【正文】 小 值 。所以在對有限元進行研究時可通過振動篩模型的二分之一、 四分之一或八分之一進行計算?？煽醋稣駝雍Y的組成部分為各個空間板梁。 通過使用軟件 ，建立振動篩的三維模型。 模型質量的高低將會對有限元信息精準度產(chǎn)生最為重要的影響。 篩箱重心及激振器位置分析 直線振動篩的重心可以按照下列式子進行計算： ? ?iiimXX m??? ? （ 266） ? ?iiimYY m??? ? （ 277） 式中 i i im X Y， ， 分別表示為第 i 個構件的質量和其 X， Y 坐標。其中篩箱的速度大小及加速速度大小決定振幅及振率。 vK拋 擲 指 數(shù) 的 選 取 受 被 篩 分 物 料 的 性 質 的 影 響，通過可以通過高速拋擲方式進行物料的篩選與分類，其中直線振動篩通常選擇 ~；并且， vK 通常選擇~5，可選擇中速拋擲方式。 常用的直線振動篩有以下四種： DZSF 型直線振動篩、 ZKB 型直線振動篩、FS 直線振動微粉篩以及型號為 DZSFKD 型直線振動篩等。應用模態(tài)分析方式，可得到位于前二十二階篩箱具有的振型與頻率，對振動篩處于工作狀態(tài)下是否會出現(xiàn)共振現(xiàn)象研究。由振動篩設計規(guī)范出發(fā)，從兩方面要求振動篩動力響應，首先是運動要求，兩個側板之間的振幅差小于 ，篩箱橫向擺動小于 1mm；另一方面動應力 要小于[11]。 下表是國外大型振動篩的生產(chǎn)情況： 表 2 國外公司生產(chǎn)的大型振動篩 The large screens made in foreign panies 公司 寬 (m) 長 (m) 篩分面積（ m2） 德國篩子技術公司 10 50 德國申克公司 4 34 日本神戶制鋼所 美國 RNO 公司 27 日本川崎重工 4 12 48 德國洪堡特和韋達克公司 30 國內(nèi)振動篩研究現(xiàn)狀 煤炭能源目前是我國最主要的能源之一，占我國能源的 75%以上。為了容易 對 細粒度進行分類 ， 日本 rexnoro 通過縱向分析周期和旋轉運動 研發(fā)出 氣 流篩。 洛陽礦山機械廠 （ 27 m2） 使用年限＞ 3 個月，縱梁斷裂 、螺栓松動，產(chǎn)生較大噪音。例如在建筑工程中需要各種大型的篩機對沙石進行分級；在選煤廠，普遍用概率篩、圓振動篩、直線振動篩和等厚篩來完成對末煤、精煤和粗煤的分級、脫水和脫介等工藝；在焦化廠則采用直線振動篩對焦碳進行篩分工作。大型振動篩有以下優(yōu)點：性能可靠性強、運行效率高、處理數(shù)據(jù)量大等特點，受到國內(nèi)外專家學者的一致青睞。振動篩種類繁多，其中，直線振動篩不僅能夠獲得更好的分級效果，同時工作效率更高，檢修更加容易。最后，由于 一些大型直線振動篩普遍表現(xiàn)出較低的使用壽命，需要預測振動篩核心位置疲勞壽命，作為設計、安裝以及應用振動篩所需的參考。振動篩處于工作狀態(tài)下，受到多種力的共同作用下，會激發(fā)出振動篩不同結構件的多階固有模態(tài)，產(chǎn)生共振，最終造成振動篩受到損壞。傳統(tǒng)的設計方法對于當前工作強度逐漸增大的使用需求而言已經(jīng)落伍，必須要推陳出新，采用新設計來解決振動篩所存在的問題。所以，設計、研究以及生產(chǎn)大型直線振動篩，成為當前情況下我國研究振動篩遇到的主要問題。巴拉度耶夫等人基于對冷礦篩的研究，在理論上實現(xiàn)了振動篩的結構優(yōu)化，但在其推導的過程中是處于一種無干擾的理想狀態(tài)，在實踐中的可行性存在局限。第三、提高階段。李永志則對 SXJ4261 型香蕉篩振篩機的動態(tài)性進行研究，對篩機各部位進行了應力校核，通過分析得出篩機 工作在遠共振區(qū) [14]；劉金生對三電機振動篩進行研究，應用有限元法對其中的動態(tài)性以及應力進行研究河北聯(lián)合大學碩士學位論文 8 [15]；侯勇俊運用有限元法對振篩機的結構強度進行研究，通過對 XRZSZ 振篩機的結構進行研究后，指出其最大應力在許用應力范圍內(nèi)，能夠滿足強度使用的要求[16]。 橡膠彈簧作為篩框的主要支撐部分，彈簧可分為六組。 寬篩面直線振動篩物料運動與工藝參數(shù)分析 篩面物料運動分析 1）篩面運動方程 直線振動篩按照振動方向的篩面向展開直線型運動，它的位移為 [40]： s in s inS A A t???? （ 1） 式中： — mmS 篩 面 運 動 的 位 移 () ； — mmA 篩 面 沿 振 動 方 向 的 單 振 幅 () ； —? 振 動 相 角 ， t??? ； — st 轉 動 時 間 ()； — r a d/ s? 激 振 器 回 轉 角 速 度 () 。處于直線振動情況下， 顆粒較大的物料容易堵塞篩孔，篩面屬于平面型，為避免 此類情況的出現(xiàn)應該 對篩面晃動速度提出更高標準要求，晃動速度不僅 無法高于指定范圍，同時無法超過臨界值。對于直線振動篩，物料的運動速度按下式進行計算： c osh m wv AC C C C???? （ 17） 式中： —C ? 傾 角 對 物 料 平 均 速 度 的 影 響 系 數(shù) ， 見 表 3 ； 河北聯(lián)合大學碩士學位論文 16 —hC 物 料 層 厚 度 影 響 系 數(shù) ， 見 表 4 ； — 0 . 6 ~ 0 . 7 0 . 8 ~ 0 . 90 . 9 ~ 1 . 0mC 物 料 形 狀 影 響 系 數(shù) ， 粉 狀 物 料 取 ； 塊 狀 料 取 ； 顆 粒 狀 物 料 取 ； —wC 滑 行 運 動 影 響 系 數(shù) ， 見 表 5 。 （ 2）摩擦力消耗的功率 2N 摩擦力的損耗通常指的是在運行工作中，激振器需要應付軸承形成的摩擦力，其損耗功率主要取決于激振力或篩箱運動的慣性力，這部分的表達式為： 32 1 0 2 2 0 4rM f M A dN ? ?? ? ? ? ??? （ 388） 式中： — NmrM 扭 矩 ()； — mmd 軸 承 內(nèi) 徑 ()； —f 軸 承 摩 擦 系 數(shù) ； 小結 本章通過物料運動與工藝參數(shù)以及振動篩的工作原理對直線振動篩進行了運動學分析，介紹了直線振動篩的主要結構與運行原理，并且還對物料的運作模式與振動篩工藝具體參數(shù)值進行了研究。但是這種模型的簡化不適用于對振動篩的動力學分析當中，僅僅適用于靜力分析。在振動篩中應用梁單元與殼單元的方式劃分網(wǎng)格，主要優(yōu)勢在于降低計算所需時間，節(jié)點與單元之間的數(shù)目減少等。 （ 3）為提高模型計算速度，可以將構件的圓弧過渡簡化成為直角過渡。 篩箱模型簡化 按照振動篩的實際結構對大型直線振動篩建立振動篩有限元模型時需要對其進行適當?shù)暮喕幚?，這樣不僅能有助于提高工作效率，更能便于簡化分析模型。10 N/mm；彈簧剛度為 313N/mm。直線振動篩振幅控制在 4~6mm 內(nèi)，圓振動篩振幅控制在 3~4mm 內(nèi)。 1）振動強度 K 與拋擲指數(shù) vK 的確定 K振 動 篩 的 強 度 值一般小于 8，許用值（代表了振動篩的強度值）〔 K〕=4~6。與篩面相對的兩電機軸之間存在傾角，物料在篩面上被拋 起跳躍式向前做直線運動，與此同時在物料自重力和激振力的合力作用下，達到對物料進行分級和篩分的目的 [38]。 第 1 章 緒論 9 3） 基于 Ansys，采用動力學方式分析篩箱。 目前國外篩分機的使用壽命可達 10 年，而國內(nèi)一般卻在 8 年以下。目前，已經(jīng)廣泛應用的兩種有限元分析軟件分別為 ADAMS 與 ANSYS。蘇聯(lián)也研制了多用途 自 同步直線振動篩。 振動篩剛度小，存在亞共振，同步后應力較大，并產(chǎn)生較大噪音。不同類型的振動篩運動軌跡大不相同，這是由于國民經(jīng)濟中各個行業(yè)的需求不同，所以需要采用不同的篩分方式，并產(chǎn)生不同形式的篩分機械，在各個工業(yè)部門中實現(xiàn)廣泛使用。實現(xiàn)標準化與大型化振動篩，可降低在設備管理、購買、類型以及數(shù)量上投入的費用，降低設備在初期的費用投入，占地面積也隨之降低。 作者和導師同意論文公開及網(wǎng)上交流的時間： □ 自 授 予 學位之日起 □ 自 年 月 日起 作者簽名： 導師簽名： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 摘 要 I 摘 要 在煤炭領域中，振動篩的應用非常廣泛，作為對物料進行篩分的重要機械，具有洗滌、脫水、分級、脫介等多種功能。 采用有限元分析和實驗模態(tài)分析等動態(tài)設計方法，為解決振動篩強度問題提供了一種新的結構改進方案，對振動篩的設計和制造具有指導意義。振動篩受 到的力包括物料位于篩面上運動作用力與激振器產(chǎn)生的激振力等。 如今在篩分機的設計方法上主要有兩種，一種是類比設計方法，另一種是常規(guī)的設計算法，對振動篩結構強度未考慮局部結構和高階的動態(tài)特性的影響，只作靜強度計算和分析研究。隨著計算機輔助設計的發(fā)展，有限元法是目前我國主要是利用對振 動篩進行了強度方面的研究的方法。 蘇聯(lián)研究團隊 等人于 1990 年指出振動篩篩框側板不僅會在水平面內(nèi)有彎曲變形，用有限元法對振動篩全部強度進行計算，并提出振動篩側板與地面處于垂直狀態(tài)仍然會表現(xiàn)出彎曲。 我國篩分 機械的發(fā)展在仿制國外先進產(chǎn)品的同時，在技術上不斷進行創(chuàng)新，進而培養(yǎng)出振篩機械方面的專業(yè)人才。 目前，國內(nèi)外振動設備方面的專家學者主要研究的內(nèi)容有：聞邦椿在對振篩機不斷深入分析與研究，并提出了相關理論，包括物料運動理論、振動篩振動質量、系統(tǒng)阻尼計算設計、彈簧剛度與強度等內(nèi)容，通過對現(xiàn)代機構創(chuàng)新及機械系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設計理論與方法對彈性連桿式、慣性式、 電磁式振動篩進行了動力學分析，并在振動篩設計領域的應用進行了深入研究 [26]。橡膠彈簧具有較大阻尼以的特點，可以抑制篩體產(chǎn)生的共振現(xiàn)象。 基于與篩面保持平行狀態(tài)的 x 方向、與篩面保持垂直狀態(tài)的的 y 方向把篩面運動進行位移分解，能夠獲取下述數(shù)值： sin siny A t??? （ 2） sin co sx A t??? （ 3） 根據(jù)上述兩個算式對 t 的一階導數(shù)與二階導數(shù)， 能夠獲取篩面順著 x、 y 方向所形成的加速度與速度 ： cos si ny A t? ? ?? ? （ 4） c os c osx A t? ? ?? ? （ 5） 2 si n si ny A t? ? ??? ?? （ 6） 2 si n c osx A t? ? ??? ?? （ 7） 公式中： ? 表示為振動方向角，物料與篩面跳離的瞬間產(chǎn)生的夾角，被稱作拋射角。篩孔直徑與臨界晃動速度之間成正比。 表 3 傾角對物料平均速度的影響系數(shù) Influence coefficien of angle effects on materials average speed 傾角 α176。 河北聯(lián)合大學碩士學位論文 22 第 3 章 振動篩有限元模型的建立 有限元建模需考慮 的問題 位于有限元分析內(nèi)，創(chuàng)建模型作為最重要的一部分，模型質量高低與最終得到分析數(shù)據(jù)的準確性有直接關系。因為在動力學分析過程中不存在變形為 零且位置不變的平面，結構中的所有參量都是波動的。 采用 殼單元方式對結構模擬，在結構中其中一個方向與其他方向尺寸對比，遠遠小于，這時將沿厚度產(chǎn)生的應力忽略，處于有 限元模型中，通常梁單元會通過直線的方式進行表達，此外， 側板 和 橫梁 的切面會通過一個點進行表達， 這就 將 導致計算結果不準確 ，主要原因就是在 接觸部位的應力值急劇增大。 （ 2）不考慮篩箱工藝孔與定位孔，因為此類小孔忽略對篩箱的強度和剛度并不會造成大的影響卻能減少這些工藝孔和定位孔在劃分 網(wǎng)格時大量增加的網(wǎng)格數(shù)量。文章在該方面做了深入研究，通過質量點單元對大偏心塊質量的激振器進行模擬，利用剛化區(qū)域的方式在激振器安裝座上完成質點剛化。 每個彈簧的剛度： 1kKn? （ 255） 第 2 章 寬篩面直線振動篩的工作原理及參數(shù)設計 19 式中： —n 彈 簧 的 個 數(shù) — N / m mk 單 個 彈 簧 的 剛 度 () ； 該大型直線振動篩橡膠彈簧規(guī)格為 φ 240240φ 50；靜剛度為 315177。 各種類型的振動 篩具體振幅要求不同。 直線振動篩工藝參數(shù)選擇 振動篩工藝參數(shù)指標主要包括拋射角、振幅、振動篩頻率、篩面傾角等結構參數(shù)直接影響著振動篩的工藝效果。 圖 1 激振器位置示意圖 第 2 章 寬篩面直線振動篩的工作原理及參數(shù)設計 11 Sketch map of the position of the vibrator 型號為 ZK3648 振動篩篩面 長度與寬度分別為 與 ，組成部分分別為篩箱、篩網(wǎng) 、篩框、電機設備、激振器、支架 、 隔振彈簧等 ，下 圖 2 所示： 1— 表示 偏心塊； 2— 表示 電機； 3— 表示 彈簧 圖 2 ZK3648 振動篩 基本 工作原理 ZK3648 Vibrating Screen Operating Principle