【正文】 振動篩的工藝效果 ,這些參數(shù)包括篩面傾角、振動篩頻率、振幅、拋射角等結(jié)構(gòu)參數(shù)。振動篩做中速拋擲時篩分效率和產(chǎn)量都很高并且對振動篩機(jī)體的性能 (如強度和剛度 )要求也不高。由于直線振動蹄篩面是水平的 ,所以篩孔很容易被物料顆粒堵塞 ,為防止蹄孔堵塞 ,應(yīng)使蹄面運動的速度大于某個臨界值 ,但又不能超過一定的范圍。 振動方向角 振動方向角是直線振動篩的重要參數(shù)之一 ,是篩箱運動方向與篩面的夾角 ,也是篩面上物料的拋射角。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 29 頁 振幅和頻率 振幅值是指振動篩工作行程的一半 ,頻率是篩箱每分鐘振動的次數(shù)。振動篩在工作時需要足夠的加速度才能使物料在篩面上拋起 ,這就要求振動篩要有足夠的振幅和振次。 （ 1）流量法 Q=3600Bhvy 式中： B— 篩面寬度； h— 篩面上的物料層厚度； v— 物料運行平均速度； y— 物料松散密度； （ 2）平均法 Q=Fq 式中： F— 篩面的有效面積； q— 振動篩單位面積的處理量。首先 ,通過動力學(xué)分析才能判斷振動機(jī)械的設(shè)計參數(shù)是否合理 。在計算機(jī)輔助技術(shù)快速發(fā)展的今天 ,通過有限元法以及有限元分析軟件使彈性力學(xué)有了通用求解的途徑。有限元法處理結(jié)構(gòu)問題的流程為 : 結(jié)構(gòu)離散化 有限元法分析問題時首先要將模型用適當(dāng)?shù)膯卧x散 ,所謂合適的單元就是選用符合要求的單元類型、根據(jù)結(jié)構(gòu)確定單元大小得到一定數(shù)量的網(wǎng)格。 分析單元特性 根據(jù)單元的位移模式利用變分原理求解出單元的剛度矩陣和單元應(yīng)力矩陣。 Ansys軟件介紹 Ansys 是一款高級 CAE 軟件 ,在機(jī)械、土木、電力等行業(yè)應(yīng)用極為廣泛 ,甚至在生物醫(yī)藥、微機(jī)電系統(tǒng)也有涉及。 (1) 前處理模塊主要進(jìn)行模型建立、添加單元、定義實常數(shù)、賦予實體材料、網(wǎng)格劃分、定義稱合、添加剛性區(qū)域等。 Ansys 的一般操作順序 Ansys 必須按模塊流程順序進(jìn)行操作才能進(jìn)行求解分析 ,前處理設(shè)置不當(dāng)或缺少參數(shù) ,就會影響下一步的分析計算 ,其操作方式如下 : (1)模型建立 Ansys 建模通常有兩種方式實現(xiàn) : ① 通過 Ansys 定義單元類型來進(jìn)行建模。 (2) 網(wǎng)格劃分 網(wǎng)格劃分主要有 :自由網(wǎng)格劃分、映射網(wǎng)格、延伸網(wǎng)格劃分、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分。 (3) 材料賦予 Ansys 中所有的分析都需要輸入材料屬性 ,材料的主要參數(shù)有彈性模量 E、泊松比密度Dens 等 ,軟件默認(rèn)泊松比 u 為 。 (5) 施加載荷與約束 載荷包括約束、支撐、邊界條件、激勵等。 (7) 查看分析結(jié)果 査看計算結(jié)果需要用后處理模塊來完成 ,通過分析結(jié)果判定計算是否正確。 Ansys 在動力學(xué)分析上表現(xiàn)突出 ,可以勝任模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析 ,其分析結(jié)果與實際誤差不大 ,具有理論參考價值。 對于直線振動篩有限元模型的建立需要考慮以下幾點 : 是否需要建立振動篩的二次隔振系統(tǒng) 二次隔振系統(tǒng)用于在機(jī)體工作時減少機(jī)體對基礎(chǔ)的沖擊力 ,是否建立二次隔振系統(tǒng)主要依據(jù)二次隔振系統(tǒng)對篩箱應(yīng)力的影響水平 ,本文不考慮二次隔振系統(tǒng)。因為動力學(xué)分析時結(jié)構(gòu)的所有參量都是波動的 ,不存在位置不變且變形為零的平面。對于工藝飾件由于其主要作用并不在于提高結(jié)構(gòu)強度 ,在建有限元模型時可忽略。 簡化后的模型如圖 。在有限元模型中各部分的連接是通過公共區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的 ,劃分網(wǎng)格時這些公共 區(qū)域的節(jié)點就自動重合在一起 ,形成公共節(jié)點。體與體的 Glue 運算是通過體的公共面進(jìn)行的 ,本文對篩箱模型構(gòu)件通過 Glue運算連接。根據(jù)直線振動篩各部件的特點 ,本文選用實體單元 SOLID18彈簧單元 C0MBIN1點質(zhì)量單元 MASS21 對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 表 材料屬性設(shè)置 材料 彈性模量（ pa） 泊松比 密度 (kg/m2) 20g 7850 Q235 7850 Q345 7850 篩箱的邊界約束 本文中篩箱的軸向與橫向彈簧通過公共節(jié)點連接在一起 ,作 為彈簧支撐管梁的中心主節(jié)點 ,另一端采用全約束。按照簡化原則對篩箱實體模型進(jìn)行了簡化 ,確定了單元類型、材料屬性以及邊界條件等問題 ,建立了篩箱的有限元模型。對于振動系統(tǒng) ,最應(yīng)注意的問題就是結(jié)構(gòu)是否發(fā)生共振 ,當(dāng)載荷頻率與固有頻率相同時就會出現(xiàn)這種想象 ,并且導(dǎo)致結(jié)構(gòu)屈服。 Subspace (子空間法 ):采用子空間法提取模態(tài)時可以在求解控制選項中設(shè)置子空間的迭代 ,但是計算速度較慢。 Damped (阻尼法 ):用于阻尼不可忽略的問題。本文在對振動蹄篩箱進(jìn)行模態(tài)分析時 ,通過分塊蘭索斯法提取了篩箱的前 15 階固有頻率進(jìn)行分析 ,使計算速度加快并得到對篩箱影響大的固有頻率。這是模態(tài)分析的最后一步，此部分主要察看振動篩模型的固有頻率和 振型，并以動畫的形式觀察振型。振動篩在工作時避開了載荷頻率 ,不會發(fā)生共振 ,符合動態(tài)設(shè)計要求。 Ansys 中進(jìn)行諧響應(yīng)分析時可通過三種方法求解 : Full (完全法 ) Full 法運用完整的系統(tǒng)矩陣計算 ,而且可以施加單元載荷、節(jié)點力、外加位移等各類載荷 ,而且允許采用實體模型上所加的載荷 ,但不 能設(shè)置預(yù)應(yīng)力 ,Full 法不必選擇主自由度和振型 ,非常方便使用。 Mode Superposition (模態(tài)疊加法 ) Mode Superposition 法實際上就是對模態(tài)分析的結(jié)果進(jìn)行相關(guān)計算 ,獲得結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的響應(yīng)值 ,而且計算結(jié)果以結(jié)構(gòu)的固有頻率進(jìn)行分布 ,響應(yīng)曲線圖更加趨于光滑準(zhǔn)確 ,分析結(jié)果更加接近現(xiàn)實 ,完全可以作為分析參考依據(jù)。在通用后處理器中 ,讀入結(jié)果文件時一次只能讀入實部結(jié)果或虛部結(jié)果 ,而實際結(jié)果為二者的結(jié)合。如果采用排序列表顯示方式，結(jié)果的實部和虛部雖然其值按大小排序，但仍然很難在眾多節(jié)點結(jié)果中找出應(yīng)力幅值最大值，且排序列表顯示方式對殼單元厚度不連續(xù)處的結(jié)果 進(jìn)行了平均處理，比實際結(jié)果要小。若分別得出應(yīng)力實部最大值 amax和應(yīng)力虛部最大值 bmax，且有 amaxbmax，則整個模型的最大應(yīng)力幅值 Amax滿足條件 m a xm a xm a x 2aAa ?? 。最大應(yīng)力發(fā)生在 激 振器安裝座前部與側(cè)板的連接處，其值為 24MPa。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 28 頁 共 29 頁 致謝 衷心的感謝我的 導(dǎo)師老師 ,在課題的研究以及論文撰寫過程中 ,老師淵博的專業(yè)理論知識和富有創(chuàng)見的科研精神給了我巨大的幫助。 ： 357361. [16] Dynamic analysis and simulation of fouraxis forced synchronizing banana vibrating screen of variable linear. trajectory Evgenii B. Rudnyi and Jan G. Korvink IMTEK, Institute of Microsystem Technology Freiburg : [17] Wodzinski, P. Tendencies in screen design, Powder Handlingamp。 感謝我的父母親 ,是他們給予了我最無私的愛 ,給予我不斷前進(jìn)的力量。結(jié)果顯示 ,與工作頻率 15Hz 臨近的第 7 階、第 8 階固有頻率與工作頻率的差值明顯大于 10%,說明結(jié)構(gòu)在工作中不會發(fā)生共振。 通過對實部和虛部的節(jié)點應(yīng)力幅值排序可知，節(jié)點實部應(yīng)力 為 ， 虛部應(yīng)力為，其實際應(yīng)力為 , 22 MPa???? 為篩箱最大應(yīng)力。 圖 應(yīng)力分布圖（實部）和圖 應(yīng)力分布圖（虛部）的藍(lán)色部分的應(yīng)力都在 以下，可知，在實部圖和虛部圖兩圖中都為藍(lán)色的部分其實際應(yīng)力小于＝ ? （實際應(yīng)力為實部和虛部平方和的開方）。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 26 頁 共 29 頁 篩箱應(yīng)力分布圖（實部） 篩箱應(yīng)力分布圖（虛部） 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 27 頁 共 29 頁 諧響應(yīng)分析的結(jié)果被保存到分析結(jié)果文件中，所有的數(shù)據(jù)都按簡諧規(guī)律變化，且都是復(fù)數(shù)形式，以實部和虛部存儲。 對于諧響 應(yīng)分析的不同求解方法也都存在著一些共有的不足 ,施加在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的體載荷都應(yīng)是同頻率下的且符合正弦規(guī)律 ,并且諧響應(yīng)分析不識別非線性特性 ,只考慮是穩(wěn)態(tài)下的強迫振動 ,所以對于瞬態(tài)效應(yīng)存在一定的局限 ,但可通過時間歷程的載荷函數(shù)彌補這些不足。 Reduced (縮減法 ) Reduced 法用需要定義主自由度 ,開始計算出來的是主自由度處的位移 ,需要執(zhí)行擴(kuò)展處理把解擴(kuò)展到完整的 DOF 集 ,才能得到完整的位移和應(yīng)力解。 諧響應(yīng)分析概述 諧響應(yīng)分析定義 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 25 頁 共 29 頁 為了檢測結(jié)構(gòu)在承受各種不同頻率的體載荷時是否發(fā)生共振 ,需要進(jìn)行諧響應(yīng)分析。 表 頻率對比 I fi 差值 百分比 7 % 8 % 9 % 10 % 通過對振動篩進(jìn)行模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)最接近工作頻率的階數(shù)為第 7 階和第 8 階，相差分別在 16%和 15%左右，從數(shù)值上來看，它高于振動篩設(shè)計所要求 的固有頻率要避開工作頻率 10%以上。 在 ANSYS 軟件中對結(jié)構(gòu)機(jī)型模態(tài)分析需要四個步驟， ，在本節(jié)有限元模型陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 共 29 頁 的建立一節(jié)中所建立的有限元模型可以作為振動篩模態(tài)分析的分析對象； 解，在模態(tài)分析中不考慮結(jié)構(gòu)的外載，只需要對其進(jìn)行位移約束。 篩箱模態(tài)分析 本文振動篩的有限元模型中由于節(jié)點數(shù)龐大 ,因此系統(tǒng)的自由度也將很大 ,不可能求解出全部的固有頻率和振型。 Reduced/householder (縮減法 ):由于使用了縮減矩陣計算 ,比子空間法要快。模態(tài)分析認(rèn)為結(jié)構(gòu)是線性的 ,即使進(jìn)行了非線性的定義也會被忽略。同時 ,由于振動篩在某一頻率下工作 ,需要進(jìn)行動力學(xué)特性分析 (包括篩箱固有頻率和振型 )來判斷篩箱是否發(fā)生共振 ,這也是動力學(xué)分析的基礎(chǔ)。該模型共有 235269 個實體單元、 8 個彈簧單元、 8 個質(zhì)量單元。 本文所研究的篩框模型中 ,大部分部件所用的材料為 20g,加強筋所用的材料為 Q235,彈簧支撐管梁的法蘭盤與筋板采用Q345。但是 ,由