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对矿用振动筛的弹性元件——橡胶弹簧的分析

橡胶弹簧是矿用振动筛的重要弹性元件,既是主振弹簧,又是隔振弹簧,其性能的好坏直接影响矿用振动筛的筛分效果;同时橡胶弹簧支撑装置的动态性能对矿用振动筛整体动态性能也有较大影响。对矿用振动筛弹簧支撑装置中的橡胶弹簧进行实验研究,通过实验数据分析其力学性能,得到准确合理的力学参数,是进行矿用振动筛整体结构动力学分析的前提和基础。

    胶弹簧作为矿用振动筛的支撑装置,在矿用振动筛未工作时,起到支撑筛箱的作用,根据该矿用振动筛设计资料,由筛箱及弹簧支撑组上部结构自重产生的橡胶弹簧静压缩量为25mm,矿用振动筛平稳工作时振幅为4.5mm-5.5mm,所以该橡胶弹簧工作时变形范围在20-30mm。

    两个弹簧刚度基本相同,再取两弹簧均值刚度平均,最终确定该矿用振动筛用橡胶弹簧均值刚度。橡胶弹簧在压缩变形过程中刚度变化可以划分为近似线性区和非线性区两个区间;橡胶弹簧工作范围处于近似线性区,其刚度值可以视为定值,橡胶弹簧在线性区内工作;随着压缩量增加,橡胶弹簧表现出明显的非线性特性,此时不能用均值刚度近似橡胶弹簧的力学特性。

    非线性计算消耗计算时间长,且受各种因素影响非线性收敛困难,对于单个橡胶弹簧的非线性计算,计算资源消耗尚在可接受范围内,如果在矿用振动筛整体结构中使用非线性计算,计算资源消耗巨大,且矿用振动筛结构复杂,受到多种因素影响,计算很可能不收敛。

    利用橡胶弹簧的有效阻尼可不用附加减振器来控制低频共振的振幅,其优点是它能同时衰减波响应中的峰值和各值,因此阻尼对矿用振动筛整体动态性能有较大影响;同时阻尼参数的准确性直接影响数值模拟结果的精度。

    对于矿用振动筛这样复杂的结构,真正通过理论建模与分析,比较精确地计算出模态参数是比较困难的。对于一般振动结构,要求各阶模态频率远离工作频率,或工作频率不落在某阶频率的半功率带宽内,因此模态频率测试就十分必要。测试结果一方面可以对结构进行直接的动态性能评估,另一方面可以为有限元理论模型的修正提供依据,使计算模型更趋完善和合理。

    结构振动测试的结果,主要采用两种方式:一是对实体样机的现场实验,即先将实验对象的样机制造出来,针对按工程图纸实际建造的样机进行实验,这种方式可以获得最为真实的结果;另一种是进行模型实验,根据相似模拟实验原则,建立与实际结构成比例的模型,使用模型实验代替物理样机的现场实验,这种方式主要针对一些生产周期长,成本高的复杂结构。本文对矿用振动筛样机进行了振动测试,通过对振动实验得到的信号进行分析,获得矿用振动筛结构的模态频率。

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矿用振动筛
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