【正文】 分振動(dòng)機(jī)。由于大型振動(dòng)篩自身重量很大，再加上處理物料的重量，所以需要很大的激振力，才能帶動(dòng)篩子振動(dòng)。 （2）應(yīng)用等厚篩分法，因?yàn)檫@種篩分方法能將入料中小顆粒和篩面接觸的概率大大增加，平均單位篩面透篩能力增大。 （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(jí)物料的一種新型篩分機(jī)械。其篩網(wǎng)、橫梁傳動(dòng)軸、進(jìn)料板、出料板均實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。 （6）發(fā)展重型、特重型篩分設(shè)備，此類篩分機(jī)械主要適用于大型礦山、采石場。特別是慣性直線振動(dòng)篩已被應(yīng)用于工程中。本論文的研究方案如下:首先深入研究直線振動(dòng)篩的工作原理,結(jié)合振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)以及篩分原理,建立了直線振動(dòng)篩的力學(xué)模型,并且對(duì)振動(dòng)篩的相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,以便動(dòng)態(tài)分析時(shí)使用。在Ansys中對(duì)篩箱進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。然后對(duì)篩箱進(jìn)行諧響應(yīng)分析,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。 對(duì)優(yōu)化后的篩箱結(jié)構(gòu)再次進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,以驗(yàn)證優(yōu)化的合理性以及優(yōu)化效果。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。如圖21所示,篩箱又由篩板、篩板固定裝置(木楔座)、側(cè)板、上橫梁、下橫梁、外襯板、內(nèi)襯板、給料箱、排料嘴、縱梁、加強(qiáng)筋等組成。它的損壞形式，通常是側(cè)板斷裂，橫梁疲勞斷裂等。因此，篩箱的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，直接決定振動(dòng)篩的使用壽命。夾角。如圖,在 3位置時(shí)兩軸上的離心力完全疊加,激振力達(dá)到最大,在 4位置時(shí),兩軸上的離心力完全抵消,激振力為零。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。對(duì)于一般的篩分,可采用中速拋擲, ~5。篩面傾角a篩面傾角是篩面安裝后與水平方向的夾角。直線振動(dòng)篩的物料做斜拋射,一般水平安裝,傾角為零。篩孔越大,需要的臨界速度越大。圓振動(dòng)篩的篩面傾角一般比較大,這是由于圓振動(dòng)篩的拋射角比較大,但物料沿篩面的移動(dòng)速度較慢,將篩面傾角選大些可增大物料的移動(dòng)速度,提高生產(chǎn)率。一般在30176。之間,目前我國大都采用45176。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。篩箱運(yùn)動(dòng)的加速度可以表示為:從式中可以看出,加大篩箱的振幅和振次都可以提高篩箱的加速度,相比之下,提高振次對(duì)加速度的影響更大。但是如果加速度過大的話,對(duì)振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)性能將提出更高的要求。生產(chǎn)率生產(chǎn)率可以通過兩種方法計(jì)算,流量法和平均法。ZK1230直線振動(dòng)篩的主要技術(shù)特征見表 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mm2篩面規(guī)格mm1200x30003工作面積m24篩面層數(shù)15篩縫尺寸mm6處理能力t/h87工作雙振幅mm7~98工作頻率r/min9609振動(dòng)方向角度4510篩面傾角度011外形尺寸（長x寬x高）mm3551x2475x1673 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。對(duì)于振動(dòng)機(jī)械,動(dòng)力學(xué)分析更是具有十分重要的意義。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。簡單的說,有限元法就是用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求解彈性力學(xué)問題。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)問題。在解決工程結(jié)構(gòu)問題時(shí),有限元法將連續(xù)體劃分為有限多個(gè)大小適當(dāng)?shù)膯卧?得出每個(gè)單元的近似解,采用一定的方法將單元解加以組合,從而得到系統(tǒng)的近似數(shù)值模型。 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、位移等都是通過節(jié)點(diǎn)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?。單元的位移函?shù)通過多項(xiàng)式近似后,就可以由節(jié)點(diǎn)位移求解位移場,從而得到單元的應(yīng)力、應(yīng)變、位移。 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。 單元應(yīng)力、應(yīng)變計(jì)算根據(jù)節(jié)點(diǎn)位移,利用結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)方程進(jìn)一步求解應(yīng)力、應(yīng)變,用圖形或數(shù)表的方式輸出最后結(jié)果。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模擬實(shí)際狀況,為設(shè)計(jì)、研發(fā)提供有效數(shù)據(jù)。 Ansys的模塊組成Ansys主要由三個(gè)模塊來實(shí)現(xiàn)分析計(jì)算,分別是前處理模塊、求解計(jì)算和后處理模塊。這個(gè)模塊實(shí)質(zhì)是給分析部件設(shè)定初始條件。(3) 后處理模塊就是將分析結(jié)果以圖像、圖表或列表的形式給出,以便分析人員直觀地了解結(jié)構(gòu)性能,并且獲得所需的數(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(shí)體參數(shù),并進(jìn)行實(shí)體變換就可以靈活建立模型。比起CAD專業(yè)建模設(shè)計(jì)軟件,Ansys在建模功能上稍有不足,但Ansys提供了豐富的CAD接口,可實(shí)現(xiàn)CAD設(shè)計(jì)建模,Ansys無縫鏈接導(dǎo)入,提高了建模效率。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),通過網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)構(gòu)筑模型,經(jīng)過分析計(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。網(wǎng)格太細(xì),雖然精確度高,但也會(huì)增加計(jì)算量,所以對(duì)模型分析應(yīng)該選用合適的網(wǎng)格。當(dāng)賦予材料屬性時(shí)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。本文對(duì)模型主要進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。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、稱合場載荷。Ansys在解決實(shí)際問題是可以根據(jù)模型條件以及計(jì)算機(jī)的處理能力選用適合的求解方法,比較常用的求解方法有雅可比共軛梯度求解器、波前求解器、稀疏矩陣求解器等。Ansys 10以后,整合了 Ansys Workbench,更加方便對(duì)CAD數(shù)據(jù)的互換。目前使用Workbench的用戶也呈增多趨勢。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。由于實(shí)體模型比較復(fù)雜,在進(jìn)行有限元分析時(shí),不可能完全用實(shí)體模型進(jìn)行分析,應(yīng)在保證結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生太大誤差的前提下,忽略工藝結(jié)構(gòu)和一些不重要的細(xì)節(jié)特征,將實(shí)體模型簡化,這樣可以在很大程度上減少軟件計(jì)算工作量,提高計(jì)算速度。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。但是這種簡化僅僅適用于靜力分析,不可用于動(dòng)力學(xué)分析。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。 區(qū)分承載件和工藝飾件承載件因承擔(dān)篩箱受力,需要盡量保留其原有的結(jié)構(gòu)形狀,才能如實(shí)反映篩箱的實(shí)際受力情況,因此承載件不可隨意簡化或忽略。依據(jù)以上原則,并借鑒一些成功簡化的經(jīng)驗(yàn),本文在建立有限元模型時(shí)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(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)。(3) 將構(gòu)件的圓弧過渡簡化為直角過渡,提高模型計(jì)算速度。 篩箱簡化模型 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。篩箱的各橫梁以及彈簧支撐梁與側(cè)板之間主要通過鉚釘與法蘭盤連接,在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析時(shí)為了確保模型的準(zhǔn)確性,必須保證模型的各個(gè)部件是連接在一起的。在模型受力和發(fā)生形變時(shí),就是通過這些公共節(jié)點(diǎn)聯(lián)系在一起的。布爾操作中的Glue命令都可以實(shí)現(xiàn)部件間的連接,Glue運(yùn)算是針對(duì)圖形中的公共部分進(jìn)行的,面與面的Glue運(yùn)算是通過面的公共邊進(jìn)行的。 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單元進(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。采用實(shí)體單元就會(huì)避免上述問題的出現(xiàn),而且對(duì)于橫梁法蘭的筋板以及加強(qiáng)筋等部位也能得到很好的模擬。 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。為了更好地模擬篩箱的實(shí)際受力情況,本文按照三種材