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探索改進礦用振動篩結構設計的途徑

礦用振動篩的各種零部件當中,篩箱是最重要的部件之一。它的損壞形式通常是側板、橫梁等部件的疲勞斷裂。這些部件的疲勞斷裂的誘發原因大體如下:應力過大、應力集中、橫梁材料的缺陷、結構型式的不合理、斷麵形狀及尺寸的不合理等。由於篩箱的結構強度直接決定礦用振動篩的使用壽命,所以關於它的研究早己引起各國冶金、礦山機械技術界的重視。篩框是礦用振動篩最薄弱的環節,而橫梁自身強度不足,截麵尺寸不對稱以及力作用麵與梁慣性麵不重合,使梁產生彎曲與扭轉,是引起梁產生開裂的主要原因之一。

    對礦用振動篩框架進行了靜強度和動強度計算:提出當框架的一階固有頻率遠大於工作頻率,一般在一階固有頻率超過工作頻率四五倍以上時,可以把振動質量引起的慣性力作為靜作用力進行強度計算,即可用動態靜力分析方法;當框架的固有頻率與工作頻率相接近時,需利用位移方程或作用力方程求框架的固有頻率、各點位移及動應力,進行動強度分析。

    礦用振動篩的運動形態對於篩分作業的篩分效率、處理能力有重大影響,礦用振動篩結構的動態特性直接關係到連續、高頻礦用振動篩機的強度和壽命。礦用振動篩構件的破壞多因高周疲勞,在結構設計上如何降低應力集中至關重要。篩箱結構為一空間板梁結構,材料力學、彈性力學、結構力學都不能對其進行精確的靜、動力分析。本研究就以高篩分效率、高可靠性、長壽命礦用振動篩開發為目的,以振動理論為基礎,分析影響直線礦用振動篩運動的因素;以結構動力分析的有限元法為手段,探索對篩箱進行結構動力分析的有限元建模方法,對篩箱結構進行模態分析、諧響應分析,探索改進篩機結構設計的途徑,針對篩機的啟動過程,進行瞬態響應分析,具體研究內容包括以下方麵:

    (1)建立礦用振動篩係統的運動微分方程,對礦用振動篩係統進行動力分析,推導出礦用振動篩固有頻率的表達式和礦用振動篩篩箱上任意點的運動軌跡方程,分析彈簧支座位置的變化對礦用振動篩運動特性的影響,提出了通過改變彈簧支座位置來進行篩箱結構優化的方案。

    (2)確立礦用振動篩篩箱有限元模型的建模方法,並進行建模。

    (3)對礦用振動篩篩箱進行模態分析,用有限元方法仿真獲得結構的模態參數和模態振型。分析結構能否避免共振。

    (4)對礦用振動篩進行諧響應分析,諧響應分析是用於確定線性結構在承受隨時間按簡諧規律變化的載荷時穩態響應的一種技術。通過諧響應分析得出結構的改進對礦用振動篩穩態工作時應力分布情況的影響。

    (5)對礦用振動篩篩箱進行瞬態動力學分析,也就是通常所說的時間曆程分析,其目的是分析結構在承受隨時間變化的載荷時的響應狀況。通過瞬態動力學分析確定礦用振動篩啟動過程中應力隨時間變化的情況,並分析結構改進對礦用振動篩啟動過程中應力隨時間變化情況的影響。


    通過上述內容的研究,確定合理的礦用振動篩的篩箱結構,對於提高礦用振動篩使用壽命、可靠性,進而對於提高鋼鐵工業生產效率,促進我國鋼鐵工業發展具有十分重要的意義。篩機動態分析技術的確定,對於提高我國礦用振動篩設計水平,縮短新產品開發周期,促進我國礦用振動篩工業發展也有重要意義。

責任編輯:東源機械

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礦用振動篩
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