【正文】 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。 Reduced/householder (縮減法 ):由于使用了縮減矩陣計算 ,比子空間法要快。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)。 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。為了實現(xiàn)模型各部件之間的連接 ,可以通過布爾運算操作獲得公共區(qū)域。 (2) 忽略篩箱的定位孔和工藝孔 ,這些小孔在劃分網(wǎng)格時會大量增加網(wǎng)格數(shù)量 ,將這些小孔略去不計并不會對篩箱的剛度和強度造成大的影響。對于結(jié)構(gòu)和邊界條件對稱分布的模型 ,應(yīng)力應(yīng)變也將對稱分布 ,有限元分析時可以取模型的 1/ 1/ 1/8 進(jìn)行計算。 Workbench 是 ansys公司在成熟 CAE 產(chǎn)品的基礎(chǔ) 上 ,利用 Ansys 軟件 API 開發(fā)集合而成 ,界面更加人性化 ,易學(xué)易用。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 29 頁 (4) 定義分析類型和選項 Ansys 的分析類型包括靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧振態(tài)分析、瞬態(tài)分析、頻譜分析、屈曲分析等。 ② 導(dǎo)入外界模型數(shù)據(jù)建立模型。其次 Ansys 與CAD軟件有豐富的接口 ,利于數(shù)據(jù)的交換 ,與目前廣泛應(yīng)用的 PRO/E、 UG、 Soildworks. CATIA等可以實現(xiàn)無縫鏈接 ,數(shù)據(jù)互換 ,使得 CAD、 CAE 融為一體 ,這為設(shè)計、分析提供了方便。在數(shù)學(xué)運算中 ,以多項式表示位移模式進(jìn)行計算可使運算較為簡便。 有限元法基本理論 有限元法是一門交叉理論的邊緣學(xué)科 ,結(jié)合了現(xiàn) 代力學(xué)、計算機科學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)等相關(guān)理論。經(jīng)驗規(guī)定 ,一般篩箱的加速度不要超過 70~85m/s2。 ~65176。篩面傾角小時 ,物料移動的較慢 ,生產(chǎn)量低 ,但篩分效率高。每一瞬時 ,兩軸上的離心力分解到 x 和 y 方向 ,沿XX 方向的離心力分力相互抵消 ,沿 yy 方向的離心力分力相互疊加 ,因此振動篩最終受沿yy 方向的簡諧激振力作用 ,驅(qū)動篩箱沿 y 方向作往復(fù)式直線運動。本文所討論的 ZK1230 型直線振動蹄主要由激振 器、篩箱、電機、傳動裝置、支撐裝置等組成。 結(jié)合工程圖紙以及振動篩的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ,在三維建模軟件 proe 中建立 ZK1230 型直線振動篩篩箱的實體模型 ,并對實體模型進(jìn)行簡化 ,忽略次要因素 ,然后導(dǎo)入 Ansys 中 ,劃分網(wǎng)格后建立篩箱的有限元模型。 （ 4）振動篩朝著標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化方向發(fā)展，這是便于設(shè)計，組織專業(yè)化生產(chǎn)、保證質(zhì)量和降低成本的重要途徑。近幾十年來，以西德為首的許多國家都在設(shè)計、研制大型振動篩?；谝陨系难邪l(fā)成果 ,專家設(shè)計人員又進(jìn)行了 FQ1224 復(fù)合振動篩、 2ZKB2163 直線振動篩以及 2YK2145. YK1545 圓振動篩、YH1836 重型振動篩的研制 ,研發(fā)過程引用了自同步理論和塊偏心式激振器等先進(jìn)的技術(shù) ,并于 1980 年投產(chǎn)制造 ,而且應(yīng)用也很廣泛 ,這些技術(shù)成果是我國篩分機械研發(fā)道路上的里程碑 ,我國也從此邁上了自主研制的大道 。 一些國外知名企業(yè)采用先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)和制造技術(shù)，生產(chǎn)出了性能優(yōu)良而且適用于各種場合的不同類型的大型振動篩，深受國內(nèi)用戶的歡迎，并且?guī)缀鯄艛嗔藝鴥?nèi)大型振動篩市場。 其中一些篩分機械主要是用于對粗煤、精煤和末煤進(jìn)行分級、脫水和脫介的，如圓振動篩、概率篩、等厚篩、和直線振動篩等都在煤炭工業(yè)部門中應(yīng)用的非常廣泛；也有些篩分機械主要用對礦石進(jìn)行預(yù)先篩分和檢查篩分的圓振動以 及對焦炭進(jìn)行篩分的直線振動篩在冶金工業(yè)部門廣泛應(yīng)用，其中燒結(jié)廠所采用的熱礦篩和冷礦篩主要是利用了直線運動軌跡和二次隔振原理進(jìn)行篩分；還有些主要是針對在水利電力部門，水利電站的建設(shè)工作中對砂石進(jìn)行分級、清沙和除泥所需要的各種大型篩機，火電站用于對煤炭進(jìn)行處理的圓振動篩、等厚篩或直線篩；馳張篩和水煤篩則是對垃圾進(jìn)行處理的篩機，主要應(yīng)用于環(huán)衛(wèi)部門；振網(wǎng)篩和化肥篩則是對化工原料和產(chǎn)品進(jìn)行篩分的，主要應(yīng)用于化工部門。 4 直線振動篩動力學(xué)分析 .............................................................................. 15 模態(tài)分析概述 ................................... 15 模態(tài)分析定義 ................ 錯誤 !未定義書簽。 [關(guān)鍵詞 ]直線振動篩 ,有限元 ，動力學(xué)分析 ,結(jié)構(gòu)優(yōu)化。因此采用有限元法對振動篩進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析判斷是否避免結(jié)構(gòu)發(fā)生共振 ,這對于提高振動篩的工作效率，延長振動篩的使用壽命具有重要意義。 篩箱有限元模型 ........................................................................ 13 本章小結(jié) .............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 由于國民經(jīng)濟(jì)中各個行業(yè)的需求不同，不同類型的振動篩的運動軌跡也不同，所以采用不同的篩分方法，制造出了各種形式的篩分機械，并且非常廣泛的應(yīng)用于各個工業(yè)部門中。 振動篩國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向 振動篩的國外研究現(xiàn)狀 16 世紀(jì)國外開始了對篩分機械的研究與生產(chǎn)，后來到 18 世紀(jì)歐洲工業(yè)革命時期，篩分機械已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展，并且發(fā)展到較 高的水平。 自行研制階段 為了滿足當(dāng)時中小企業(yè)的生產(chǎn)要求 ,也基于對篩 機的研發(fā)才處于初期 ,1967 年我國聯(lián)合了多家設(shè)計單位成功制造了我國第一個用于煤炭行業(yè)的振動篩 ,在隨后對 ZDM 系列單軸振動篩和 ZSM 雙軸系列振動篩進(jìn)行了設(shè)計生產(chǎn)并很快投入使用。綜合國內(nèi)外振動篩的發(fā)展?fàn)顩r，振動篩的未來應(yīng)向朝著以下幾個方向發(fā)展： （ 1）振動篩朝著大型 化方向發(fā)展，也就是振動篩的處理量越來越大。 （ 3）研制摩根森篩，摩根森篩是一種適合于篩分難篩分的水分大的細(xì)粒級物料的一種新型篩分機械。 本論文的研究方案如下 : 首先深入研究直線振動篩的工作原理 ,結(jié)合振動篩的結(jié)構(gòu)以及篩分原理 ,建立了直線振動篩的力學(xué)模型 ,并且對振動篩的相關(guān)動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了計算 ,以便動態(tài)分析時使用。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 29 頁 2 直線振動篩的工作原理及參數(shù)計算 直線振動篩工作原理與結(jié)構(gòu)分析 直線振動篩的結(jié)構(gòu)組成 直線振動篩歸類于雙軸慣性振動篩 ,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 ,所以稱為直線振動篩。夾角。 篩面傾角 a 篩面傾角是篩面安裝后與水平方向的夾角。一般在 30176。但是如果加速度過大的話 ,對振動篩的結(jié)構(gòu)性能將提出更高的要求。其次 ,由于振動篩的的激振力會對機體以及地基造成很大的危害 ,需要設(shè)計合理的基座和減振裝置 ,這些都依賴于振動系統(tǒng)的動力學(xué)分析。 確定位移模式 對于離散后的系統(tǒng) ,單元的應(yīng)力、應(yīng)變、位移等都是通過節(jié)點位移表示的 ,需要選擇適當(dāng)?shù)奈灰颇Ｊ絹肀硎締卧奈灰茍觥?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)果接近實際狀況甚至可以完全用來模擬實際狀況 ,為設(shè)計、研發(fā)提供有效數(shù)據(jù)。 Ansys 里提供超過 150 多種的單元類型 ,為幾何建模提供了方便 ,只需要設(shè)置幾何實體參數(shù) ,并進(jìn)行實體變換就可以靈活建立模型。當(dāng)賦予材料屬性時必須注意單位 ,最好選用國際單位制 ,這樣可以使輸出結(jié)果也同樣為國際制單位 ,減少重復(fù)的單位換算的過程。 Ansys 10 以后 ,整合了 Ansys Workbench,更加方便對 CAD 數(shù)據(jù)的互換。 是否建立模型的一半進(jìn) 行分析 直線振動篩是平面對稱結(jié)構(gòu) ,激振力也是對稱分布的。依據(jù)以上原則 ,并借鑒一些成功簡化的經(jīng)驗 ,本文在建立有限元模型時做了如下簡化 : (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 ,并非篩箱強度構(gòu)件 ,在對篩箱進(jìn)行動力學(xué)分析時可以略去不計。在模型受力和發(fā)生形變時 ,就是通過這些公共節(jié)點聯(lián)系在一起的。 篩箱模型材料屬性設(shè)置 在對篩箱進(jìn)行動力學(xué)分析時 ,需要對模型賦予材料屬性。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 共 29 頁 4 直線 振動篩動力學(xué)分析 直線振動篩在工作時受到周期性變化的激振力的作用 ,需要對其進(jìn)行動力學(xué)分析來確定篩箱在動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。 Power Dynamics (動態(tài)提取法 ):動態(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。模態(tài)分析時不考慮外載荷 ,只 對彈簧單元按照 中所述進(jìn)行約束即可。 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，模型的第 8 階主要表現(xiàn)為由整體沿縱向的錯動變?yōu)閭?cè)板的一階振動，尤其是側(cè)板上部中間位置的變形比較大，所以當(dāng)振動篩啟動過程或者停機過程過共振區(qū)的時候會對篩體造成一定的損傷，特別是在側(cè)板的中上部位置處，所以有必要對其將強強度，在這里可以考慮采用增加加強筋的方法。與 Full法和 Reduced法相比 , Mode Superposition法具有很大的優(yōu)越性 ,分析時可計算預(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 ,對于模態(tài)分析的載荷已然可以使用 ,借助 LVSCALE 命令即可實現(xiàn)。 在時間歷程后處理器 Post26 中，可以列表顯示若干指定節(jié)點的應(yīng)力幅值。從動應(yīng)力的大小及分布來看，該篩動態(tài)響應(yīng)特性符合 任務(wù)書及國家要求 (目前國家標(biāo)準(zhǔn)對振動篩動力響應(yīng)的要求 為小于 24MPa）中 對振動篩 最大 動應(yīng) 力的要求 本章小結(jié) 本章利用有限元分析軟 件 對直線振動篩篩箱進(jìn)行了動力學(xué)分析 ,通過模態(tài)分析計算了振動篩篩箱的前 15 階固有頻率和所對應(yīng)的振型。 ： 357361. [18]毛會慶 .基于有限元法大型直線振動篩動態(tài)特性分析 [D].青島 :青島科技大學(xué) , 20xx.