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矿用振动筛的阻尼运动及其选取的驱动频率

矿用振动筛的前几阶模态只有受到一定的能量才能激发出来,能量太小,会得不到所需要的模态,能量太大,则可能会造成结构局部非线性变形,使激发出来的模态失真。所以锤击时要控制冲击力的大小同时锤击的动作要迅速,不能抖动,特别要防止试件反弹造成二次冲击。锤击点很重要,要求所选择的锤击点能将所分析频率范围内的全部模态激发出来。由于振型节点处的激励不能激发该阶模态振动,因而实验前应对所研究的各阶振型进行初步分析,避免锤击点选在振型的节点上。

    考虑到筛框结构的阻尼较小,频响函数的半功率带较窄,故应尽量提高频率分辨率。矿用振动筛所选用的驱动频率为730rpm,即工作频率为12.17Hz。考虑矿用振动筛的启动和停车,下限频率应包括刚体固有频率,一般仅为2~5Hz。由于进料以及物料在筛面上的复杂运动对矿用振动筛的激励,其频带是比较宽的。

    对矿用振动筛有限元分析和实验模态分析的模态频率进行比较,通过理论有限元分析的结果和实验模态分析的结果相差不大,相对误差在20.00%以内,可以认为有限元模型的建立及边界条件的简化是正确合理的。同时也表明实验模态分析的结果是准确可靠的。

    矿用振动筛在工作频率附近具有1阶比较接近的弯曲变形模态频率,其振型为整体绕x轴扭转和出料端z向弯曲,该阶振型会使筛面四个角点处弹性变形增大,物料运动速度发生改变,导致走料不均匀,同时出料端弯曲位移量较大,说明出料端的刚度较小,这对矿用振动筛结构不利,因此需要对该处的结构进行改进。

    矿用振动筛的侧板靠近进料端部位附近振动较大,故应该进一步研究侧板的应力分布情况,进行结构的优化。从矿用振动筛的各阶振型可以看出,超静定网梁系结构的变形较小,整体结构刚度有了很大的提高。由于增加了小侧板(静定板),并采用网梁系结构,侧板中部的位移降低,可有效的抑制激振轴与侧板连接处的筛板开裂现象。

    应用模态模型对矿用振动筛的有限元模型进行修正,基于拉格朗日乘子法,给出由实验模态分析结果对有限元模型修正的方法。根据有限元分析法和实验模态分析的结果,应用灵敏度分析法对矿用振动筛的结构参数进行修改。

    在确定了计算模型与测试模型的一致性后,即可进行目标模型的修改设计。为使结构的动态特性满足预定要求,有很多设计参数可供调整。为了确定何种方案最为有效,需进行结构动态的灵敏度分析,从而避免结构修改中的盲目性,提高设计效率,并为结构动力学特性的优化设计提供依据。

    对出料板结构进行动力学修改,将与结构有关的参数作为设计变量。由矿用振动筛的结构可知,出料板的长度是固定的,因此以出料板的厚度、宽度及要增加的筋板数目 作为设计变量。由于出料端的前2阶模态频率与矿用振动筛工作频率接近,因此考虑出料端前2阶模态频率对设计参数的灵敏度。

    对一般单通道结构与超静定网梁结构振动筛进行对比分析时,已指出侧板结构的刚度不够,在对该振动筛进行整体动力学分析时,对侧板结构作了局部的修改。总结如下:初步对该结构进行动力学修改的方法是,在侧板内侧加静定板,其厚度为14mm,外侧加纵向加强筋和加强角钢,厚度为8mm,以增加侧板的结构刚度。侧板结构改进后原来的振型中z向弯曲扭动的大变形情况已经得到了明显的改善,侧板中部变形减小,一定程度上可以降低两侧板的疲劳损坏。由于大型振动筛在工作工程中,除了受到激振力之外,侧板因分布较大的惯性力而做复杂的弹性变形运动,产生较大的动应力。为了避免侧板的撕裂损坏,还需要进一步研究侧板的动应力情况,优化侧板的布局结构。

责任编辑:东源机械

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