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探索改进矿用振动筛结构设计的途径

矿用振动筛的各种零部件当中,筛箱是最重要的部件之一。它的损坏形式通常是侧板、横梁等部件的疲劳断裂。这些部件的疲劳断裂的诱发原因大体如下:应力过大、应力集中、横梁材料的缺陷、结构型式的不合理、断面形状及尺寸的不合理等。由于筛箱的结构强度直接决定矿用振动筛的使用寿命,所以关于它的研究早己引起各国冶金、矿山机械技术界的重视。筛框是矿用振动筛最薄弱的环节,而横梁自身强度不足,截面尺寸不对称以及力作用面与梁惯性面不重合,使梁产生弯曲与扭转,是引起梁产生开裂的主要原因之一。

    对矿用振动筛框架进行了静强度和动强度计算:提出当框架的一阶固有频率远大于工作频率,一般在一阶固有频率超过工作频率四五倍以上时,可以把振动质量引起的惯性力作为静作用力进行强度计算,即可用动态静力分析方法;当框架的固有频率与工作频率相接近时,需利用位移方程或作用力方程求框架的固有频率、各点位移及动应力,进行动强度分析。

    矿用振动筛的运动形态对于筛分作业的筛分效率、处理能力有重大影响,矿用振动筛结构的动态特性直接关系到连续、高频矿用振动筛机的强度和寿命。矿用振动筛构件的破坏多因高周疲劳,在结构设计上如何降低应力集中至关重要。筛箱结构为一空间板梁结构,材料力学、弹性力学、结构力学都不能对其进行精确的静、动力分析。本研究就以高筛分效率、高可靠性、长寿命矿用振动筛开发为目的,以振动理论为基础,分析影响直线矿用振动筛运动的因素;以结构动力分析的有限元法为手段,探索对筛箱进行结构动力分析的有限元建模方法,对筛箱结构进行模态分析、谐响应分析,探索改进筛机结构设计的途径,针对筛机的启动过程,进行瞬态响应分析,具体研究内容包括以下方面:

    (1)建立矿用振动筛系统的运动微分方程,对矿用振动筛系统进行动力分析,推导出矿用振动筛固有频率的表达式和矿用振动筛筛箱上任意点的运动轨迹方程,分析弹簧支座位置的变化对矿用振动筛运动特性的影响,提出了通过改变弹簧支座位置来进行筛箱结构优化的方案。

    (2)确立矿用振动筛筛箱有限元模型的建模方法,并进行建模。

    (3)对矿用振动筛筛箱进行模态分析,用有限元方法仿真获得结构的模态参数和模态振型。分析结构能否避免共振。

    (4)对矿用振动筛进行谐响应分析,谐响应分析是用于确定线性结构在承受随时间按简谐规律变化的载荷时稳态响应的一种技术。通过谐响应分析得出结构的改进对矿用振动筛稳态工作时应力分布情况的影响。

    (5)对矿用振动筛筛箱进行瞬态动力学分析,也就是通常所说的时间历程分析,其目的是分析结构在承受随时间变化的载荷时的响应状况。通过瞬态动力学分析确定矿用振动筛启动过程中应力随时间变化的情况,并分析结构改进对矿用振动筛启动过程中应力随时间变化情况的影响。


    通过上述内容的研究,确定合理的矿用振动筛的筛箱结构,对于提高矿用振动筛使用寿命、可靠性,进而对于提高钢铁工业生产效率,促进我国钢铁工业发展具有十分重要的意义。筛机动态分析技术的确定,对于提高我国矿用振动筛设计水平,缩短新产品开发周期,促进我国矿用振动筛工业发展也有重要意义。

责任编辑:东源机械

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矿用振动筛
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