双轴椭圆振动筛系统动力学分析

振动筛的动应力分析张永锋①　尹忠俊　徐明　程从山(北京科技大学机械工程学院　北京100083)摘要　应用有限元软件ANSYS,建立了振动筛的有限元模型。

进行谐响应分析,求出了振动筛工作状态下的动应力分布,并对其结构进行加强,使筛体动应力分布趋于均匀,应力水平整体降低,达到国家标准。

关键词　振动筛　有限元　ANSYS 动应力分析中图分类号　T B115 文献标识码　AD ynam ic Stress Ana lysis of V ibra ti n g ScreenZhang Yongfeng Yin Zhongjun Xu M ing Cheng Congshan(M echanical Engineering Schoo l,U niversity of Science and Technology B eijing )ABSTRACT Established the finite element model of vibrating screen by the ANSYS soft ware .Acquired the dynam ic stress distribution of vibrating screen in the state of working by har monic response analysis .On the basis of this,strengthened the structure in order to make stress distribution more even and the stress level lower on the whole .M eeted the requirement of the state standard for vibrating screen .KEYWO RD S V ibrating screen Finite element analysis ANSYS dynam ic stress analysis1　前言振动筛分机械是近二十年来得到迅速发展的一种新型机械,已广泛应用于采矿、冶金、石化、建筑等工业部门。

双轴平振筛的工作原理
双轴平振筛是一种常用的筛分设备，基本原理是通过双电机驱动的双轴振动器产生平面振动，使物料在筛面上进行筛分。

具体工作原理如下：
1. 双轴振动器：筛机的振动由装有两个相互垂直的振动轴的双轴振动器提供。

两个振动轴通过带有不同相位的电机驱动。

2. 振动轴驱动：通过电机驱动两个振动轴进行旋转振动，产生水平和垂直方向上的振动力。

3. 振动力传递：振动力通过底座传递给筛机，使筛机产生平面振动。

4. 物料进料：物料在进料口输入筛机，均匀分布在筛面上。

5. 筛分：由于平面振动的作用，物料在筛面上进行跳动和运动，较大颗粒的物料向上跳动并受到离心力作用，从而从筛面上脱落；较小颗粒的物料通过筛孔并留在筛面上。

6. 筛分结果：筛分结果通过不同大小的筛孔分离，较大的颗粒被分离在上面的筛孔上，较小的颗粒则通过筛孔下落到下层。

7. 排料：分离出的物料分别排出筛机的上、下两个出料口。

总结起来，双轴平振筛的工作原理是通过双电机驱动的双轴振动器产生平面振动，使物料在筛面上进行跳动和运动，从而实现物料的分离。

振动筛分机结构的优化设计与动力学分析引言振动筛分机是一种常用的固体物料分离设备，广泛应用于矿山、建筑材料、化工等行业。

其主要原理是通过振动力将物料进行筛分，以达到不同颗粒大小的分离。

本文将探讨振动筛分机的结构优化设计和动力学分析，以期提升其工作效率和使用寿命，满足生产需求。

一、振动筛分机结构优化设计1.工作原理振动筛分机的工作原理是通过激振器产生的振动力将物料进行筛分。

传统的振动筛分机结构通常由筛箱、筛网、弹簧支撑、激振器等部分组成。

然而，这种结构存在着一些问题，如振动不稳定、易损件寿命短等。

因此，进行结构优化设计十分必要。

2.结构优化方案结构优化的关键是改善振动筛分机的工作稳定性和使用寿命。

一种常见的优化方案是采用新型的振动器，如气弹簧振动器或电动振动器。

这些振动器具有振动稳定、无噪音、使用寿命长等优点，可以显著改善振动筛分机的工作效率和可靠性。

此外，还可以考虑引入阻尼装置，以减少振动筛分机的共振现象。

阻尼装置可以通过在筛箱和支撑结构之间安装阻尼垫或阻尼弹簧来实现，有效地减小共振幅值，提高筛分效果。

3.材料选择振动筛分机的材料选择也是结构优化的关键。

由于振动筛分机在工作过程中需要承受较大的振动力和冲击力，因此优选高强度、耐磨、耐腐蚀的材料十分重要。

常见的选择包括高强度合金钢、不锈钢等。

二、振动筛分机动力学分析1.数学模型建立对于振动筛分机的动力学分析，需建立相应的数学模型。

振动筛分机可视为一个多自由度的振动系统，可以通过运动方程和边界条件建立其数学模型。

2.系统参数计算系统参数的计算是动力学分析的基础。

主要包括筛箱的质量、弹簧刚度、阻尼系数等。

这些参数的准确计算对于分析振动筛分机的动态特性具有重要意义，可通过实验测试或仿真计算获得。

3.振动特性分析通过求解振动筛分机的运动方程，可以得到其振动特性，如共振频率、振幅、加速度等。

这些特性对于筛分过程的控制具有重要意义，可以帮助优化筛分机的结构参数和工作条件。

双轴振动筛刚体平面运动的几何解析方法王新文;胡云龙;马超;王召召;白金峰;蒋武学;吴阳【摘要】为了简化振动筛的刚体平面运动的力学数学模型,利用曲柄连杆将其进行了等效——曲柄矢量合成为振动筛质心位移,连杆与其滑移轴线的夹角代数和等于振动筛绕质心转动的角位移,明确了曲柄长度决定振动筛质心振幅,连杆长度决定振动筛的摇摆程度,进而推得偏心质量矩大小及其安装位置的设计参数.根据振动筛角位移等于0,给出了振动筛只做平动的充分必要条件;求出了转动筛的速度、加速度瞬心,结合质心速度、加速度,给出了转动筛任意点速度、加速度的求解方法,为振动筛设计及物料运动的分析提出了一种简单方法.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2014(039)005【总页数】5页(P971-975)【关键词】振动筛;几何解析法;曲柄连杆;速度;加速度【作者】王新文;胡云龙;马超;王召召;白金峰;蒋武学;吴阳【作者单位】中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TD452振动筛广泛应用于矿山、煤炭、冶金和石油等行业,在工业生产中,起着非常重要的作用,目前,对振动筛的研究主要集中在筛面运动理论和大型振动筛的可靠性两个大的方向。

研究筛面的运动是为了找出其运动规律,使各种不同物料都具有较高的筛分效率和处理能力[1-5],例如,等直筛面前、中、后不同的运动轨迹,实现高效等厚筛分[1-2];石油系统的回收钻井液的振动筛,为平动椭圆轨迹为佳[6-7];脱介香蕉筛,激振力通过筛机质心偏出料端一侧,出料端比入料端振幅大,入料端筛面的大倾角加速物料运动,出料端的大振幅,使煤炭充分松散,有利于喷水清洗介质[8];近几年来,许多学者和专家对驰张筛筛面运动规律进行了较为详细的研究,为原煤深度筛分提供了理论依据[9]。

复频振动筛的研究现状及机电耦合研究随着对钻井液和各物料的筛分要求越来越高，如今使用的单轴振动筛、双轴直线振动筛和双轴椭圆振动筛在筛分作业中都存在有一定的缺陷。

采用单频激振振动筛容易产生筛堵和筛糊现象，并且整个筛网面的处理效果差异比较大，入料端处理量较大，但是出料端的处理量较小；由于筛分物料粒度分布广，单频激振很难适应较宽的粒度分布，使其筛分效率下降；当适当提高抛掷指数来提高筛分效率时，会影响筛网和激振器甚至整个振动筛的使用寿命[30]。

基于以上原因，又提出了一种新型的振动筛，此振动筛采用不同的激振频率进行激振所以称其为复频振动筛。

复频振动筛由两个或多个电机采用复频电源驱动，使两个或者多个激振轴的旋速不相同，而用一台电机驱动，则通过齿轮传动等机械传动装置使两轴间以不同的角速度转动。

其具有不同的振动频率、作用力方向、振动轨迹，筛面振幅变化范围广，通过改变驱动频率和参振电机相对位置较易得到理想的筛面振幅分布和抛掷指数分布；筛面在x、y、 方向上的振动都为高、低频振动波叠加形成，筛面的振动轨迹复杂多样；振动振型沿箱体长度方向有不同的运动轨迹，振动幅度由入料段到排料段的幅值由大减小，则颗粒的振动方向以及透筛率在筛面方向上分布均不相同；且不同的激振组合方式可以使筛面产生不同的运动轨迹且运动轨迹复杂，使筛分作用更加高效[31]。

目前，复频振动筛的产品已运用于多个行业，如矿山选矿、物料分级和脱水、产品成型以及振动压实等，并且其筛分效果要优于上面所提及的同频驱动振动筛，但是对复频振动筛的理论研究较少[32]。

在实际的工程应用中，复频振动筛多是复频网筛的类型。

在矿物分级和脱水作业中，就采用了这类型的复频筛，文献[33]对这类典型的复频振动网筛进行了介绍。

由于筛分物料的粒度分布广泛并且物料中不同粒度的颗粒都有自身的固有频率，在相当的单位面积筛分作用面下要想产生较大的生产能力和透筛效率，取决于激振频带的宽窄。

在常规筛分中，用单一频率振动筛，不同的颗粒受到的振动作用相同，筛分的质量和效率受到限制[34]。

北京科技大学科技成果——双轴椭圆高效振动筛
成果简介
双轴椭圆高效振动筛是由北京科技大学设计，授权张家口市冶金机械厂独家制造的专利（专利号：ZL00250094.9）产品。

其设计宗旨是：使振动筛总体结构和筛箱运动轨迹更为合理，以达到提高生产率和筛分效率，以及结构简化，拆装方便，工作可靠等目的。

与同类产品比较，主要具有以下优点：
1、采用强迫同步的双轴箱式振动器激振。

利用两根轴上偏心块质量的不同，使筛箱作椭圆运动；强迫同步振动方式使筛箱启动、制动和运转十分平稳；箱式振动器保证了拆装方便；振动器重心偏移式安装使筛子总体高度减小。

2、先进的设计理念和现代化的设计手段确保筛箱的运动轨迹更为合理，有利于筛分。

3、振动筛筛面采用双折角，有利于实现等厚筛分。

4、振动筛下方合理地配置有二次隔振系统，使传到地基的动负荷非常小。

5、先进而严格的加工制造工艺确保了设计思想的完美体现。

应用范围
双轴椭圆高效振动筛主要用于冶金、矿山、煤炭、化工、建材等行业。

适用于烧结矿、焦碳等散体物料的筛分。

目前，产品已经系列化，为多家企业采用。

主要用户有济钢、攀钢、石钢、包钢、迁安等。

经济效益和市场分析
双轴椭圆高效振动筛兼有圆振动筛和直线振动筛的优点，既能获得较高的物料输送速度，又能促进物料分层，减少堵孔，增加通筛机会，提高筛分效率。

所以它一经问世，很快得到了同行专家和企业用户的认可。

生产实践证明，在保证相同筛分效率的情况下，双轴椭圆高效振动筛的产量可以提高30%左右；在相同处理量的条件下，筛分效率明显提高，可以达到90%以上。

故双轴椭圆高效振动筛具有明显的经济效益和和社会效益。