【正文】 度為 200mm。 河北聯(lián)合大學(xué)碩士學(xué)位論文 18 通過采用上文公式，得到直線振動(dòng)篩整體參振質(zhì)量是 13790 公斤。 激振器偏心距的計(jì)算 偏心塊發(fā)揮關(guān)鍵作用的是主副偏心輪，它的重量與回轉(zhuǎn)半徑需要達(dá)到下述條件： 10M A n m r? ? ? ? （ 233） 式中： — kgM 參 振 質(zhì) 量 ()； — mA 振 幅 ()； 1 —n 偏 心 輪 組 數(shù) ； 0 — kgm 單 組 偏 心 塊 的 質(zhì) 量 () ； — mr 偏 心 輪 質(zhì) 心 的 回 轉(zhuǎn) 半 徑 () ； 其中振幅 A 屬于設(shè)計(jì)值，取 3~5mm；偏心輪組數(shù)為 8；單組偏心塊的質(zhì)量為設(shè)計(jì)值 ；偏心塊質(zhì)量是 ，偏心距 。 激振彈簧剛度 任何振動(dòng)機(jī)械都會(huì)產(chǎn)生交變載荷，所以振動(dòng)機(jī)械都應(yīng)該具有減振裝置，否則向基礎(chǔ)傳遞的交變載荷會(huì)損壞基礎(chǔ)設(shè)施，彈簧的功能是降低對(duì)交變載荷值的依賴性，在直線振動(dòng)篩中利用 6 組橡膠彈簧具有一定支撐作用，下面是計(jì)算剛度使用的公式： 2gKM?? （ 244） 式中： — N / mK 系 統(tǒng) 中 彈 簧 的 總 剛 度 () ； 2 —g? 系 統(tǒng) 的 固 有 頻 率 ， 一 般 取 11~37g?????????； —? 振 動(dòng) 篩 的 圓 頻 率，取 5400rad/s； — kgM 總 參 振 質(zhì) 量 ()；。 每個(gè)彈簧的剛度： 1kKn? （ 255） 第 2 章 寬篩面直線振動(dòng)篩的工作原理及參數(shù)設(shè)計(jì) 19 式中： —n 彈 簧 的 個(gè) 數(shù) — N / m mk 單 個(gè) 彈 簧 的 剛 度 () ； 該大型直線振動(dòng)篩橡膠彈簧規(guī)格為 φ 240240φ 50；靜剛度為 315177。10 N/mm；彈簧剛度為 313N/mm。 篩箱重心及激振器位置分析 直線振動(dòng)篩的重心可以按照下列式子進(jìn)行計(jì)算： ? ?iiimXX m??? ? （ 266） ? ?iiimYY m??? ? （ 277） 式中 i i im X Y， ， 分別表示為第 i 個(gè)構(gòu)件的質(zhì)量和其 X， Y 坐標(biāo)。 振動(dòng)篩振幅及電機(jī)功率計(jì)算 1）系統(tǒng)的振動(dòng)方程 激振器產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧激振力 = cosF P t?合 構(gòu)成該振動(dòng)篩系統(tǒng)所受到的外力。由于激振器產(chǎn)生定向的簡(jiǎn)諧力，振動(dòng)篩體 M 將在其作用下產(chǎn)生定向振動(dòng)。大型直線振動(dòng)篩系統(tǒng)在振動(dòng)運(yùn)行時(shí) ，篩箱與彈簧會(huì)各自形成不同類型的力，比如慣性力、彈簧力等，基于達(dá)朗貝爾工作理論，系統(tǒng)振動(dòng)公式如下所示： 220 1 1 0 2 22 sin 2 sinxxM x c x K x m m r? ? ? ????? ?? ? ? ? （ 288） 220 1 1 0 2 22 c o s 2 c o syyM y c y K y m r m r? ? ? ????? ?? ? ? ? （ 299） 式中： — kgM 振 動(dòng) 篩 的 參 振 總 質(zhì) 量 () ； 2— x y m /s,xy?? ?? 篩 體 在 ， 方 向 的 加 速 度 () ； — x, yxycc 系 統(tǒng) 在 ， 方 向 的 阻 尼 系 數(shù) ； — x y m /, sxy?? 篩 體 在 ， 方 向 的 速 度 () ； — x y N /, myyKK 彈 簧 在 ， 方 向 的 剛 度 () ； — xy, mxy 篩 體 在 ， 方 向 的 位 移 () ； 河北聯(lián)合大學(xué)碩士學(xué)位論文 20 0 — kgm 單 組 偏 心 輪 的 質(zhì) 量 () ； — mr 偏 心 輪 質(zhì) 心 回 轉(zhuǎn) 半 徑 () ； 12 — 1 2 r a d s, /???? 軸 ， 軸 上 偏 心 輪 的 角 速 度 （ ） ； 12 — 12,?? 軸 ， 軸 上 偏 心 輪 的 角 位 移 ； 由前文分析可知，在 X 方向激振力總是抵消，所以在式（ 28）的解 為零，整理式（ 29）的右端 ， 可得 ： 2 2 20 1 1 0 2 2 02 c o s 2 c o s 4 c o s c o sm r m r m r t P t? ? ? ? ? ? ???? ? ? （ 30） 在計(jì)算過程中，如果系統(tǒng)阻尼較小，可以忽略系統(tǒng)阻尼，這樣可以方便計(jì)算，所以方程可改寫為： c osyM y K y P t??? ?? （ 311） 2）振動(dòng)篩篩箱的振幅 振動(dòng)篩的振動(dòng)在激振力的作用下屬于穩(wěn)態(tài)的強(qiáng)迫振動(dòng)，通過振動(dòng)篩力學(xué)模型所獲取的振動(dòng)公式能夠得到 具體的篩箱振幅值，振幅會(huì)隨著能量的消耗而逐漸降低，因此在計(jì)算 c osyM y K y P t??? ?? 時(shí)只要求得特解就可以，該值是： siny A t??? （ 322） 對(duì)上分別求其一階、二階導(dǎo)數(shù)，得： cosy A t???? ? ? （ 333） 2 siny A t???? ? ? ? ? （ 344） 將式（ 32）和式（ 33）代入式（ 34）中，于是： 2 yM A K A P?? ? ? ? ? （ 355） 求解得 振幅 為 。 3）電機(jī)功率計(jì)算 振動(dòng)篩的電機(jī)功率滿足下式： ? ?121N N N ?? ? ? （ 366） 式中： 1 —N 振 動(dòng) 阻 尼 消 耗 的 功 率 ； 2 —N 摩 擦 力 消 耗 的 功 率 ； 第 2 章 寬篩面直線振動(dòng)篩的工作原理及參數(shù)設(shè)計(jì) 21 —? 傳 動(dòng) 效 率 ， 一 般 取 ； （ 1）振動(dòng)阻尼消耗的功率 1N 振動(dòng)阻尼消耗的功率主要是由激振器為克服振動(dòng)篩篩箱的運(yùn)動(dòng)阻力而消耗的功率，其表達(dá)式為： 21 204MAN ??? ? ?? （ 377） 式中： — kgM 振 動(dòng) 篩 的 參 振 質(zhì) 量 () ； — mmA 振 動(dòng) 篩 的 振 幅 () ； — r a d/ s? 振 動(dòng) 篩 的 角 速 度 () ； —? 阻 尼 系 數(shù) ， sin 2 , 0 .2 ~ 0 .3? ? ??? ， 小 功 率 取 大 值 ， 大 功 率 取 小 值 。 （ 2）摩擦力消耗的功率 2N 摩擦力的損耗通常指的是在運(yùn)行工作中，激振器需要應(yīng)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(yùn)動(dòng)的慣性力，這部分的表達(dá)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(jié) 本章通過物料運(yùn)動(dòng)與工藝參數(shù)以及振動(dòng)篩的工作原理對(duì)直線振動(dòng)篩進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，介紹了直線振動(dòng)篩的主要結(jié)構(gòu)與運(yùn)行原理，并且還對(duì)物料的運(yùn)作模式與振動(dòng)篩工藝具體參數(shù)值進(jìn)行了研究。 河北聯(lián)合大學(xué)碩士學(xué)位論文 22 第 3 章 振動(dòng)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(zhì)量高低與最終得到分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有直接關(guān)系。在創(chuàng)建模型時(shí)，可對(duì)部分次要因素忽略，從而減少計(jì)算機(jī)運(yùn)行周期、降低建模工作量、減少運(yùn)算過程對(duì)硬件資源的需求量等，在簡(jiǎn)化后不會(huì)出現(xiàn)較大誤差的情況下，簡(jiǎn)化部分實(shí)體。 創(chuàng)建振動(dòng)篩有限元模型過程中必須重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面： 1）選擇有限單元 選擇單元作為建立有限元模型中最重要的一部分，建立模型過程中需要考慮的問題類型較多，主要包括各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域、模型維數(shù)、模型對(duì)稱性、該單元支持的計(jì)算機(jī)特性與單元、設(shè)置單元關(guān)鍵字選項(xiàng)、 設(shè)置單元實(shí)常數(shù)與截面屬性、連接各個(gè)單元、限制單元、輸出單元結(jié)果數(shù)據(jù)等。 2）創(chuàng)建一一般模型分析與否 振動(dòng)篩模型的結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，在激振器大梁兩側(cè)安裝相應(yīng)的激振器，由此可見，篩箱載荷同樣具有對(duì)稱性。建立有限元分析對(duì)稱性模型，建模過程變得更加簡(jiǎn)單，計(jì)算機(jī)運(yùn)算量很大程度降低。 3）創(chuàng)建振動(dòng)篩二次隔振系統(tǒng)模型與否 振動(dòng)結(jié)構(gòu)中，二次隔振系統(tǒng)具有一定重要性，可降低來自振動(dòng)篩對(duì)地基產(chǎn)生的沖擊性。文章中提到位于有限元分析過程中，二次隔振系統(tǒng)不會(huì)對(duì)振動(dòng)篩應(yīng)力產(chǎn)生較大影響，未創(chuàng)建該模型。 4）模擬激振器與增加激振力 創(chuàng)建振動(dòng)篩 模型時(shí)遇到問題是關(guān)于如何完成激振力的增大與模擬激振器。文章在該方面做了深入研究，通過質(zhì)量點(diǎn)單元對(duì)大偏心塊質(zhì)量的激振器進(jìn)行模擬，利用剛化區(qū)域的方式在激振器安裝座上完成質(zhì)點(diǎn)剛化。 篩箱模型簡(jiǎn)化 按照振動(dòng)篩的實(shí)際結(jié)構(gòu)對(duì)大型直線振動(dòng)篩建立振動(dòng)篩有限元模型時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化處理，這樣不僅能有助于提高工作效率，更能便于簡(jiǎn)化分析模型。 模型質(zhì)量的高低將會(huì)對(duì)有限元信息精準(zhǔn)度產(chǎn)生最為重要的影響。相對(duì)其他結(jié)構(gòu)第 3 章 振動(dòng)篩有限元模型的建立 23 而言大型直線振動(dòng)篩實(shí)體模型比較復(fù)雜，不可能完全用實(shí)體模型的原型利用相關(guān)軟件對(duì)其進(jìn)行有限元分析，因此要將其實(shí) 體模型簡(jiǎn)化，但前提是必須確保有限元分析數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)較大誤差，在建模時(shí)必須對(duì)忽略部分細(xì)節(jié)特性與和工藝結(jié)構(gòu)。 在建立直線振動(dòng)篩有限元模型的過程中應(yīng)該考慮到以下幾點(diǎn)： 1）建立模型進(jìn)行分析考慮是否取其二分之一 直線振動(dòng)篩得產(chǎn)生的激振力是按照對(duì)稱模式而組織的，其結(jié)構(gòu)組織亦是如此。對(duì)于此類振動(dòng)篩而言，其產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變亦是對(duì)稱而成。所以在對(duì)有限元進(jìn)行研究時(shí)可通過振動(dòng)篩模型的二分之一、 四分之一或八分之一進(jìn)行計(jì)算。但是這種模型的簡(jiǎn)化不適用于對(duì)振動(dòng)篩的動(dòng)力學(xué)分析當(dāng)中，僅僅適用于靜力分析。因?yàn)樵趧?dòng)力學(xué)分析過程中不存在變形為 零且位置不變的平面，結(jié)構(gòu)中的所有參量都是波動(dòng)的。若是選擇平面對(duì)稱模型往往會(huì)導(dǎo)致信息不精準(zhǔn)。此次研究課題與諧響應(yīng)相關(guān)，所以會(huì)通過整體模型展開對(duì)直線振動(dòng)篩的研究。 2）二次隔振系統(tǒng)在建立振動(dòng)篩模型時(shí)是否需要 在機(jī)體工作時(shí)需要考慮用到二次隔振系統(tǒng)來減少機(jī)體對(duì)基礎(chǔ)的沖擊力作用，結(jié)合二次隔振系統(tǒng)對(duì)篩箱應(yīng)力所形成的具體影響值而決定應(yīng)不應(yīng)該創(chuàng)建二次隔振系統(tǒng)，在本研究課題中不創(chuàng)建二次隔振系統(tǒng)。 3）區(qū)分承載件和工藝飾件 建立有限元模型時(shí)承載件不可隨意忽略或簡(jiǎn)化，卻可以忽略工藝飾件。承載件承擔(dān)篩箱受力，真實(shí)的反映篩箱的實(shí)際受 力情況，需要盡量保留其原有的結(jié)構(gòu)形狀。 由于工藝飾件，在建有限元模型時(shí)可以忽略，由于其主要作用不在于提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度?；谏鲜鰳?biāo)準(zhǔn)，在參考其他成功案例的基礎(chǔ)上，對(duì)創(chuàng)建規(guī)模龐大的直線振動(dòng)篩有限元模型的具體信息進(jìn)行提煉： （ 1）忽略僅僅為滿足使用上的要求而設(shè)置的構(gòu)件：木楔座、篩板以及一些非承載構(gòu)件如作為安裝支架的角鋼等，對(duì)篩箱基于動(dòng)力學(xué)展開研究時(shí)此類元件可不在考慮范圍內(nèi)，因?yàn)樗鼈儫o法增強(qiáng)篩箱強(qiáng)度。 （ 2）不考慮篩箱工藝孔與定位孔，因?yàn)榇祟愋】缀雎詫?duì)篩箱的強(qiáng)度和剛度并不會(huì)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(shí)大量增加的網(wǎng)格數(shù)量。 （ 3）為提高模型計(jì)算速度，可以將構(gòu)件的圓弧過渡簡(jiǎn)化成為直角過渡。 通過使用軟件 ，建立振動(dòng)篩的三維模型。剛度不會(huì)產(chǎn)生較大影響的條件下，簡(jiǎn)化振動(dòng)篩，主要包括簡(jiǎn)化鉚釘連接部分，采用剛性連接，可增強(qiáng)剛度；可河北聯(lián)合大學(xué)碩士學(xué)位論文 24 對(duì) 橫梁、主梁 以及 后檔板 去除，可在一定程度上減小剛度，以上簡(jiǎn)化方式具有可行性。同時(shí)也可以對(duì)篩體上小尺寸的 鉚接孔 與 倒角 去除，不會(huì)對(duì)篩體剛度與強(qiáng)度產(chǎn)生影響，在離散化過程中造成小孔位置網(wǎng)格細(xì)化，不會(huì)投入太大計(jì)算時(shí)間。 運(yùn)用軟件 對(duì)振動(dòng)篩體整體進(jìn)行繪制，并對(duì)三維模型進(jìn)一 步簡(jiǎn)化，下圖4 表示： 圖 4 ZK3648 振動(dòng)篩 ZK3648 vibrating screen 單元的選取 實(shí)體單元的選取 對(duì)比大部分通過 梁?jiǎn)卧?與 殼單元 劃分的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格，之間采用不同的有限元分析，網(wǎng)格劃分振動(dòng)篩應(yīng)用實(shí)體單元?？煽醋稣駝?dòng)篩的組成部分為各個(gè)空間板梁。在振動(dòng)篩中應(yīng)用梁?jiǎn)卧c殼單元的方式劃分網(wǎng)格，主要優(yōu)勢(shì)在于降低計(jì)算所需時(shí)間，節(jié)點(diǎn)與單元之間的數(shù)目減少等。 采用 殼單元方式對(duì)結(jié)構(gòu)模擬，在結(jié)構(gòu)中其中一個(gè)方向與其他方向尺寸對(duì)比，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，這時(shí)將沿厚度產(chǎn)生的應(yīng)力忽略，處于有 限元模型中，通常梁?jiǎn)卧獣?huì)通過直線的方式進(jìn)行表達(dá)，此外， 側(cè)板 和 橫梁 的切面會(huì)通過一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行表達(dá)， 這就 將 導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確 ，主要原因就是在 接觸部位的應(yīng)力值急劇增大。 為了 避免上述問題的出現(xiàn)進(jìn)行網(wǎng)格劃分 時(shí)將 采用實(shí)體單元：對(duì) ZK3648 振動(dòng)篩進(jìn)行網(wǎng)格劃分選用實(shí)體單元 SOLID18點(diǎn)質(zhì)量單元 MASS2彈簧單元第 3 章 振動(dòng)篩有限元模型的建立 25 COMBIN14。篩箱 中包含 彈簧支撐管梁 ，劃分時(shí)利用 SOLID187 單元實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用SOLID187 單元可對(duì)各個(gè)模型進(jìn)行模擬， SOLID187 單元 中含有 10 個(gè)不同節(jié)點(diǎn)單