振动筛的改造研究结果

河南红星机器选矿设备专家以效率高单元组合振动筛为研究对象，运用动态设计理论，进行了新型振动筛的动态设计。另外，本文以解决实际工程问题出发，应用大型有限元分析软件 ANSYS10.0 对该新型振动筛单元筛箱进行了模态分析和谐响应分析，获得了该型振动筛单元筛箱的前 15 阶模态频率和振型以及单元筛箱在简谐载荷作用下的稳态响应。主要研究工作及结论有以下几个方面。

1、新型筛分结构的提出及整体方案的设计。基于等厚筛分原理，给出了理想筛面运动方式的特点，并在传统双幅异频振动筛结构的基础上，设计了一种新型振动筛。该型振动筛比较大的结构创新在于——在同一台筛机中，同时使用两种不同的振动参数，且这两种振动参数分别置于两个独立的单元筛箱上。这样有效地解决了传统双幅异频振动筛的设计难点，即解除弹性耦合条件。另外，该新型振动筛还有以下优点：

①结构简单、重量轻，便于向大型化方向发展；

②振动参数先进、单位面积生产能力大，具有较高的生产率；

③由于两单元筛分别采用不同的振动参数和筛面倾角布置，该型振动筛具有很高的筛分效率。经实践证明，与传统筛相比，可提高 1.5～2 倍的生产能力，筛分效率达 90%以上；

④激振器为法兰联接筒式激振器，其结构简单，装卸方便，另外还可以增强筛框的强度。

2、新型振动筛筛分特性分析及动力学参数设计。红星机器专家运用机械系统动力学原理建立了该新型振动筛单元筛较准确的动力学方程，应用多自由度系统振动理论，对该型振动筛进行了运动分析，计算了筛面上特殊点的振幅、运动速度以及抛掷指数等运动学参数，研究了该型振动筛的筛分特性。另外，红星专家还进行了该新型振动筛的动力学参数设计，给出了振动筛的主要技术参数，（如参振质量、弹簧总刚度等），确定了结构关键部件的设计方案（如弹簧隔振装置的设计、筛网张紧装置的设计等），并用Solidworks三维设计技术完成组合振动筛的整体三维建模。以上研究为我国开发新型简单效率高的筛分机型提供了理论参考。

3、通过静力学分析和谐响应分析得到了筛箱结构在静载荷和动载荷作用下的应力应变情况。通过比较发现，两者的位移及应力分布情况大致相同，位移比较大位置都是位于入料端处，其中静载荷作用下的比较大位移为 5.538mm，动载荷作用下的比较大位移为 8.521mm；应力分布集中区域都是位于槽钢横梁与侧板连接处，其中槽钢横梁与侧板连接处在静载荷作用下的应力值为 44.8Mpa，远远小于许用应力，但该区域在动载荷作用下的应力值为 24.2Mpa，非常接近于振动筛的许用动应力值，属于易发生故障部位。这说明交变载荷的确会影响振动筛的筛箱结构，因此在振动筛筛箱结构的强度设计中，必须要考虑交变载荷对筛箱结构疲劳强度的影响。从该项目的分析结果来看，本筛的设计符合设计要求。

4、通过振动筛常用的模态方法分析得到了筛箱结构的前15阶固有频率及其相对应的主振型。由 ANSYS求出的每阶固有频率所对应的振型动画可以看出，该振动系统前6阶固有频率所对应的振型为筛框的刚性振动，其固有频率的比较大频率值为 5.0937Hz；后9阶固有频率所对应的振型为筛框的弹性振动。另外，从整个振型图可以看出，振动筛筛框的入料端的刚度比排料端低、侧板两端以及两端横梁的弯曲刚度和两端横梁的扭转刚度相对来说较低一些，这为筛框结构的改进提供了理论依据。