【正文】 ,求解篩箱在工作頻率下的動(dòng)態(tài)響應(yīng) ,得到篩箱的位移分布云圖和等效動(dòng)應(yīng)力分布云圖。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 29 頁(yè) 2 直線振動(dòng)篩的工作原理及參數(shù)計(jì)算 直線振動(dòng)篩工作原理與結(jié)構(gòu)分析 直線振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)組成 直線振動(dòng)篩歸類于雙軸慣性振動(dòng)篩 ,是由兩套偏心塊或偏心軸組成 ,兩套偏心塊或偏心軸采用同步反向旋轉(zhuǎn) ,形成的離心力合力使篩箱沿一直線振動(dòng) ,所以稱為直線振動(dòng)篩。它的損壞形式，通常是側(cè)板斷裂，橫梁疲勞斷裂等。夾角。 振動(dòng)強(qiáng)度 K 與拋擲指數(shù) Kv的確定 振動(dòng)篩的強(qiáng)度值 K 一般在 8 以內(nèi) ,許用值 (K) =4~6,代表了振動(dòng)篩的強(qiáng)度值。 篩面傾角 a 篩面傾角是篩面安裝后與水平方向的夾角。篩孔越大 ,需要的臨界速度越大。一般在 30176。直線振動(dòng)篩的振 幅A — 般都在 4~6mm,圓振動(dòng)篩的振幅 A — 般在 3~4mm。但是如果加速度過(guò)大的話 ,對(duì)振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)性能將提出更高的要求。 直線振動(dòng)篩的參數(shù)計(jì)算 ZK1230 直線振動(dòng)篩的主要技術(shù)特征見表 表 直線振動(dòng)篩的主要技術(shù)特征 序號(hào) 名稱 單位 規(guī)格 1 給料 力度 mm 2 篩面規(guī)格 mm 1200x3000 3 工作面積 m2 4 篩面層數(shù) 1 5 篩縫尺寸 mm 6 處理能力 t/h 8 7 工作雙振幅 mm 7~9 8 工作頻率 r/min 960 9 振動(dòng)方向角 度 45 10 篩面傾角 度 0 11 外形尺寸（長(zhǎng) x 寬 x 高） mm 3551x2475x1673 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 29 頁(yè) 本章小結(jié) 本章主要對(duì)振動(dòng)篩的振動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹，計(jì)算其主要參數(shù)，為下文中的三維建模和有限元分析做了充分的理論準(zhǔn)備。其次 ,由于振動(dòng)篩的的激振力會(huì)對(duì)機(jī)體以及地基造成很大的危害 ,需要設(shè)計(jì)合理的基座和減振裝置 ,這些都依賴于振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析。由于有限元法能夠求解出彈性力學(xué)數(shù)值解以及相應(yīng)的應(yīng)力分布與變形 ,所以廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)問(wèn)題。 確定位移模式 對(duì)于離散后的系統(tǒng) ,單元的應(yīng)力、應(yīng)變、位移等都是通過(guò)節(jié)點(diǎn)位移表示的 ,需要選擇適當(dāng)?shù)奈灰颇Ｊ絹?lái)表示單元的位移場(chǎng)。 集合單元特性 連續(xù)體是由有限個(gè)單元組合而成 ,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)需要集合單元方程 ,把單元?jiǎng)偠染仃嚭蛦卧獞?yīng)力矩陣適當(dāng)組合。 Ansys 的廣泛應(yīng)用首先得益于軟件在分析中的優(yōu)異表現(xiàn) ,其分析結(jié)果接近實(shí)際狀況甚至可以完全用來(lái)模擬實(shí)際狀況 ,為設(shè)計(jì)、研發(fā)提供有效數(shù)據(jù)。這個(gè)模塊實(shí)質(zhì)是給分析部件設(shè)定初始條件。 Ansys 里提供超過(guò) 150 多種的單元類型 ,為幾何建模提供了方便 ,只需要設(shè)置幾何實(shí)體參數(shù) ,并進(jìn)行實(shí)體變換就可以靈活建立模型。網(wǎng)格劃分決定著能否正確分析 ,只有將模型轉(zhuǎn)化為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)構(gòu)筑模型 ,經(jīng)過(guò)分析計(jì)算 ,輸出各節(jié)點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果 ,才能在后處理中反映出計(jì)算結(jié)果。當(dāng)賦予材料屬性時(shí)必須注意單位 ,最好選用國(guó)際單位制 ,這樣可以使輸出結(jié)果也同樣為國(guó)際制單位 ,減少重復(fù)的單位換算的過(guò)程。根據(jù)物理環(huán)境的不同 ,載荷又可以分為以下六種 :對(duì)模型自由度的約束、集中力、體載荷、面載荷、慣性載 荷、稱合場(chǎng)載荷。 Ansys 10 以后 ,整合了 Ansys Workbench,更加方便對(duì) CAD 數(shù)據(jù)的互換。 振動(dòng)篩有限元模型的建立 進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的前提是要建立振動(dòng)篩的有限元模型 ,有限元模型就是對(duì)篩箱選擇合適的單元進(jìn)行劃分 ,并按照篩箱的材料賦予模型材料屬性 ,根據(jù)實(shí)際的安裝情況施加邊界條件和受力 ,建立一個(gè)具有高仿真的用于分析的模型。 是否建立模型的一半進(jìn) 行分析 直線振動(dòng)篩是平面對(duì)稱結(jié)構(gòu) ,激振力也是對(duì)稱分布的。使用平面對(duì)稱模型會(huì)造成對(duì)稱模態(tài)的丟失和結(jié)果的不準(zhǔn)確。依據(jù)以上原則 ,并借鑒一些成功簡(jiǎn)化的經(jīng)驗(yàn) ,本文在建立有限元模型時(shí)做了如下簡(jiǎn)化 : (1)忽略篩板、木楔座以及一些作為安裝支架的角鋼等非承載構(gòu)件 ,這些構(gòu)件僅僅為滿足使用上的要求而設(shè)置 ,并非篩箱強(qiáng)度構(gòu)件 ,在對(duì)篩箱進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析時(shí)可以略去不計(jì)。 圖 篩箱簡(jiǎn)化模型 篩箱模型連接處理 Ansys中建立有限元模型有兩種方法 :一種是直接在 Ansys中建模 ,第二種是在 CAD軟件中建模再將模型導(dǎo)入 Ansys。在模型受力和發(fā)生形變時(shí) ,就是通過(guò)這些公共節(jié)點(diǎn)聯(lián)系在一起的。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 29 頁(yè) 篩箱有限元模型單元的選取 振動(dòng)篩可以看作是空間板梁組合結(jié)構(gòu) ,許多振動(dòng)篩在研究中大都采用殼單元和梁?jiǎn)卧M(jìn)行網(wǎng)格 劃分 ,這樣可以減少單元和節(jié)點(diǎn)的數(shù)目 ,在分析時(shí)縮短計(jì)算時(shí)間。 篩箱模型材料屬性設(shè)置 在對(duì)篩箱進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析時(shí) ,需要對(duì)模型賦予材料屬性。 篩箱有限元模型 按照以上單元類型、實(shí)常數(shù)、材料屬性以及邊界條件的設(shè)置 ,經(jīng)劃分網(wǎng)格后得到振動(dòng)篩篩箱的有限元模型如圖 33 所示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 29 頁(yè) 4 直線 振動(dòng)篩動(dòng)力學(xué)分析 直線振動(dòng)篩在工作時(shí)受到周期性變化的激振力的作用 ,需要對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析來(lái)確定篩箱在動(dòng)載荷作用下的位移與應(yīng)力分布 ,從而確定篩箱的改進(jìn)方案。為了避免發(fā)生共振 ,就要知道振動(dòng)體統(tǒng)的固有頻率 ,以使載荷頻率避開其固有頻率 ,模態(tài)分析就是用于求解結(jié)構(gòu)的固有特性。 Power Dynamics (動(dòng)態(tài)提取法 ):動(dòng)態(tài)提取法用于較大的模型 ,可用于只求解前幾階模態(tài)了解結(jié)構(gòu)響應(yīng)的情況。 QRdamped(QR 阻尼法 ):對(duì)于無(wú)阻尼系統(tǒng) ,通過(guò)線性方式將特征向量進(jìn)行合并 ,用來(lái)近似表示前幾階復(fù)阻尼特征值。模態(tài)分析時(shí)不考慮外載荷 ,只 對(duì)彈簧單元按照 中所述進(jìn)行約束即可。 模態(tài)計(jì)算結(jié)果查看與分析 表 振動(dòng)篩篩箱的前 15 階固有頻率 階數(shù) 模態(tài)頻率 振型說(shuō)明 1 振動(dòng)篩 X 方向剛性平動(dòng) 2 振動(dòng)篩 XZ 平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng) 3 振動(dòng)篩 Z 方向剛性平動(dòng) 4 振動(dòng)篩 XY 平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng) 5 振動(dòng)篩 Y 方向剛性平動(dòng) 6 振動(dòng)篩 YZ 平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng) 7 振動(dòng)篩整體的扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 8 振動(dòng)篩沿著縱向的錯(cuò)動(dòng) 9 振動(dòng)篩整體的扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 10 振動(dòng)篩進(jìn)料口擋板彎曲振動(dòng) 11 振動(dòng)篩側(cè)板的彎曲振動(dòng) 12 振動(dòng)篩側(cè)板的彎曲振動(dòng) 13 振動(dòng)篩中間上橫梁的彎曲振動(dòng) 14 振動(dòng)篩中間上橫梁的彎曲振動(dòng) 15 振動(dòng)篩側(cè)板的彎曲振動(dòng) 振動(dòng)篩篩箱前 15 階模態(tài)振型如下： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 29 頁(yè) 直線振動(dòng)篩第 1 階模態(tài)振型 直線振動(dòng)篩第 2 階模態(tài)振型 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 29 頁(yè) 直線振動(dòng)篩第 3 階模態(tài)振型 直線振動(dòng)篩第 4 階模態(tài) 振型 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 共 29 頁(yè) 直線振動(dòng)篩第 5 階模態(tài)振型 直線振動(dòng)篩第 6 階模態(tài)振型 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 29 頁(yè) 直線振動(dòng)篩第 7 階模態(tài)振型 直線振動(dòng)篩第 8 階模態(tài)振型 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 29 頁(yè) 直線振動(dòng)篩第 9 階模態(tài)振型 直線振動(dòng)篩第 10 階模態(tài)振型 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 29 頁(yè) 直線振動(dòng)篩第 11 階模態(tài)振型 直線振動(dòng)篩第 12 階模態(tài)振型 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 共 29 頁(yè) 直線振動(dòng)篩第 13 階模態(tài)振型 直線振動(dòng)篩第 14 階模態(tài)振型 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 29 頁(yè) 直線振動(dòng)篩第 15 階模態(tài)振型 振動(dòng)篩的工作頻率 f(0)=15Hz，當(dāng) 模型的固有頻率接近工作頻率時(shí)，容易發(fā)生共振，所以考察與該振動(dòng)篩工作頻率比較接近的第 10 階固有頻率，如表 所示。 模型的第 7 階的振型主要表現(xiàn)為篩體的整體扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，模型的第 8 階主要表現(xiàn)為由整體沿縱向的錯(cuò)動(dòng)變?yōu)閭?cè)板的一階振動(dòng)，尤其是側(cè)板上部中間位置的變形比較大，所以當(dāng)振動(dòng)篩啟動(dòng)過(guò)程或者停機(jī)過(guò)程過(guò)共振區(qū)的時(shí)候會(huì)對(duì)篩體造成一定的損傷，特別是在側(cè)板的中上部位置處，所以有必要對(duì)其將強(qiáng)強(qiáng)度，在這里可以考慮采用增加加強(qiáng)筋的方法。在 Full 法中選用 JCG 求解器或 ICCG 求解器會(huì)使計(jì)算效率提高 ,如果選用 Frontal 求解器會(huì)使 銷大大增加。與 Full法和 Reduced法相比 , Mode Superposition法具有很大的優(yōu)越性 ,分析時(shí)可計(jì)算預(yù)應(yīng)力 ,但前提是未采用 Power Dynamics 法進(jìn)行模態(tài)分析 ,但不可以加載非零的位移 ,對(duì)于模態(tài)分析的載荷已然可以使用 ,借助 LVSCALE 命令即可實(shí)現(xiàn)。因此 ,需要進(jìn)行載荷工況組合才能得到篩箱的實(shí)際分 析結(jié)果 ,將實(shí)部結(jié)果和虛部 ,如圖 、 。 在時(shí)間歷程后處理器 Post26 中，可以列表顯示若干指定節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力幅值。圖 中顯示最大實(shí)部應(yīng)力值為 ，圖 中顯示最大虛部應(yīng)力值為 ，因此，可以推知最大應(yīng)力幅值可能達(dá)到 ＝ ? ,其實(shí)際最大應(yīng)力應(yīng)在 于 之間。從動(dòng)應(yīng)力的大小及分布來(lái)看，該篩動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性符合 任務(wù)書及國(guó)家要求 (目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)振動(dòng)篩動(dòng)力響應(yīng)的要求 為小于 24MPa）中 對(duì)振動(dòng)篩 最大 動(dòng)應(yīng) 力的要求 本章小結(jié) 本章利用有限元分析軟 件 對(duì)直線振動(dòng)篩篩箱進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析 ,通過(guò)模態(tài)分析計(jì)算了振動(dòng)篩篩箱的前 15 階固有頻率和所對(duì)應(yīng)的振型。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)、平易近人的高尚品德、誨人不倦的教師風(fēng)范都深深的影響著我 ,在此畢業(yè)之際 ,謹(jǐn)向恩師表示最衷心的感謝 ,祝愿任老師工作順利、身體健康、萬(wàn)事如意！ 感謝我的同學(xué)們?cè)谡n題研究過(guò)程中提出的寶貴意見和耐心的指導(dǎo) ,我們一起探討努力 ,共同進(jìn)步。 ： 357361. [18]毛會(huì)慶 .基于有限元法大型直線振動(dòng)篩動(dòng)態(tài)特性分析 [D].青島 :青島科技大學(xué) , 20xx.