù)c=0 2。關(guān)于征集2005年選煤學(xué)術(shù)會(huì)議論文的第一輪通知%附件:選煤學(xué)術(shù)會(huì)議論文題目作者甲,作者乙,作者丙(單位一名稱,城市郵政編碼)作者A,作者B(單位二名稱,城市郵政編碼)摘要:這是會(huì)議論文模板,請(qǐng)按照該模板格式寫論文。論文使用微軟Windo

8、ws平臺(tái)的MicrosofWtord(版本應(yīng)不低于Office97)編寫。關(guān)鍵字:學(xué)術(shù)會(huì)議,論文,格式 1 前言辨。2 實(shí)驗(yàn)(5)論文全文一般不要超過5頁。3 結(jié)果與討論4 結(jié)論參考文獻(xiàn):論文正文格式要求:1 參考文獻(xiàn)1作者 參考文獻(xiàn)題目 出處,出版年,卷(1)頁面設(shè)置:使用A4紙,縱向,正文橫排。其他使用(期),頁Word的默認(rèn)設(shè)置。2 參考文獻(xiàn)2作者 參考文獻(xiàn)題目 出處,出版年,卷(2)字體:中文使用宋體字,英文和數(shù)字使用TimesNe (期),頁wRoman字體,其他符號(hào)任意。論文題目使用三號(hào)字并加粗,論文作者簡(jiǎn)介:其他使用常規(guī)5號(hào)字,顏色自動(dòng)設(shè)置,字符間距為標(biāo)準(zhǔn)。作者甲姓名,年齡,職稱

9、、職務(wù)或社會(huì)團(tuán)體職務(wù),主要從事工(3)段落設(shè)置:行間距為單倍行距,根據(jù)頁面設(shè)置確定行作或特長(zhǎng)。高格線。論文標(biāo)題的對(duì)齊方式為中間對(duì)齊,摘要和正文為兩作者乙姓名,年齡,職稱、職務(wù)或社會(huì)團(tuán)體職務(wù),主要從事工端對(duì)齊。其他為Word的默認(rèn)設(shè)置。作或特長(zhǎng)。(4)正文圖文混排,插圖必須清楚,插圖中的字應(yīng)清晰易13Keywords:collector;tes;tyield;effectivenessOptimumDesignofCylindricalRubberSpringFitonVibrationScreenYANGShan-guoetal(12)Abstract:Thepaperincorporates

10、adescriptionofmathematicmodelofcylindricalrubberspringfitonvibrationscreenandgivesapracticeexampleofoptimumdesignresultachievedbyuseofMATLAN.Theresultshowsthatafteroptimi zation,therubberspringisremarkablyreducedinsize.Keywords:vibrationscreen;cylindricalrubberspring;optimumdesignFeasibilityStudyonA

11、pplicationofwater-OnlyCyclonewithLargeConicAngleforSeparatingUnderflowofParticleSizeControlCycloneWANGLi-chengetal(14)Abstrac:tTheresultfromapplicationoflargeconicanglewater-onlycycloneforseparatingunderflowofsizecontrolcycloneindicatestha,t50%ofdesiredcleancoalisnearlyrecoveredwithEp<0 1,I<0

12、2.Thepaperalsogivesananalysisoffeasibilityoftechnologyandeconomy.Keywords:water-onlycyclone;separation;coarsecoalslimeResearchonApplicationofCoalGangueinMakingCoatingMaterialUsedforPaper-MakingZHANGJin-ruietal(16)&TechnologyandExperiencesReformationofDenseMediumSystemofNo.8CoalMineCoalPreparatio

13、nPlantinPracticeZHUYong-liang(20)CoarseCoalSlimeRecoveryTechnologyandComparisonofAssociatedDevicesFENGCui-hua(22)ApplicationofLumpCoalBreak-resistantTechnologyatJiulishanLIUQing-xietal(26)RenovationandApplicationofCoalBlendingTechnologyatBaodianCollieryCoalPreparationPlantZHUHua(28)ApplicationofMovi

14、ngScreenJiggingMachine(ROMJIG)atXinglongzhuangCollieryCoalPreparationPlantKONGLing-qiang(30)ApplicationofCoalWaterMixtureinDryingKilnZHANGXiao-fengetal(32)TechnicalComparisonbetweenDiskPressureFilterandBoxTypeFilterPressMUYong-senetal(34)&IssueDiscussionTheFeasibilityofApplicationofFGXCompoundDr

15、yCoalSeparatorinDamingCoalMineZHANGLinetal(36)DiscussiononDeterminationoftheValueofRelatedCoefficientsRequiredbyPowerSupplySystemofCoalPreparationPlantZHANGWen-rong(38)&AutomationofCoalPreparationResearchonHigherAbilityofAnti-InterferenceinCaseofDetectionofContentofMagneticSubstancesQIULi-cuneta

16、l(40)ApplicationofDataBaseandComputerNetworkTechnologyinMeteringforCoalSellingSUNTie-qiangetal(42)RemodelingofMaterialAutomaticDischargingSystemofJiggingMachineUsedatSuhaituCoalPreparationPlantinPracticeCAOYu-xunetal(44)ApplicationofProductionCentralizedControlSysteminDonghuantuoCoalPreparationPlantLIUJian-wenetal(47)DevelopmentandCharacteristicofConfigurationofControlSystemforDenseMediumCoalWashingProcessWANGWen-sheng(50)&ProductionandManagementQualityStandardizationManagementinPracticeatErtangCoalPreparati