振动筛圆柱型橡胶弹簧优化设计

1、第3期 选 煤 技 术2005年6月COAL PREPARATION TECHNOLOGY文章编号:1001-3571(2005)03-0012-02No 3Jun 2005振动筛圆柱型橡胶弹簧优化设计杨善国,黄 炎(中国矿业大学,江苏徐州 221008)摘要:提出了振动筛圆柱型橡胶弹簧数学模型,并结合一实例利用MATLAB得到了优化设计结果。优化后橡胶弹簧体积明显减小。关键词:振动筛;圆柱橡胶弹簧;优化设计+中图分类号:TH237 6 文献标识码:A 支撑弹簧是惯性振动筛的重要弹性元件,既是主振弹簧,又是隔振弹簧,其性能好坏直接影响振动筛的筛分效果。与金属弹簧相比,橡胶弹簧具有结构紧凑、安装

2、拆卸方便、吸振限幅性能好以及可同时承受压缩与剪切变形的显著特点,因此,它广泛应用在振动筛上。目前,人们都是凭经验设计、选择减振弹簧,使得振动筛的抛掷指数以及振动轨迹达不到要求。为了使设计结果更趋合理经济,文章将探讨圆柱橡胶弹簧的优化设计。1 优化设计数学模型1 1 设计变量如图1所示,圆柱橡胶弹簧主要参数有3个,即外径D、内径d和自由高度H,因此设计变量为:X=x1,x2,x3Tg2(X)=-0 20 0x3(4)(2)弹簧外径D与自由高度H的比值为0 51 0,得约束函数:g3(X)=0 5-g4(X)=x10x3(5) (6)!hKd<Fx1-1 0 0x3(3)满足弹簧强度条件,即

3、 j= j,得约束函数:22- <0 (7) g6(X)=j22225nt(x1-x2)式中:Kd为单个弹簧刚度,N/m,Kd=222=D,d,HT其中,nt为nt(1)支撑弹簧个数;K为弹簧总刚度,N/m,计算公式为K=cM!=,(n为振动次数,r/m;M为参振90022j质量,kg;c为系数,一般取c=图1 圆柱橡胶弹簧);F为弹簧受37压面积,m,F=应力,Pa。222(D-d); j为橡胶许用压缩41 2 目标函数以体积最小设置目标函数,即22 22f(X)=(D-d)H=(x1-x2)x3 (2)441,21 3 约束条件(1)弹簧最大变形量 h(对小型筛取 h=0 014m)

4、与自由高度H比值为0 030 20,得约束函数:g1(X)=0 03- 0X3(3)(4)为保证橡胶弹簧工作稳定性,一般D-d3,得约束函数g6(X)=x3-3 0x1-x2(8)(5)为防止橡胶弹簧共振,应使其自振频率f远大于其工作频率(强迫振动频率)fr,一般取f10fr。自振频率为:12 2式中:g为重力加速度,m/s;k为橡胶弹簧垂直刚f=E(D度,N/m,计算公式是k=其中,E为4H22收稿日期:2005-04-0512第3期 杨善国等:振动筛圆柱型橡胶弹簧优化设计 2005年6月25日橡胶弹性模量,N/m,E=3 57#10e胶邵氏硬度)。而强迫振动频率:fr= g7(X)=-64

5、 数,有约束函数g8(X)=-x1<0g9(X)=-x2<050 033Hs(Hs为橡将上述数据代入优化设计数学模型中,把用传统方法得到的一组弹簧参数D=0 08m,d=0 02m,H=0 10m作为初始值,调用MATLAB优化工具箱功能函数fmincon()进行参数优化3这样有约束函数:60。经过1-x2)0 (9)Mx3运算,得到最优连续解为X=0 0746,0 013,0 0841。优化弹簧设计结果列表如表1。表1 常规设计与优化设计结果对比项目初始值优化值x1(D)/m0 080 0746x2(d)/m0 020 0130x3(H)/mF/m30 100 0004710 0

6、8410 0003562(6)由于外径D、内径d和自由高度H均为正(10) (11)g10(X)=-x3<0 (12)综上所述,圆柱橡胶弹簧优化设计数学模型是一个具有3个设计变量,10个不等式约束的优化问题,可表达为:minf(x)=(x-x)x3421223 结束语结果表明:优化设计后,圆柱橡胶弹簧体积比常规设计所得到的体积减少了24 4%。采用优化方法进行设计,不仅可以节省材料,降低成本,而且使设计参数达到最优值,具有一定的优越性。X=x1,x2,x3T(13)参考文献:1 中华人民共和国机械行业标准化委员会 JB/T9022-1999振动筛设计规范S 中国标准出版社,19992 严

7、峰 筛分机械M 北京:煤炭工业出版社,19953 葛哲学,等 MATLAB6 5辅助优化计算与设计M 北京:电子工业出版社,2003s t gu(X) 0(u=1,2, ,10)2 优化方法与计算实例设某振动筛橡胶弹簧的邵氏硬度Hs=60,许用压缩应力 j=980kPa,支撑弹簧个数nt=4,参振质量M=3000kg,振动次数n=960r/m,取系数c=0 2。关于征集2005年选煤学术会议论文的第一轮通知%附件:选煤学术会议论文题目作者甲,作者乙,作者丙(单位一名称,城市邮政编码)作者A,作者B(单位二名称,城市邮政编码)摘要:这是会议论文模板,请按照该模板格式写论文。论文使用微软Windo

8、ws平台的MicrosofWtord(版本应不低于Office97)编写。关键字:学术会议,论文,格式 1 前言辨。2 实验(5)论文全文一般不要超过5页。3 结果与讨论4 结论参考文献:论文正文格式要求:1 参考文献1作者 参考文献题目 出处,出版年,卷(1)页面设置:使用A4纸,纵向,正文横排。其他使用(期),页Word的默认设置。2 参考文献2作者 参考文献题目 出处,出版年,卷(2)字体:中文使用宋体字,英文和数字使用TimesNe (期),页wRoman字体,其他符号任意。论文题目使用三号字并加粗,论文作者简介:其他使用常规5号字,颜色自动设置,字符间距为标准。作者甲姓名,年龄,职称

9、、职务或社会团体职务,主要从事工(3)段落设置:行间距为单倍行距,根据页面设置确定行作或特长。高格线。论文标题的对齐方式为中间对齐,摘要和正文为两作者乙姓名,年龄,职称、职务或社会团体职务,主要从事工端对齐。其他为Word的默认设置。作或特长。(4)正文图文混排,插图必须清楚,插图中的字应清晰易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