篇振動(dòng)篩動(dòng)力學(xué)特性研究

應(yīng)力集中以使應(yīng)力趨于均勻?qū)τ谔岣哒駝?dòng)篩工作可靠性，延長(zhǎng)振動(dòng)篩使用具有重要本課題應(yīng)用ANSYS有限元，以3090雙軸直線振動(dòng)篩為研究對(duì)象，做了如有限元模型的建立。有限元模型的建立直接關(guān)系到計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。本對(duì)振闡述 ：振動(dòng)篩；二次隔振架；有限元；動(dòng)力Vibratingscreenisanewtypemachinewhichhasbeendevelopedpromptlyinrecenttwentyyearsandappliedwidelyinindustriesofmining,metallurgy,petroleum,constructionetc.Atpresent,thelife-spanofinternalvibratingscreenisundereightyearsgenerally.Externalvibratingscreencanbeusedfortenyears.Theboxbodyofvibratingscreeniseasytorupturebyfatiguefortheeffectofalternateforces.Presently,theregulationsaboutthedynamicresponseofvibratingscreeninnationalcriterionisthatthedynamicstressmustlessthan78MPa.Therefor,ithasagreatsignificancetoreducestresslevelandeliminatestressconcentrationofvibratingscreenfortheaimtoimproveit’sworkingreliabilityandextendtheThisthesisappliedthefiniteelementysissoftwareANSYStothe3090vibratingscreenandcompletedthefollowingworks:ThedeveloofvibrationscreenwasintroducedintheMass、inertia、positionofcenterandhorizontalandverticaldistancesfromspringtothecenterofgravityofscreenarecalculatedinrelationtoSolidworks.Mathematicsmodelof6freedomofvibrationscreenwas plishedandinherencefrequencyofsystemhasbeencalculatedinavailof.DynamicysisonthestructureofthefirstvibrationAdvancedimprovementmeasuresonthestructureofthesecondvibrationEstablishedthefiniteelementmodelofvibratingscreen,discussedtheproblemsencounteredintheprocessofmodel.TheplotofstressanddisplacementisobtainedinmakinguseofFoundoutthenaturalfrequenciesandmainmodaltypeofvibratingscreenbymodalHarmonic ysisbyusingANSYSNarratetheapplicationoftheintegrateddesignmethodinvibrationThethesisthat“ResearchonDynamicCharacteristicsofVibrationScreen”isalandscapeorientationitem.Thisthesisiscompleteonehorizontaltopic.Theresearchprocessandresultsprovideagoodmethodandschemefortheproductionandstructuredesignofvibratingscreen.Ithasreferencevaluesfortheproblemsresemblewhichusethefiniteelementmethodalso.:VibratingScreen;theSecondVibrationIsolation;theFiniteElement;聲 摘 第1章緒 課題的來(lái)源及研究的意 課題的來(lái) 課題研究的意 國(guó)內(nèi)外振動(dòng)篩的主要研究方 本文的主要工 第2章振動(dòng)篩的動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè) 動(dòng)力學(xué)特性分 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建 系統(tǒng)固有頻率和振 系統(tǒng)的響應(yīng)分 動(dòng)力學(xué)特性數(shù)學(xué)求 一次隔振篩機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè) 一次隔振分析基 篩機(jī)的工作過(guò) 一次隔振系統(tǒng)優(yōu)化設(shè) 一次隔振系統(tǒng)的振型分 二次隔振篩機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè) 二次隔振分析基 二次隔振系統(tǒng)設(shè)計(jì)分 二次隔振系統(tǒng)的振型分 二次隔振系統(tǒng)的響應(yīng)分 二次隔振系統(tǒng)優(yōu)化設(shè) 質(zhì)量比選取范圍的討 二次隔振架的結(jié)構(gòu)優(yōu) 優(yōu)化后的二次隔振系統(tǒng)的振 本章小 第3章振動(dòng)篩的有限元分 有限元的簡(jiǎn) 有限元模型的建 建模時(shí)需要考慮的問(wèn) 邊界約束條 系統(tǒng)模型的建 有限元應(yīng)力分 重力作用工況下的應(yīng)力分 簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用工況下的應(yīng)力分 正常工作工況下的應(yīng)力分 停機(jī)過(guò)區(qū)工況下應(yīng)力分 篩箱系統(tǒng)的強(qiáng)度校 計(jì)算結(jié)果的分 模態(tài)分 模態(tài)分 計(jì)算結(jié)果的分 諧響應(yīng)分 諧響應(yīng)分 計(jì)算結(jié)果的分 本章小 第4章“三化”設(shè)計(jì)法在振動(dòng)篩中的應(yīng) 振動(dòng)篩的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè) 振動(dòng)篩的可視化設(shè) 動(dòng)力學(xué)可視化的研究?jī)?nèi)容及目 動(dòng)力學(xué)可視化的方法與步 振動(dòng)篩的智能化設(shè) 本章小 第5章結(jié)論與展 結(jié) 展 參考文 致 1開(kāi)裂等故障，造成嚴(yán)重的[1]。以往對(duì)這種設(shè)備結(jié)構(gòu)上的不合理可能引起的動(dòng)態(tài)故障缺少必要的測(cè)試,因此往往在故障發(fā)生后才被重視。這在經(jīng)濟(jì)上造成了不可彌補(bǔ)的損失,也嚴(yán)重影響用戶的生產(chǎn)和制造廠家的信譽(yù)。因此在實(shí)際使用過(guò)，振動(dòng)篩的強(qiáng)振動(dòng)篩按其結(jié)構(gòu)的力學(xué)原理，主要分為單和雙兩大類(lèi)。對(duì)以往工常用振動(dòng)篩的研究大都采用平面單的集中質(zhì)量力學(xué)模型，構(gòu)成單自由度線性振動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)于彈性連桿式篩，彈性耦合激勵(lì)振動(dòng)篩和具有二次隔振功能振動(dòng)篩采集關(guān)于非線性篩的研步反向轉(zhuǎn)產(chǎn)生的性力在兩字連線向上相抵消，在連線中論進(jìn)行了深入的研究并研制出中心偏置式等新型自同步回轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性判據(jù)以及相應(yīng)的理論計(jì)算公式平面單和雙空間和雙同步振動(dòng)的同步理角的調(diào)整和振動(dòng)篩工作參數(shù)的合理選擇[5]。關(guān)于振動(dòng)篩啟動(dòng)和停車(chē)過(guò)的減振問(wèn)題，主要是限制振動(dòng)篩通過(guò)區(qū)時(shí)振幅的關(guān)于振動(dòng)篩的噪聲噪聲分析與控制90dB以上，超過(guò)國(guó)家工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。分析線性篩上用剪切彈簧取代彈性連桿傳遞激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)了直線振動(dòng)篩的單軸偏心慣標(biāo)函數(shù)對(duì)彈簧各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。據(jù)稱(chēng)基礎(chǔ)動(dòng)荷可比非優(yōu)化時(shí)降低1/3以上。運(yùn)動(dòng)軌跡與參數(shù)上述四種運(yùn)動(dòng)形式除了相對(duì)靜止，由于物料與工作面間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不能進(jìn)行輸過(guò)料動(dòng)篩網(wǎng)的研究時(shí)，篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和布局也是影響篩分效率的重要因一。通常，篩網(wǎng)半年左右就要更本主要研究?jī)?nèi)容如下利用拉格朗日法建立了直線振動(dòng)篩系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)編程求解得有限元SolidworksANSYS使用有限元軟件進(jìn)行模態(tài)分析。使用有限元軟件進(jìn)行諧響應(yīng)“三化2系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的動(dòng)力學(xué)方程的方法有：(1)按定律建立方程；(2)按達(dá)倫培爾原理建立方程；(3)按拉首先建立振動(dòng)篩總系統(tǒng)的力學(xué)模型[10]（2.1）。3090振動(dòng)篩系統(tǒng)是由篩機(jī)和二xyz6個(gè)自由度。機(jī)體的質(zhì)量和繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為m1I1，二次隔振架的質(zhì)量和繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為m2I2，一次隔振彈簧和二次隔振彈簧的剛度系數(shù)分別為K11K12K21、x2、φ2為廣義坐標(biāo)。

2.1Fig.2.1Systemmodelofthe 1 2m1、m2———I1、I2——機(jī)體和二次隔振架對(duì)其質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)y1、x1、y2、x2——機(jī)體和二次隔振架沿垂直方向和水平方向的位移，my1、x1、y2、x2——機(jī)體和二次隔振架沿垂直方向和水平方向的速度，1、1、2、2——機(jī)體和二次隔振架繞質(zhì)心搖擺振動(dòng)的角位移和角速度F、e ——激勵(lì)頻率即轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)角速l、l——質(zhì)心O到左、右激振器中心的距離，ml'為質(zhì)心O 連線的距離，m，其中l(wèi)l'2le)212ll'2le)212 V1 (ylyl')2 (y yl' x11 x11 x12 x12 (xlxl')2 (x xl' y11 y11 y12 y12Ky21(y2

x

)2

y

(

lx222)Kx21(x2ly212)2Kx22(x2ly222)2 式中l(wèi)y11、lx11、ly12、lx12——一次隔振彈簧K11、K12和機(jī)體的支點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)O1y1、l'、l'、 、 ——一次隔振彈簧K、K和二次隔振架的支點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)O y2、x2方向的距離Ky11、Kx11、Ky12、Kx12——一次隔振彈簧K11、K12y1、x1方向的剛度系數(shù)Ky21、Kx21、Ky22、Kx22——二次隔振彈簧K21、K22沿y2、x2方向的剛度系數(shù)kN/m由于在振械中阻尼的形式是多樣的，但主要有各種彈簧的內(nèi)摩擦所引起的阻（D1 (ylyl'x)2 (y yl' x11 x11 x12 (y

y11

y12y

x212

x22 (x ) (x )CCx y21 x y22 1 2CyijykyijCxijykxijCijykiji1，2;j1，2y、x、——y、x、方向的內(nèi)摩擦阻尼系數(shù)，yx(0.3~1.5)kyij、kxij、kij——y、x、方向的彈簧剛度系數(shù)，kN/m。 ) dT Vq(i=1,2…6) dtx ) 式中M——質(zhì)量矩陣，如式K——?jiǎng)偠染仃?如式(2.7) 0 000000m00m00000000m00m0000000I22

2 K16 K K

K K26K 36

46 56 K66K11Ky11Ky12，K12K15K21K24K42K45K51K54K13K31Ky11lx11Ky12lx12，K14K41Ky11Ky12，K16K61Ky12lx12Ky11lx11K22Kx11Kx12，K23K32Kx11ly11Kx12ly12，K25K52Kx11Kx12K26K62Kx11ly11Kx12ly12，K31Ky11lx11K l

l

l

l

，

K

K y11

y12

x11

x12

y12

y11K35K53Kx11ly11Kx12ly12K36K63Kx11ly11ly11Kx12ly12ly12Ky11lx11lx11Ky12lx12lx12K44Ky11Ky12Ky21Ky22，K46K64Ky11lx11Ky12lx12Ky21lx21Ky22lx22K55Kx11Kx12Kx21Kx22，K56K65Kx11ly11Kx12ly12Kx21ly21Kx22ly22 l2 l2 l2 2 l2 l2 l y11 y12 x11 x12 y21x y22x x21y x22y用比例阻尼，于是阻尼矩陣DD0M0 y1 x

1

1

2

x y2

x2

QQMsin 其中Q——廣義干擾力幅值列陣， Fsin,Fcos,Fe,0,0,0T 系統(tǒng)固有頻率和通常情況下系統(tǒng)的阻尼都是小阻尼的（一般取阻尼比0.05），在這種情況下阻尼對(duì)系統(tǒng)的固有頻率和振型的影響很小，可以忽略不計(jì)[12]，于是系統(tǒng)的無(wú)阻尼自由振MxKx0,0,0,0,0,XiXMsin(niti

y,x,,y,x,T 1 M M M M M M 1 M M M M M M將式(2.12)代入式(2.11)，當(dāng)忽略相位差角后，得到以下代數(shù)方程(K2M) K2M

K2 K2 2

2 2 2

將上述行列式展開(kāi)，可得到最高階為(2 n 并稱(chēng)這些根為系統(tǒng)的特征值。開(kāi)方后就是系統(tǒng)的固有頻率ni的值。在數(shù)值求解的同時(shí)還能求出對(duì)應(yīng)2主振型向 XMXM1,XM2,...XM MXT前乘式M得到

XTMXXM1xXTDXX1xXTKX

MXT KPXT DXT ΦX ΦPX1

ΦX XT PMPKP——主質(zhì)量矩陣和主剛度矩陣。這兩個(gè)矩陣都是對(duì)角陣，實(shí)現(xiàn)了解PPPPP

為廣義激振力列陣。于是式(2.17)可改寫(xiě)PP

D

KΦ

PPPPPPPPMPi

sin

1(11(1z2)2(2 Asin(t)，(i1,2,...,6)； QMPi ，tg12

1 P Φp, ,...,T(i P 最后將式(2.21)變換回原坐x y1XM11M1sin(t1)XM12M2sin(t2)XM13M3sin(tXM21M1sin(t1)XM64M4sin(t4XM65M5sin(t5)XM66M6sin(t6

如果用主質(zhì)量MPi的平方根稱(chēng)為正則化因子的iXMTXNXMTi 0

(i1,2,..., XM

MX

XM16 0 M

M

M26 1 ... 1

M

XM66

6 XT n 0nXT

ω2

0

2 2 n6該種非對(duì)角線元素等于零，正是反映XN不同階振型向量關(guān)于M和K成正交的性NN

NiANisint(i1,2,,

QNiK

(1z2)2(2

ΦNN1,N2,...,N6 最后將式(2.29)變換回原坐

xX

MX1XTM 度陣K就顯得比較這里我們利用圖紙和AutoCAD并借助三維建模軟件Solidworks2.2SolidworksAutoCAD還可求得各個(gè)彈簧2.2Fig.2.2Poltofsystem’s3dimensional2.1質(zhì)量(kg)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg﹒m2Table2.1Mass(kg)andmomentofinertia(kg﹒m22.3Fig.2.3Centerofthescreenandthesecond-isolation’s表2.2各彈簧支點(diǎn)到質(zhì)心的水平和豎直距離Table2.2Springpivottothecenterofmassl’x11l’y11l’x12l’y120.5kv=0.5，則隔振彈簧各方向的剛度如表2.3所示。

2.3各個(gè)方向的剛度Table2.3Eachdirectionalrigiddegreeofthescreen 振力幅值列陣

, ,0,0,0T；其中的 Fsin，

FcosM于篩體沿x、y方向的激振力；M1Fe，為作用于機(jī)體繞質(zhì)心O1沿1方向的激M 360e3,360e33,720e30.0816,0,0,0 則由公式(2.6)及(2.7)可求得質(zhì)量陣和剛度陣分 000000000000000000M 415701.599 0--00--00 - -K-

-0.9363-0.3815-0.3815 -0.9363-

一次隔振分析基2.2所示的力學(xué)模型去掉二次隔振架和二次隔振彈簧即是一次隔振篩機(jī)的力學(xué) y1Ay1sin(ty1，將其代入上式，即可得到無(wú)阻尼自由振動(dòng)微分方程和粘性阻尼自由振動(dòng)微分方程及對(duì)ky1/myky ky1/1 122 myDyky22

1 1 1

，2y1

ky1Ky11Ky12Dyi(Ky11Ky12；當(dāng)系統(tǒng)的阻尼小阻尼(y1ny1)時(shí)，例y1 dy1y1 dy1 dy1 1(11(1z2)2(2ky1

sin(t

y1

Fy1

Fsin

tg121

式中z

和 、

mm

1

篩機(jī)一般都是工作在遠(yuǎn)超狀態(tài)下，一般可取z2~10，在振械中多取z3~5z5，而一般機(jī)械系統(tǒng)的阻尼比取0.05，若將這兩個(gè)值y1

sin

Fy1

1

式(2.34)中的相位差z50.05時(shí)，y1只有不2°，另一方面在振2.4所示。從系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)曲線來(lái)看，當(dāng)系統(tǒng)的工作頻率比較小時(shí)，例如頻率比z0.1，系統(tǒng)的慣性力很小，只占激振力的1%，激振要用于克服彈性力；當(dāng)系統(tǒng)時(shí)，即z1時(shí)，彈性力和慣性力相平衡，激振要用于克服阻尼力；當(dāng)系FmA 1同理，在遠(yuǎn)超狀態(tài)下，一次隔振系統(tǒng)作用于m1的激振力也是主要用于克m1沿激振力方向上的慣性力，于是有：FmA2mr 式中m0r——偏心質(zhì)量矩，kg﹒m2.4Fig.2.4Poltofsystem’sfrequency11隔振系統(tǒng)的主要考核指標(biāo)是傳給基礎(chǔ)的動(dòng)載荷幅值FTy1和隔振系數(shù)y1（絕對(duì)傳遞函數(shù)11 k FTy1

y1

從上式還能推導(dǎo)出頻率比zy1和隔振彈簧總剛度ky111

1m

ky1——隔振彈簧總剛度，N/m，在振械設(shè)計(jì)中，由于原始數(shù)據(jù)的計(jì)算和篩機(jī)的實(shí)際參數(shù)有一定的誤差，無(wú)論如2.5Fig.2.5Processesofstartingandnormal機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼多采用比例阻尼，而慣性激振器基本都工作在遠(yuǎn)超狀態(tài)D1(0.1N(NzNf

ND2A20.14m3 Nfmr3 直線振械的功率按式(2.41)計(jì)算選用電機(jī)，通常Nf0.5Nz，所以一般多根2N1.5Nz選取電機(jī)。圓運(yùn)動(dòng) 2

如圖2.6所示。2.6Fig.2.6Processesofnormalworkingandstop傳給基礎(chǔ)的瞬時(shí)最大FTy1maxFTy1max(3~ 一次隔振系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)3090振動(dòng)篩系統(tǒng)的已知參數(shù)：篩體的質(zhì)量m121500kg，激振器的質(zhì)量2m01396kg；隔振彈簧總剛度ky1280000848960000N/m；激振力幅值F1804720KN,振動(dòng)角150°；工作頻率75.4rad/sn720r/min)；篩體在激振力方向上的振幅為5.5mm。FmA2215000.0027575.42328158N 11FmA2215000.005575.42656317720000NF720000N1m2111根據(jù)一次隔振分析基礎(chǔ)有z ，y1 載荷FTy1Fy1y1，停機(jī)過(guò)區(qū)時(shí)的傳給基礎(chǔ)的瞬時(shí)最大動(dòng)載荷FTy1maxm2111簧的靜變形量

(m12m0)g；在篩體向上運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)隔振彈簧最小變形量k彈簧最大變形量1max17Ay144為彈簧壓靠時(shí)的變形量，則主要是考簧是滿足[17]。計(jì)算結(jié)果如表2.4所示。2.4Table2.4Checkofthesprings’design第1第2第38765隔振系數(shù)彈簧的靜變形1彈簧的最小變形1min彈簧的最大變形1max但只要41max5，則1max17Ay14條件被滿足。3090篩機(jī)隔振彈簧采用的是復(fù)合彈簧，公司提供的單個(gè)彈簧參數(shù)是量就是該復(fù)合彈簧的極限變形量，因不清楚復(fù)合彈簧的具體結(jié)構(gòu)，因此條件1max17Ay14是否被滿足就不清楚了，這是需要考查的重點(diǎn)內(nèi)容，也是我一次隔振系統(tǒng)的振型分 M 0.0085 0.0320 0.9796 果如表2.5所示。振型分析參見(jiàn)圖2.7。從圖2.7(a)來(lái)看三階振型，y1為負(fù)，1為正，y1和1的耦合作用加劇ky122.7b111和1的耦合作用加劇了彈簧y12擊。但對(duì)y111和1的耦合作用剛好抵消一部分，所以只要彈簧y12不出現(xiàn)沖擊，則彈簧y11就不會(huì)出現(xiàn)沖擊，即使彈簧y12出現(xiàn)沖擊，則彈簧y11也不一定會(huì)出現(xiàn)沖擊。因此我們可以得出1對(duì)Ay1的耦合作用影響是提高了對(duì)彈簧的極限變形量要求的因素。但是通常A1Ay1的耦合作用影響只占Ay15%~10%，因此影響是有限的[18]2.5Table2.5System’snaturalfrequencyandinherentn振 ---量圖2.7狀態(tài)擺動(dòng)和縱向振動(dòng)的耦合作用關(guān)Fig.2.7Thecouplingrelationsbetweenresonancestateswingandvertical二次隔振分析基2.2所示的三維模型是一個(gè)具有六個(gè)自由度的振動(dòng)系統(tǒng)。而在討論二次隔振問(wèn) MyKyKy 22 21 22M11m1M22m2K11ky1K12K21ky1K22ky1ky2Fy1Fsiny1Ay1sin(t0y2Ay2sin(t0。將其代入上式，經(jīng)化簡(jiǎn)(KM2)AK 11 12y 21 22 yKA21 22 yn關(guān)于2的二次式，即特征方程：nMM(2)2(M MK)(2)(K K2) 11 22 11 bbb2

其中aM ，b(M MK)，cK K2 11 22 11 將兩個(gè)特征值分別開(kāi)方就得到了系統(tǒng)的兩個(gè)固有頻率n1和n2 中的任意一式即可得到兩個(gè)的振幅比： Msy2 2 22 22 KM 11 Ms s KM

22K22 11n 理論上可以證明：s10和s20，于是便得到了對(duì)應(yīng)兩個(gè)固有頻率的兩個(gè)振型向量，將 1 2y1Ay1siny2y

sin 2[(s1)22Ay1k(n22)(n22

n

y1 y (22)(22

nsky2、m2——?jiǎng)偠缺?、質(zhì)量比m1 m1二次隔振系統(tǒng)的主要考核指標(biāo)是傳給基礎(chǔ)的動(dòng)載荷幅值FTy2和隔振系數(shù)y2（絕對(duì)傳遞函數(shù)TAy1）： FTy2ky2Ay

y2(22)(n22 n (s1)24sn2m'在 械中取m20.4~0.8m'1

sKssKs 2K(1mm

其中

械中取ss

20.81.2Ay式中Ay

ky2Ay2K

s(1 1111K(1) sn

y2y1 1(11 ()2K(11 K式中的的選取是為了使二次隔振系統(tǒng)設(shè)計(jì)分ky1/8960000/m1m12m021500698222896kg，m233024kg，F(xiàn)y1360000N,ky1280000328960000N/mky2ky1/8960000/n 19.78rad/s75.4rad/s,

m2/m23302422896sky2/ky1178200008960000Ay11K(1)2/Ay11K(1)2/2sn系統(tǒng)的振幅比 10.819710.8197傳給基礎(chǔ)的動(dòng)載荷幅值比KP0.8197(11.440.07381二次隔振系數(shù)y2y1KP0.07390.1476正常工作時(shí)傳給基礎(chǔ)的最大動(dòng)載荷FTy2Fy1y23600000.01093924基礎(chǔ)承受的靜載荷FJy2m1m2g2289633024)10559200基礎(chǔ)承受的總的載荷Qy5592003924sin 二次隔振系統(tǒng)的振型分00000000000000000000000000000000000000 M 00 -0.0448-0.0445 -0.0085- 0.0320-0.9363K -0.3815 000 果如表2.6所示。振型分析參見(jiàn)圖2.8。從圖2.8(a)來(lái)看六階振型，y1為負(fù)，y2為正，1為正，2為負(fù)ky12ky222.8(b)來(lái)看六階振型，y1為正，y2為負(fù)，1為負(fù)，2為正，對(duì)彈簧ky22主要是考核是否壓靠產(chǎn)生沖擊，對(duì)彈簧ky12主考核是否跳離產(chǎn)生沖擊。還是振動(dòng)都是平穩(wěn)的；但從l'1.8163m，l'4.6705m，l2.1488m，l4.9795 x x2.6Table2.6System’snaturalfrequencyand n n ---振--型--向 -- --圖2.8狀態(tài)擺動(dòng)和縱向振動(dòng)的耦合作用關(guān)Fig.2.8Thecouplingrelationsbetweenresonancestateswingandvertical考慮這種影響建議對(duì)二次隔振架進(jìn)行調(diào)整，二次隔振架的質(zhì)心調(diào)整成l'

'和接和接近，二次隔振彈簧的支點(diǎn)布置也應(yīng)使lx21和lx22相接近二次隔振系統(tǒng)的響應(yīng)分xy1x

1 x1=0.00009396514205×y-2 x2 式中＝75.4rad/s

二次隔振系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)m1m12m020336640422896kg,m233024kg,Fy1360000ky1280000328960000N/m,ky22800006417820000N/m，75.4ky1/8960000/ky1/8960000/二次隔振架的質(zhì)量m2m10.52289611448kgm211500系統(tǒng)的剛度比sKs(1110.5)二次隔振彈簧的總剛度ky2sky11.5896000013440000Ay11K(1)2/Ay11K(1)2/2sn系統(tǒng)的振幅比 111111(10.5)3.812傳給基礎(chǔ)的動(dòng)載荷比KPKs(1)1(10.5)0.2102二次隔振系數(shù)y2y1KP0.07390.3153正常工作時(shí)傳給基礎(chǔ)的最大動(dòng)載荷FTy2Fy1y23600000.02338388基礎(chǔ)承受的靜載荷FJy2(m1m2)g )10343960基礎(chǔ)承受的總的載荷Qy3439608388sint質(zhì)量比選取范圍的討

Qymin5292003924Qymax3439608388

再對(duì)優(yōu)化前后基礎(chǔ)承受的動(dòng)載荷的比較，我們不難發(fā)現(xiàn)Qymax比Qymin小許多，因此，0.4~0.8的范圍內(nèi)，其實(shí)這一范圍是二次隔振架的結(jié)構(gòu)優(yōu)優(yōu)化后的二次隔振架結(jié)構(gòu)和參數(shù)如圖2.102.10Fig.2.10Parameterofthesecondvibrationisolationafter優(yōu)化后的二次隔振系統(tǒng)的振型 000 0000 M00 0 -0.0085-00 00 0.0040 -0.0085- 0.0322-0.9226K 0.0135 -0.0471-0.9226- 2.5852 果參見(jiàn)表2.7。振型分析參見(jiàn)圖2.8。從圖2.8(a)來(lái)看六階振型，y1為負(fù)，y2為正，1為正，2為負(fù)ky12主要是ky222.8(b)來(lái)看六階振型，y1為正，y2為負(fù)，1為負(fù)，2為正，對(duì)彈簧ky22主要是考核是否壓靠產(chǎn)生沖擊，對(duì)彈簧ky12主要考核是否跳離產(chǎn)生沖擊。振型的基本性質(zhì)沒(méi)變，只是影響的大小有所變2.7Table2.7Optimizationofsystem’snaturalfrequencyand n n ---振-----型--向---量--3090振動(dòng)篩篩體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，基本參數(shù)過(guò)區(qū)若彈簧從靜平衡長(zhǎng)度壓縮時(shí)，必須滿足1max17Ay14條件，否則機(jī)體將出現(xiàn)彈簧壓靠現(xiàn)象，并造成沖擊。無(wú)論那種沖擊對(duì)篩機(jī)機(jī)體都會(huì)造成嚴(yán)重。30900.4~0.83ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer，NASTRogor，I－DEAS，AutoCADCAD工具之一。軟件主要包括三個(gè)部分：前處來(lái)模擬工的各種結(jié)構(gòu)和材料[21]。建模時(shí)需要考慮的問(wèn)有限元模型的建立的好壞直接關(guān)系到計(jì)算結(jié)果的正確性和準(zhǔn)確性。在建模過(guò)，在本振動(dòng)篩的建模研究過(guò)，模型的簡(jiǎn)化包括側(cè)板的簡(jiǎn)化，方梁的簡(jiǎn)化，筋S63板單元、MASS21質(zhì)量單元、BEAM188梁?jiǎn)卧?、COMBIN14彈簧單元。本次建模共建立S63單元29900個(gè)，BEAM188單元400個(gè)，MASS21單8邊界約束條COMBIN141維、23維應(yīng)用中的軸向或扭轉(zhuǎn)的性能。軸向的彈簧阻尼器3個(gè)自由度，即繞x、y、z的旋轉(zhuǎn)，它不能考慮彎曲或軸向力。個(gè)劃分網(wǎng)格。在分網(wǎng)格時(shí)，優(yōu)先采用網(wǎng)格劃分，以保證網(wǎng)格質(zhì)量。必須保證有限元模型的各個(gè)部分都是連接在一起的。為此應(yīng)該靈活的使用操作運(yùn)算等技術(shù)。在振動(dòng)篩的建模過(guò)，各個(gè)板直接的連接都是通過(guò)板之間共用一條線，密度激振力F=720kN，按廠方提供的資料來(lái)計(jì)算；慣性力Fa=mrω2=21500×0.0055×(24π)2=671557.0752N式中3.1Fig.3.1Elementofthe圖3.2橫梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)?圖3.3側(cè)板同橫梁的耦 圖3.4側(cè)板同加強(qiáng)筋的耦Fig.3.2Elementofthe Fig.3.3Couplingofthe Fig.3.4Couplingoftheandthe andthe重力作用工況下的應(yīng)力況用于篩框的重力與彈簧的支反力相平衡。計(jì)算結(jié)果如圖3.5和圖3.6的分布等值其余各區(qū)域的應(yīng)力基本是在2.72MPa~6.75MPa的范圍內(nèi)。3.5Fig.3.5Plotofthestressofscreenbodyforonlyin3.6Fig.3.6Poltofthedisplacementofscreenbodyforonlyin簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用工況下的應(yīng)力分簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用工況下，篩框承受的載荷包括作用于系統(tǒng)各個(gè)結(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)質(zhì)量慣性.7.86~12根方梁與側(cè)板連接部位，從后數(shù)第2、3根圓梁與側(cè)板連接部位，這些部位的應(yīng)力均在3.7Fig.3.7Poltofstressofscreenbodyforinbibrating3.8Fig.3.8Poltofdisplacementofscreenbodyforinbibrating正常工作工況下的應(yīng)力約束條件是彈簧的雙向位移約束。計(jì)算結(jié)果如圖3.9和圖3.10的分布等值線圖所示。6~12根方梁與側(cè)板連接部位，從后數(shù)第2、3根圓梁與側(cè)板連接部位，這些部位的應(yīng)力均在3.9Fig.3.9Poltofstressoftheconditionofnormal3.10Fig.3.10PoltofdisplacementoftheconditionofnormalCOMBIN14邊界單元的停機(jī)過(guò)區(qū)工況下應(yīng)力分最終停止。我們要的是通過(guò)高頻區(qū)的有關(guān)問(wèn)題。 T1mA221IA2 11 211 T mA22 IA2 2y 22 T1mr22sin2T T1mA221IA222(TT 1mB221B2 1y1 21 1mB221IB2 2 2y2 222在系統(tǒng)中的總動(dòng)能T1mB221IB22T y 2械系統(tǒng)是小阻尼系統(tǒng)，阻尼比0.05與系統(tǒng)過(guò)區(qū)時(shí)在系統(tǒng)中的能量相等的結(jié)論TTgzn67時(shí)，束。該工況用于篩框各質(zhì)點(diǎn)的慣性力與彈簧的支反力相平衡。至于各質(zhì)點(diǎn)的慣性加TTy T12mA2212mA2212mA2212m2A2 1 2y 1 1m[1(2)2]A2 T12IA2212IA2212IA2212m2A2 1 2 1 1 1I[1 )2]A2 T1m[1(2)2]A221I[1 )2]A2 1m7[1(2)2]A221I7[1 )2]A2 y1 1式中、1111K(1)2/2sn11Ks)2/2 AyAy

，

就可以將加速度7[12)2A2和角加速度7[1(22A2y1 1n3090篩機(jī)的二次隔振系統(tǒng)的已知條件：Ay10.00275mA10.000091.44，2.78，0.244，0.288，75.4rad/s，n19.78n632.97rad/s，于是7[1(21.447[1(2)2]A2 7[1(21.44y17[1(22.781n7[1(2)2]A7[1(22.781n將篩框的各個(gè)結(jié)點(diǎn)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別乘以加速度8.56m/s2和角加速度的連接部位，這些部位的應(yīng)力均在37.1MPa~59.5MPa的范圍內(nèi)，個(gè)別部位甚至達(dá)到66.5MPa7.55MPa~37.1MPa有比較大的安全的結(jié)論。篩箱系統(tǒng)的強(qiáng)度篩框的側(cè)板、內(nèi)外加強(qiáng)板、方梁是用20號(hào)鍋爐鋼板制成，圓管梁是用無(wú)縫制成，無(wú)縫也是20號(hào)鋼，20號(hào)鋼是低碳鋼，其許用應(yīng)力是按屈服極限給出的，20號(hào)鋼的屈服極限s245MPa，一般動(dòng)應(yīng)力安全系數(shù)取ks1.5~2.5[26]，其許用應(yīng)力2452.5100MPa。而像彈簧座等卻是用Q235A制成的，Q235A是一般碳鋼，系數(shù)取kb3~9，其許用應(yīng)力420670MPa。6~12根方梁與側(cè)板連大的安全的結(jié)論。下了一定的安全，說(shuō)明篩體的應(yīng)力狀態(tài)是安全的，并且有相當(dāng)?shù)陌踩?。圖3.11停機(jī)過(guò)區(qū)工況下的應(yīng)力分布等值線Fig.3.11Poltofstressoftheconditionofstopdriving圖3.12停機(jī)過(guò)區(qū)工況下的位移分布等值線Fig.3.12Poltofdisplacementoftheconditionofstopdriving模態(tài)分固有頻率，以便判斷篩體在工作狀態(tài)下是否有發(fā)生的可能。固有頻率和振型。約束添加在彈簧處的節(jié)點(diǎn)處，用分塊法提取模態(tài)。用通用后處理器（POST1）輸出篩框自身前十階固有頻率和振型圖3.1振動(dòng)篩的固有頻率（Table3.1Inherencefrequencyofthevibratingscreen(units:f148.957Hz3.13Fig.3.13Plotofvibratedmodelforthefirstordernaturalf251.591Hz3.14Fig.3.14Plotofvibratedmodelforthesecondordernaturalf354.484Hz3.15Fig.3.15Plotofvibratedmodelforthethirdordernaturalf454.894Hz3.16Fig.3.16Plotofvibratedmodelforthefourthordernaturalf555.596Hz3.17Fig.3.17Plotofvibratedmodelforthefirthordernaturalf655.805Hz3.18Fig.3.18Plotofvibratedmodelforthesixthordernaturalf756.290Hz3.19Fig.3.19Plotofvibratedmodelfortheseventhordernaturalf857.860Hz3.20Fig.3.20Plotofvibratedmodelfortheeighthordernaturalf958.445Hz3.21Fig.3.21Plotofvibratedmodelfortheninthordernatural3.22Fig.3.22Plotofvibratedmodelforthetenthordernatural的固有頻率。振動(dòng)篩的低階模態(tài)主要表現(xiàn)為彎曲運(yùn)動(dòng)，而高階模態(tài)主要表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)。根據(jù)有限元模態(tài)分析圖3.13~3.22得出，篩框第一階模態(tài)、第三階模態(tài)、第十階模nfn12又由以上步驟求得篩體本身的固有頻率48.96Hzf1f2f9f1058.78Hzf1/f48.96/124，很明顯，在篩體在工作時(shí)刻不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)象非常重要的[28]。通過(guò)對(duì)3090振動(dòng)篩機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性分析，能夠驗(yàn)證振動(dòng)篩是否能夠成以使解按結(jié)構(gòu)的固有頻率，這樣便可以產(chǎn)生更平滑、更精確的響應(yīng)曲線圖。進(jìn)行諧響應(yīng)分析求解。通過(guò)時(shí)間歷程后處理器(POST26)進(jìn)行計(jì)算求解篩框上某(3)支承梁中間在靜力分析時(shí)應(yīng)力集中，諧響應(yīng)分析如圖3.27和圖3.28y方向會(huì)發(fā)生諧響應(yīng)，根據(jù)振動(dòng)篩的工作頻率為12Hz所以，節(jié)點(diǎn)293的y方向，3.253.26看出對(duì)于左支承梁和篩幫接觸處，它的諧響應(yīng)振幅較小。但相對(duì)來(lái)說(shuō)振幅很小。左支撐梁中間處不會(huì)發(fā)生諧現(xiàn)象。率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其諧頻率。因此，振動(dòng)篩不會(huì)發(fā)生諧響應(yīng)現(xiàn)象。而且其它地方諧響應(yīng)幅值很小，更不會(huì)發(fā)生。圖3.23節(jié)點(diǎn)293的y方向諧響應(yīng)曲 圖3.24節(jié)點(diǎn)293的x方向諧響應(yīng)曲Fig.3.23Harmonicforyorientation Fig.3.24Harmonicforxorientationofthe293thnode ofthe293thnode圖3.25節(jié)點(diǎn)9的y方向諧響應(yīng)曲 圖3.26節(jié)點(diǎn)9的x方向諧響應(yīng)曲Fig.3.25Harmonicforyorientation Fig.3.26Harmonicforxorientationofthe9thnode ofthe9thnode圖3.27節(jié)點(diǎn)75的y方向諧響應(yīng)曲 圖3.28節(jié)點(diǎn)75的x方向諧響應(yīng)曲Fig.3.27Harmonicforyorientation Fig.3.28Harmonicforxorientationofthe75thnode ofthe75thnode22噸左右，在德國(guó)的4線性或非線性動(dòng)力學(xué)建模(8)動(dòng)力學(xué)可視化的研究?jī)?nèi)容及目在強(qiáng)度計(jì)算上，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)只考慮靜態(tài)特性而忽略動(dòng)態(tài)特性或乘以相應(yīng)系數(shù)加以修[33況荷的分布情況，從而可確定結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行強(qiáng)度校核[34]。動(dòng)力學(xué)可視化的方法與動(dòng)力學(xué)可視化仿真可按以程進(jìn)行[37]，如圖4.1所示智能優(yōu)化設(shè)計(jì)，它有兩種不同的含義，一是采用智能化的，來(lái)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)；目前應(yīng)用的振動(dòng)篩一般在超點(diǎn)工作，其強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率02.5~5，也停機(jī)時(shí)的現(xiàn)象[39]。簡(jiǎn)化模型簡(jiǎn)化模型創(chuàng)建動(dòng)力學(xué)模型實(shí)體模型有限元模型添加激勵(lì)和約束固有特性計(jì)算固有特性計(jì)算動(dòng)力學(xué)可視化仿動(dòng)響應(yīng)計(jì)算動(dòng)靜應(yīng)力計(jì)結(jié)果分輸出仿真計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果和曲線輸出動(dòng)畫(huà)輸出各種等值線圖找出影響結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵參數(shù)缺陷修修改機(jī)械結(jié)構(gòu)修改外載荷修改其它物理參經(jīng)優(yōu)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)4.1Fig.4.1Theprocessesofdynamic圖4.2電機(jī)反接制動(dòng)接線 圖