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隨著我國工業(yè)的發(fā)展，振動篩日趨大型化，其強度問題一直沒有得到很好解決，篩框側(cè)板開裂和橫梁斷裂等現(xiàn)象時有發(fā)生。為此利用SAPS程序?qū)KB3675直線篩進行了有限元分析動強度計算，并與大學(xué)合作對該篩進行了模態(tài)試驗，找出了篩框動應(yīng)力分布規(guī)律及其模態(tài)特征值和特征矢量。
該篩篩框為空間板梁組合結(jié)構(gòu)，由兩部電動機在單側(cè)以自同步方式驅(qū)動，其工作頻率為980r/min，雙振幅gmm，振動方向角450。整個篩框由4組橡膠彈簧支撐，篩框側(cè)板支撐方向加有縱向加強筋板，中部內(nèi)外側(cè)襯有加強板。兩側(cè)板與9根圓管主梁、2根圓管加強梁、l根井型加強梁、擋料梁、后端梁和排料梁等均通過高強度螺栓聯(lián)接，在主梁上鋪有篩板及前后襯板。整個篩框各部件形狀特殊，許多部件采用螺栓聯(lián)接，其運動及變形較復(fù)雜，因此計算模型建立比較困難。此次計算為與實驗相配合，將篩框按整體結(jié)構(gòu)進行簡化，計算模型如圖所示。
該模型采用SAPS單元庫中精度較高的板單元、梁單元及邊界元。側(cè)板及上下翼緣均按板元劃分。篩板、側(cè)壓板和前后襯板考慮其質(zhì)量貢獻(xiàn)、，不計其剛度影響，即只考慮其振動時產(chǎn)生的慣性力。由于擋料梁與后端梁通過高強度螺栓聯(lián)接，故作為一根梁處理。側(cè)板外側(cè)的縱向支撐板簡化為工字型梁。傳動軸外的護管套由于振動篩計算模型度不容忽略，亦作梁處理。激振器傳動部分比較復(fù)雜，為避免丟失質(zhì)量及剛度，該處簡化為短粗梁。所有各梁均按三維梁單元劃分，梁與板相連處結(jié)點全按從屬節(jié)點考慮，以使該處變形協(xié)調(diào)。篩框彈性支座處沿X、Y、Z方向各加拉伸邊界元一個，上下翼緣節(jié)點各加扭轉(zhuǎn)邊界元一個。該模型參數(shù)見表。
圖計算模型的邊界條件由邊界元給定，支撐橡膠彈簧簡化為拉壓邊界元，單元剛度為縱向剛度：k-980kgc/m橫向剛度：k~588kgc/m2，約束板第六自由度的扭轉(zhuǎn)邊界元剛度。
為得到模態(tài)參數(shù)，采用多點激勵法對該篩進行試驗?zāi)B(tài)分析，測試結(jié)果經(jīng)過HP542A3結(jié)構(gòu)動態(tài)分析儀分析處理，獲得了完整的實驗?zāi)B(tài)振型及固有頻率。有限元模態(tài)解析值與該實驗值吻合較好。其中第8、9、10三階模態(tài)固有頻率離篩框工作頻率15.3Hz較近，所以這三階振型對篩框整體變形將起主導(dǎo)作用。
總體說來，該篩各階模態(tài)頻率均避開了其工作頻率，各部位動應(yīng)力值較低，其設(shè)計滿足強度要求。篩框在振動過程中對其破壞性最大的是頻率為15.3Hz的扭轉(zhuǎn)振型。通過將前端加強梁改為井型，在萬向節(jié)軸上加護管套，在側(cè)板上加支撐筋等來消除該階振型，使其頻率遠(yuǎn)離工作點，但效果不理想，僅使篩框強度比原篩有所加強，因此如何降低篩框扭轉(zhuǎn)變形仍應(yīng)引起注意。從模態(tài)振型來看，側(cè)板彎曲變形較大，主梁則較小，為使篩框整體變形協(xié)調(diào)，可否減小豐梁尺寸，并在側(cè)板上加筋值得考慮。另外進出料端梁強度相對較弱，有待加強。由圖5可知，側(cè)板左上部陰影部分應(yīng)力較大，從15.3Hz的實驗?zāi)B(tài)振型上也可清楚看到該部分相對變形較大，因此側(cè)板中部加強板形狀需重新設(shè)計。從上可知，有限元強度計算結(jié)果與實驗值吻合，證明該模型和載荷的設(shè)置是合理的。
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