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礦用振動篩的阻尼運動及其選取的驅動頻率

礦用振動篩的前幾階模態隻有受到一定的能量才能激發出來,能量太小,會得不到所需要的模態,能量太大,則可能會造成結構局部非線性變形,使激發出來的模態失真。所以錘擊時要控製衝擊力的大小同時錘擊的動作要迅速,不能抖動,特別要防止試件反彈造成二次衝擊。錘擊點很重要,要求所選擇的錘擊點能將所分析頻率範圍內的全部模態激發出來。由於振型節點處的激勵不能激發該階模態振動,因而實驗前應對所研究的各階振型進行初步分析,避免錘擊點選在振型的節點上。

    考慮到篩框結構的阻尼較小,頻響函數的半功率帶較窄,故應盡量提高頻率分辨率。礦用振動篩所選用的驅動頻率為730rpm,即工作頻率為12.17Hz。考慮礦用振動篩的啟動和停車,下限頻率應包括剛體固有頻率,一般僅為2~5Hz。由於進料以及物料在篩麵上的複雜運動對礦用振動篩的激勵,其頻帶是比較寬的。

    對礦用振動篩有限元分析和實驗模態分析的模態頻率進行比較,通過理論有限元分析的結果和實驗模態分析的結果相差不大,相對誤差在20.00%以內,可以認為有限元模型的建立及邊界條件的簡化是正確合理的。同時也表明實驗模態分析的結果是準確可靠的。

    礦用振動篩在工作頻率附近具有1階比較接近的彎曲變形模態頻率,其振型為整體繞x軸扭轉和出料端z向彎曲,該階振型會使篩麵四個角點處彈性變形增大,物料運動速度發生改變,導致走料不均勻,同時出料端彎曲位移量較大,說明出料端的剛度較小,這對礦用振動篩結構不利,因此需要對該處的結構進行改進。

    礦用振動篩的側板靠近進料端部位附近振動較大,故應該進一步研究側板的應力分布情況,進行結構的優化。從礦用振動篩的各階振型可以看出,超靜定網梁係結構的變形較小,整體結構剛度有了很大的提高。由於增加了小側板(靜定板),並采用網梁係結構,側板中部的位移降低,可有效的抑製激振軸與側板連接處的篩板開裂現象。

    應用模態模型對礦用振動篩的有限元模型進行修正,基於拉格朗日乘子法,給出由實驗模態分析結果對有限元模型修正的方法。根據有限元分析法和實驗模態分析的結果,應用靈敏度分析法對礦用振動篩的結構參數進行修改。

    在確定了計算模型與測試模型的一致性後,即可進行目標模型的修改設計。為使結構的動態特性滿足預定要求,有很多設計參數可供調整。為了確定何種方案最為有效,需進行結構動態的靈敏度分析,從而避免結構修改中的盲目性,提高設計效率,並為結構動力學特性的優化設計提供依據。

    對出料板結構進行動力學修改,將與結構有關的參數作為設計變量。由礦用振動篩的結構可知,出料板的長度是固定的,因此以出料板的厚度、寬度及要增加的筋板數目 作為設計變量。由於出料端的前2階模態頻率與礦用振動篩工作頻率接近,因此考慮出料端前2階模態頻率對設計參數的靈敏度。

    對一般單通道結構與超靜定網梁結構振動篩進行對比分析時,已指出側板結構的剛度不夠,在對該振動篩進行整體動力學分析時,對側板結構作了局部的修改。總結如下:初步對該結構進行動力學修改的方法是,在側板內側加靜定板,其厚度為14mm,外側加縱向加強筋和加強角鋼,厚度為8mm,以增加側板的結構剛度。側板結構改進後原來的振型中z向彎曲扭動的大變形情況已經得到了明顯的改善,側板中部變形減小,一定程度上可以降低兩側板的疲勞損壞。由於大型振動篩在工作工程中,除了受到激振力之外,側板因分布較大的慣性力而做複雜的彈性變形運動,產生較大的動應力。為了避免側板的撕裂損壞,還需要進一步研究側板的動應力情況,優化側板的布局結構。

責任編輯:東源機械

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