【正文】 厚度篩孔a的倍數(shù)薄料層（1~2a）中厚料層（3~5a）厚料層（10~20a）料層厚度影響系數(shù)~1~~表5 滑行運動影響系數(shù) Influence coefficien of angle effects on materials average speed拋擲指數(shù)123———~~1~16）生產(chǎn)率通過下文使用的兩種方法對生產(chǎn)率計算：（1）流量法 （18）式中：（2）平均法 （19）式中： 寬篩面直線振動篩的設(shè)計參數(shù)分析 振動篩參振質(zhì)量對直線振動篩來說，參振總質(zhì)量包括兩個部分：一部分是參加振動的物料的質(zhì)量；一部分則是參加振動的振動篩各部件的質(zhì)量（包括激振器、篩箱、支撐裝置的上彈簧座等的質(zhì)量），其參振總質(zhì)量對于固有頻率以及慣性力影響較大： （20） （21）式中： （222）式中：其中，每個激振器的質(zhì)量為1583kg；聯(lián)軸器的質(zhì)量為40kg；聯(lián)軸器罩質(zhì)量為10kg；彈簧座質(zhì)量為320kg；；；103 kg/m3；篩面上物料厚度為200mm。 激振器偏心距的計算偏心塊發(fā)揮關(guān)鍵作用的是主副偏心輪，它的重量與回轉(zhuǎn)半徑需要達到下述條件： （233）式中： 其中振幅A屬于設(shè)計值，取3~5mm；偏心輪組數(shù)為8；；。每個彈簧的剛度： （255）式中： 該大型直線振動篩橡膠彈簧規(guī)格為φ240240φ50；靜剛度為315177。 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： （266） （277）式中分別表示為第個構(gòu)件的質(zhì)量和其X，Y坐標(biāo)。由于激振器產(chǎn)生定向的簡諧力，振動篩體將在其作用下產(chǎn)生定向振動。3）電機功率計算振動篩的電機功率滿足下式： （366）式中： （1）振動阻尼消耗的功率振動阻尼消耗的功率主要是由激振器為克服振動篩篩箱的運動阻力而消耗的功率，其表達式為： （377）式中： （2）摩擦力消耗的功率摩擦力的損耗通常指的是在運行工作中，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動的慣性力，這部分的表達式為： （388）式中： 小結(jié)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(xué)分析，介紹了直線振動篩的主要結(jié)構(gòu)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。在創(chuàng)建模型時，可對部分次要因素忽略，從而減少計算機運行周期、降低建模工作量、減少運算過程對硬件資源的需求量等，在簡化后不會出現(xiàn)較大誤差的情況下，簡化部分實體。2）創(chuàng)建一一般模型分析與否振動篩模型的結(jié)構(gòu)具有對稱性，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稱性。3）創(chuàng)建振動篩二次隔振系統(tǒng)模型與否振動結(jié)構(gòu)中，二次隔振系統(tǒng)具有一定重要性，可降低來自振動篩對地基產(chǎn)生的沖擊性。4）模擬激振器與增加激振力創(chuàng)建振動篩模型時遇到問題是關(guān)于如何完成激振力的增大與模擬激振器。 篩箱模型簡化按照振動篩的實際結(jié)構(gòu)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(dāng)?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。相對其他結(jié)構(gòu)而言大型直線振動篩實體模型比較復(fù)雜，不可能完全用實體模型的原型利用相關(guān)軟件對其進行有限元分析，因此要將其實體模型簡化，但前提是必須確保有限元分析數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)較大誤差，在建模時必須對忽略部分細(xì)節(jié)特性與和工藝結(jié)構(gòu)。對于此類振動篩而言，其產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變亦是對稱而成。但是這種模型的簡化不適用于對振動篩的動力學(xué)分析當(dāng)中，僅僅適用于靜力分析。若是選擇平面對稱模型往往會導(dǎo)致信息不精準(zhǔn)。2）二次隔振系統(tǒng)在建立振動篩模型時是否需要在機體工作時需要考慮用到二次隔振系統(tǒng)來減少機體對基礎(chǔ)的沖擊力作用，結(jié)合二次隔振系統(tǒng)對篩箱應(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)。承載件承擔(dān)篩箱受力，真實的反映篩箱的實際受力情況，需要盡量保留其原有的結(jié)構(gòu)形狀。基于上述標(biāo)準(zhǔn)，在參考其他成功案例的基礎(chǔ)上，對創(chuàng)建規(guī)模龐大的直線振動篩有限元模型的具體信息進行提煉：（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，對篩箱基于動力學(xué)展開研究時此類元件可不在考慮范圍內(nèi)，因為它們無法增強篩箱強度。（3）為提高模型計算速度，可以將構(gòu)件的圓弧過渡簡化成為直角過渡。剛度不會產(chǎn)生較大影響的條件下，簡化振動篩，主要包括簡化鉚釘連接部分，采用剛性連接，可增強剛度；可對橫梁、主梁以及后檔板去除，可在一定程度上減小剛度，以上簡化方式具有可行性。，并對三維模型進一步簡化，下圖4表示：圖4 ZK3648振動篩 ZK3648 vibrating screen 單元的選取 實體單元的選取對比大部分通過梁單元與殼單元劃分的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格，之間采用不同的有限元分析，網(wǎng)格劃分振動篩應(yīng)用實體單元。在振動篩中應(yīng)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。為了避免上述問題的出現(xiàn)進行網(wǎng)格劃分時將采用實體單元：對ZK3648振動篩進行網(wǎng)格劃分選用實體單元SOLID18點質(zhì)量單元MASS2彈簧單元COMBIN14。應(yīng)用SOLID187單元可對各個模型進行模擬，SOLID187單元中含有10個不同節(jié)點單元，處于X、Y、Z坐標(biāo)系中，任意節(jié)點都會出現(xiàn)平移自由度。 彈簧—阻尼單元的選取四組不同的橡膠彈簧可對振動篩支持，文章利用COMBIN14彈簧阻尼單元完成模擬。工作時中振動篩會受到很多不確定因素的影響，致使篩箱可能產(chǎn)生三維空間的運動，因此有限元模型需要對彈簧具有的橫向剛度考慮在內(nèi)。本文所研究的振動篩模型總共創(chuàng)建了十二個軸向型彈簧單元與八個橫向型彈簧單元，第一種應(yīng)用的剛度為365N/mm，與軸向鋼都對比，是其三分之一。在對彈簧單元劃分過程中，利用兩個節(jié)點的方式建立彈簧單元。抱箍作為支撐管梁與橡膠彈簧之間的連接部分，因此，通過建立剛性區(qū)域法可連接彈簧支撐管梁與彈簧單元，利用支撐管梁的中心位置創(chuàng)建主節(jié)點，可通過MASS21單元對各個質(zhì)量較高的點元素表示，存在6個方向自由度，在各個方向上都存在相應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量。除此以外，由點質(zhì)量單元建立支撐慣量，實現(xiàn)剛性區(qū)域中心節(jié)點的創(chuàng)建，無法忽略質(zhì)量問題。 下表6表示材料性質(zhì)：表6 材料屬性參考表 Material property彈性模量泊松比密度1011 Pa10179。將連續(xù)的構(gòu)件離散成為有限數(shù)量的單元網(wǎng)格就是有限單元法，過密的網(wǎng)格則會耗費大量的計算時間，基于離了而言，網(wǎng)絡(luò)數(shù)量愈多，有限元研究數(shù)據(jù)就愈精準(zhǔn)，不過計算機需要大量的內(nèi)存。ANSYS軟件可以根據(jù)振動篩結(jié)構(gòu)的形狀結(jié)構(gòu)有突變的位置或者構(gòu)件的連接處會將網(wǎng)格自動細(xì)化，對振動篩進行自動的智能劃分，若是在很難形成應(yīng)力的部位，所形成的網(wǎng)絡(luò)也不是非常緊密，那么不僅可以獲取比較精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，還能夠節(jié)省單元網(wǎng)格、節(jié)約計算時間。圖5 ZK3648振動篩有限元模型 ZK3648 vibrating screen finite element model 篩箱有限元模型載荷與約束 激振器的模擬整個直線振動篩的篩體通過內(nèi)部兩組激振器所形成的激振力而實現(xiàn)一種近似直線型的往復(fù)運動。由激振器偏心塊可產(chǎn)生一定離心力，可向振動篩提懂對應(yīng)的激振力。可對激振器回轉(zhuǎn)角速度速度進行計算，產(chǎn)生的激振力時255348N。該振動篩中包含兩組不同的振動器，該振動器組成部分包括四個偏心塊，一個點質(zhì)量模塊能夠發(fā)揮一組激振器偏心塊的作用，借助剛性區(qū)域法將其與激振器安裝座之間結(jié)合起來。在其中輸入不同的頻率范圍、相位角以及幅值等三條信息來指定一個完整的簡諧載荷。圖7 ZK3648振動篩約束施加圖 ZK3648 vibrating screen constraints imposed figure振動篩座耳在連接時可利用機架支座與彈簧完成，具有支撐作用的為起軸。 小結(jié)第三章通過應(yīng)用三維軟件CREO針對振動篩內(nèi)不同部件創(chuàng)建了相應(yīng)的三維模型，并做了一定簡化，并在軟件ANSYS中導(dǎo)入簡化模型，實現(xiàn)模型的簡化，實現(xiàn)通過ANSYS軟件完成三維模型的網(wǎng)格劃分，得到數(shù)據(jù)精確的運算結(jié)構(gòu)，對振動篩邊界條件、材料屬性以及加載力進一步確定。基于大量試驗而形成模態(tài)分析，通過結(jié)合理論實驗的方式對工程中有關(guān)振動問題進行處理，該方法作為“逆問題”分析法。以下介紹的為模態(tài)分析技術(shù)的應(yīng)用與總結(jié)： 1）評價使用的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)特性； 2）設(shè)計新產(chǎn)品時，對結(jié)構(gòu)動態(tài)特征預(yù)估與優(yōu)化；3）診斷并預(yù)報結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)存在的問題；4）控制結(jié)構(gòu)輻射與噪音；5）識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)載荷。通常情況下，采用實驗或者計算方式得到上述各個模態(tài)參數(shù)，計算上述模態(tài)參數(shù)與分析詩分析實驗過程，總稱為模態(tài)分析。承受胴體載荷結(jié)構(gòu)中具有一定重要性的參數(shù)包括振型與固有頻率，模擬分析結(jié)構(gòu)還有可得到兩個不同參數(shù)。應(yīng)用于模態(tài)分析中的分類方式與研究手段可劃分為三種類型，分別為試驗?zāi)B(tài)分析、理論模態(tài)分析以及在前兩者的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的理論——試驗?zāi)B(tài)分。 在ANSYS軟件中對結(jié)構(gòu)機型模態(tài)分析所需流程如下：1）創(chuàng)建模型：其中一個章節(jié)介紹創(chuàng)建有限元模型，該模型可看作是振動篩模態(tài)分析的分析對象； 2）施加載荷并求解：在模態(tài)分析中不考慮結(jié)構(gòu)的外載，只需要對其進行位移約束。動篩的篩箱，通常所需的組成部分包括鋼板以及具有斷面形狀的梁。振動頻率具有較寬的頻帶，范圍為低于1赫茲到高于一百赫茲?；谠O(shè)計振動篩的基本需求，必須在一定程度上避免出現(xiàn)該問題。通過線性振動系統(tǒng)采用的疊加基本原理可得到該系統(tǒng)產(chǎn)生的整體勢能與動能，由各個振型具有勢能與動能的總和。利用模態(tài)分析的方式，可對篩箱結(jié)構(gòu)不足的地方與環(huán)節(jié)不斷完善。基于振動理論得知，當(dāng)結(jié)構(gòu)處于振動狀態(tài)時，因為與工作頻率相差甚遠，高階固定頻率在激發(fā)方面存在限制，此外還受阻尼的影響而非常容易衰減的情況，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)響應(yīng)起到的積極作用非常小。振動篩的模態(tài)分析，該模態(tài)分析重點應(yīng)用于篩箱，通過使用有限元方式，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)離散化，與結(jié)構(gòu)強度分析對比，單元劃分與數(shù)據(jù)模型采用的方式大致相同，區(qū)別在于實施模態(tài)分析過程中，數(shù)據(jù)模型應(yīng)用結(jié)構(gòu)整體模型，不會受到篩體結(jié)構(gòu)對稱性影響，而使用一般結(jié)構(gòu)創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型。如下為產(chǎn)生的模態(tài)分析微分方程： （40）假設(shè)外載荷列陣的值為零時，可變換上式為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)自由振動方程組，如下： （40）通過模態(tài)分析過程中，由于阻尼對值產(chǎn)生的影響較小，在計算過程中可忽略，如下為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)無阻尼自由振動方程： （412）此式是系數(shù)線性齊次微分方程組，其解為： （423）把式（43）代入式（42）后，得： （44）式中： c故針對某個結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，采用固定的圓周率為，與振型，通過上述矩陣方程都可以獲得。為特征值的平方根，通過該結(jié)構(gòu)的自然圓頻率（單位為弧度/秒），可計算得到自然頻率為。通過提取模態(tài)的方式作為描述特征變量與特征值進行計算的基本術(shù)語，一定假設(shè)條件作為前提，在Mechanical模塊中對上文方程求解，[M]與[K]均指的是常量。還需要關(guān)注的部分為，應(yīng)用模態(tài)分析過程中作為一個相對值，并非時絕對值。在建立自由度運動方程時應(yīng)用較多原理，主要包括達朗伯原理、牛頓第二定律、哈密頓定理以及拉格朗日方程等