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振動篩分機在工作過程中能夠承受的最大激振力

據有限元分析和實驗模態分析的結果及參數靈敏度特性,對大型振動篩分機的結構進行修改後,設計出振動篩分機的模型結構。結構改進後的振動篩分機第七階固有頻率從14.05Hz變為16.09Hz,離工作頻率12.17Hz較遠,從而可避免工作時發生共振,降低篩體疲勞強度,延長工作壽命。固有振型為篩體出料端及中部橫向擺動彎曲,最大變形由4.25mm變為0.55mm,可見在進料端增加支撐筋板、側板內側增加附板可以增加側板的剛度。第8階模態頻率由16.12Hz變為18.07Hz,固有振型為篩體前後錯動與橫向彎曲,最大變形為0.75mm。因此,要提高篩體的結構穩定性,必須加強振動篩分機的扭轉剛度和出料端橫梁的剛度。通過在振動篩分機出料板下方增加支撐筋板,增加了出料端結構剛度,提高了篩體彎曲、扭轉變形的固有頻率。

    動應力分析結果表明,經過結構改進後的振動篩分機,其主要部位如加強梁、承重梁、超靜定網梁結構和側板的動應力及變形都比較小,最大橫向擺動位移由0.43mm變為0.03mm,最大動應力由21.50MPa變為11.80MPa;篩體中後部擺動彎曲、前後錯動與橫向彎曲、進料端下橫梁上下彎曲扭動變形也明顯改善。兩激振梁與側板連接部位的應力集中現象完全消除。整體結構剛度和強度較高,大大提高了篩體的穩定性和可靠性,結構設計合理可靠。

    振動篩分機在工作過程中,不僅承受較大的激振力,側板和橫梁還分布著很大的慣性力。篩體做剛體運動的同時也在做彈性變形運動,篩體的彈性振動使得側板產生較大的動應力,容易形成疲勞裂紋從而導致振動篩分機側板的損壞。對大型振動篩分機進行動力學優化的目的是保證振動篩分機有較高的抗疲勞強度和較長的工作壽命,因此需要設計合理的篩體結構,使其有足夠的剛度,保證振動篩分機的彈性振動模態頻率遠離激振器的工作頻率,同時降低振動過程中的動應力。

    要提高振動篩分機側板的可靠性,行之有效的辦法是解決側板振動過程中應力過高的問題。機械機構中加筋板是控製基體結構應力水平的一種常見而有效方法,但筋板的結構尺寸及其在基體材料上的布置問題一直是側板結構設計的一個難點問題。加強筋的位置、尺寸及厚度一般都是根據工程技術人員的經驗設計的,缺乏理論依據。對振動篩分機結構強度的研究也隻作靜強度計算與分析,未考慮動態特性的影響,篩體結構在可靠性方麵與國際先進水平相比差距較大。對於振動篩分機的優化分析,大多是從工藝參數,如篩麵長度、傾角,篩孔尺寸,拋擲指數方麵進行研究,對於結構的位置、形狀優化方麵的文獻研究較少。

    為了解決大型振動篩分機工作過程中側板動應力過高易損壞的問題,有必要研究篩體側板加強筋的結構尺寸及位置布置。本章首先研究了基於多頻約束的加強筋的結構尺寸優化,給出了適合多頻約束求解的優化準則,並且在優化過程中考慮了參數的解析靈敏度特性;其次研究了側板上加強筋的布局優化設計,根據振動篩分機是板梁組合結構的特點,應用增廣拉格朗日乘子法對板筋結構進行結構優化。

責任編輯:東源機械

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