單通道與超靜定網梁結構振動篩分機的固有特性分析比較
作者：宏源科技 日期：2014-01-13
為了進一步研究超靜定網梁結構大型振動篩的動力學特性，分別對一般單通道 結構振動篩與超靜定網梁結構振動篩進行動力學特性分析。
該振動篩分機屬于一個空間板梁組合結構，側板、橫梁均采用焊接和法蘭螺栓連接。 整個篩框由 4 組橡膠彈簧支撐，總共有 12 個橡膠彈簧。在結構動力學分析程序的 計算中，需要進行剛度轉化，以限定振動篩 3 個方向的自由度，而保證整個剛體的 穩定。將并聯在一起的 3 根彈簧等效為一根，用彈簧單元模擬，并分為三個方向建 模。通常取彈簧側向剛度為軸向剛度的 1/3 [1,117] 。篩體兩側板之間通過 9 根下橫梁、 3 根上橫梁和由 6 根管梁、2 根激振器梁和 3 個靜定板側板構成的超靜定網梁結構 連接。振動篩簡化結構的有限元計算模型如圖 5-16 所示。
該振動篩分機屬于一個空間板梁組合結構，側板、橫梁均采用焊接和法蘭螺栓連接。 整個篩框由 4 組橡膠彈簧支撐，總共有 12 個橡膠彈簧。在結構動力學分析程序的 計算中，需要進行剛度轉化，以限定振動篩 3 個方向的自由度，而保證整個剛體的 穩定。將并聯在一起的 3 根彈簧等效為一根，用彈簧單元模擬，并分為三個方向建 模。通常取彈簧側向剛度為軸向剛度的 1/3 [1,117] 。篩體兩側板之間通過 9 根下橫梁、 3 根上橫梁和由 6 根管梁、2 根激振器梁和 3 個靜定板側板構成的超靜定網梁結構 連接。振動篩簡化結構的有限元計算模型如圖 5-16 所示。
圖 5-16 振動篩簡化有限元結構圖
利用大型有限元分析軟件 ANSYS，分別計算了單通道和超靜定結構振動篩的 前 12 階固有振型和模態頻率，結果如表 5-6 所示。
從計算結果可以看出，篩體固有振型主要為剛體運動和篩框彎曲變形兩種。剛 體運動時只有彈簧發生變形，其固有頻率取決于篩體質量和彈簧剛度。超靜定振動 篩由于采用了網梁結構，增加了局部系統質量，而彈簧剛度不變，使得篩體的剛體 運動頻率低于單通道篩。而篩體彎曲變形的固有頻率則取決于篩體結構的剛度。從 表5-6可以看出，與一般單通道結構振動篩相比，超靜定網梁結構振動篩的剛度比較 大，結構的固有頻率遠離工作頻率12.17 Hz，從而可避免工作時發生共振，大大降 低篩體疲勞強度，延長工作壽命。
從圖 5-17 可以看出，單通道與超靜定網梁結構振動篩篩體的前 6 階模態振型為 篩體的剛體模態，分別為沿 x、y、z 軸的剛體平動和繞著 x、y、z 軸的剛體轉動。 從第 7 階開始，單通道及超靜定結構振動篩篩體的模態振型主要為篩體的彎曲和擺 動變形。單通道篩的彎曲和擺動的振型的固有頻率比超靜定篩低，相對應的每階振 型中的大變形區域比較多，幅值偏大，這說明了超靜定網梁激振結構振動篩的整體 剛度比單通道篩大，篩體側板的強度也明顯增加。
對單通道振動篩和超靜定網梁結構振動篩的固有特性分析表明，超靜定網梁結構增加了篩體結構剛度，提高了篩體彎曲、扭轉變形的固有頻率，固有頻率遠離工作頻率，可以有效地避免共振，降低結構的破壞程度，提高使用壽命。這充分說明了超靜定結構應用于振動篩結構設計的可行性和性能優勢。
從計算結果可以看出，篩體固有振型主要為剛體運動和篩框彎曲變形兩種。剛 體運動時只有彈簧發生變形，其固有頻率取決于篩體質量和彈簧剛度。超靜定振動 篩由于采用了網梁結構，增加了局部系統質量，而彈簧剛度不變，使得篩體的剛體 運動頻率低于單通道篩。而篩體彎曲變形的固有頻率則取決于篩體結構的剛度。從 表5-6可以看出，與一般單通道結構振動篩相比，超靜定網梁結構振動篩的剛度比較 大，結構的固有頻率遠離工作頻率12.17 Hz，從而可避免工作時發生共振，大大降 低篩體疲勞強度，延長工作壽命。
從圖 5-17 可以看出，單通道與超靜定網梁結構振動篩篩體的前 6 階模態振型為 篩體的剛體模態，分別為沿 x、y、z 軸的剛體平動和繞著 x、y、z 軸的剛體轉動。 從第 7 階開始，單通道及超靜定結構振動篩篩體的模態振型主要為篩體的彎曲和擺 動變形。單通道篩的彎曲和擺動的振型的固有頻率比超靜定篩低，相對應的每階振 型中的大變形區域比較多，幅值偏大，這說明了超靜定網梁激振結構振動篩的整體 剛度比單通道篩大，篩體側板的強度也明顯增加。
對單通道振動篩和超靜定網梁結構振動篩的固有特性分析表明，超靜定網梁結構增加了篩體結構剛度，提高了篩體彎曲、扭轉變形的固有頻率，固有頻率遠離工作頻率，可以有效地避免共振，降低結構的破壞程度，提高使用壽命。這充分說明了超靜定結構應用于振動篩結構設計的可行性和性能優勢。
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