咨询电话: 0371-67772727
拨打电话

— 新闻中心 —

MENU
联系我们/ CONTACT US
全国免费客服电话 全国免费客服电话 0371-67772727

微信:hxjq2727

电话:0371-67772727

地址: 中国郑州高新区檀香路

大型圆振动筛固有振动特性及动力响应分析

发布时间:2020-12-18  作者:恒安

本文作者:张 阳, 刘初升 ,魏 群 ,刘 畅 (中国矿业大学机电工程学院)

摘要:通过对大型圆振筛的模态分析和空载运行下的动力响应测试,获悉了其结构固有振动特性和工作状态下的时域频域响应。经过合理的简化建立了振动筛模型,提取了其前 7 阶固有频率并排除了振动筛工作时产生共振现象的可能。采用 INV1601 型振动实验仪对空载运行的振动筛进行振动信号采集,并用 DASP 软件分析得到各个测点时域和频域响应数据,通过对数据的分析对比得出振动筛动力特性,为大型圆振动筛的结构改进和故障诊断提供了可靠依据。

  工业的发展对振动筛品种和质量的要求越来越高,振动筛分设备向大型化、高振动强度和轻型化 (减少参振质量) 的方向发展。随着大型振动筛处理能力的提高,振动筛的结构强度问题也越来越受到关注。目前,广大学者已从理论分析、模拟仿真和现场试验等不同角度在此问题上做了大量研究工作。在结构动力响应分析方面,主要是利用有限元软件对模型进行动力响应分析,但是对于大型结构由于有限单元数量巨大,对结构原尺寸模型进行有限元动力响应分析就相当费时。笔者将结合工业上大量应用的大型圆振动筛探讨大型振动筛分设备的动力响应分析问题。

1、模态分析

1、1 振动筛模型的建立

笔者所研究的是面积 14 m2、质量 9 930 kg 的大型圆轨迹振动筛,根据其二维设计图纸,在 ANSYS 中建立模型。在建模的过程中,由于结构复杂,不可能按照振动筛的每一处细节详细建模,必须对模型进行简化处理。模型的简化部分包括:法兰、肋板、非承载小构件、约束孔、工艺孔、螺纹螺钉和激振器。最终建立的有限元模型,经划分网格共得到实体单元 

120 040 个,弹簧单元 12 个,质量单元 6 个,节点数 100 066 个。

1、2 模态分析结果

在 ANSYS 中对模型进行模态分析,由振动理论可知,较低阶的固有频率和对应的振型在结构的振动过程中起主要作用,所以只提取结构的前 7 阶固有频率,对应结果见表 1 所列。

并给出相应的振型图 (见图 1),

       

第 1 阶固有频率对应的是刚体的振动,2 ~ 7 阶是结构的弹性体振动。该型振动筛工作频率为 https://www.titan-biz.com Hz,由表 1 可以看出,结构的固有频率避开了工作频率,该筛在工作过程中没有共振现象。排除了振动筛因本身动态性能不能满足要求,而出现的振幅不稳、噪声和早期破坏等一系列问题。由 2 ~ 7 阶振型图可以得出对应的弹性体振动情况 (见表 2),从而了解振动筛固有的一些振动规律。

     

    

 2、动力响应分析

采用东方振动和噪声研究所开发的 INV 1601 型振动实验仪,通过振动信号采集和 DASP 软件分析来获悉振动筛的动力响应情况。

2、1 筛体上测点的分布

为了全面获取振动筛的动力响应信息,采用广布信号采集点的方法。由于振动筛是对称结构,在振动筛一侧选取了 10 个测点,如图 2 所示。对于激振器区域,考虑到两侧轴承受力,故增加 2 个轴承部位测点,分别是测点 6 和 9,在筛箱另一侧的对应测点,标记为 11 和 12。

      

2、2 测试结果分析

将采集的数据进行分类整理,得到各个测点在空载运行工况的时域、频域图谱,如图 3 所示。

       

并根据图谱绘制出其时域、频域数据表,表 3 为根据 12 个测点测得的数据绘制的振动筛时域数据。

测点 4、5、6 所测得的加速度数值和波形方差较大。测点 4 作为结构基础上的测点所测的数值偏大,表明 4 点的结构连接虚脱或非刚性连接,需要对基础进行加强。测点 5、6 作为振动结构上的点,振动加速度过大,表明需要对振动筛筛体结构进行部分加强,需采用加强肋以增大结构刚度,或增大肋体厚度用以抵抗结构疲劳损伤。表 4 为根据 12 个测点测得的数据绘制的振动筛频域数据。

     

测点 1 经时频域转换后得到振动能量集中在激振频率上 (13 Hz 左右),其余频率成分都是高频 (由物料颗粒冲击和转子不平衡以及结构基础刚度等因素有关) 组成。测点 2、4 均固定在基础之上,这些点的振动能量集中分布在高频段上,反映了振动筛在工作过程中对结构基础的作用,主要体现在筛分物料的冲击上。测点 8、9、10 都是能量多数集中在高频。由于所采集的信号是振动筛横向加速度频谱,故和振动筛实际的扭振特性有关。测点 5、7 所测试的是 Y 方向振动特性,激励频率作为其主要因素,在结构振动中扮演了非常重要的角色,其余能量多数集中在物料冲击之上。测点 6 与 11 作对比发现,6 的最高谱值对应的频率较高,而 11 点对应的较低。说明振动筛偏心转子支撑轴承可能出现了过度磨损的情况,需要对结构进行拆检。

3、结论

在 ANSYS 中建立大型圆振动筛的有限元简化模型,提取了模型前 8 阶模态。并通过振动信号测试仪对现场振动筛做了动力响应分析,根据最终数据结果分析得出以下结论:

(1)、 模型简化过程中,将振动筛激振器简化为刚性区域。刚性区域可以保证在运动与变形的过程中,主节点与从节点的距离始终保持不变,激振力就可以通过质量单元传递到筛体上。

(2)、 在  ANSYS  中对有限元模型进行了模态分析,提取了振动筛的前 7 阶固有频率,结果表明,固有频率避开了工作频率,该振动筛在工作过程中

不会产生共振现象,其满足设计要求。

(3)、采用 INV1601 型振动实验仪对空载运行的振动筛进行振动信号采集,通过 DASP 软件的数据分析得到其时程和频域响应,了解了振动筛工作过程中的各个区域的响应特性,并从振动筛运行过程中各个部位的动力响应分析比较出激振器部位响应异常。

(4)、 通过对大型圆振动筛的模态分析和动力响应分析,掌握了振动筛本身的结构特性和空载运行过程中各个区域的动力响应,为大型圆振动筛的故障诊断和结构改进提供了可靠依据。

参 考 文 献

[1] 段志善,郭宝良.我国振动筛分设备的现状与发展方向 [J].   矿山机械,2009,37(4):1-4.

[2] 宋书中,周祖德,胡业发.振动筛分机械发展概述及新型振动筛研究初探 [J].矿山机械,2006,34(4):71-74

[3] 王永岩,毛会庆,臧 琳,等.大型直线振动筛应力分析与模型模态分析 [J].选煤技术,2010,28(2):7-10

[4] 张德臣,孙艳平.大型振动筛动态仿真和模态分析实验综述 [J].鞍山科技大学学报,2003,26(1):1-3

[5] 胡海岩.机械振动基础 [M].北京:航空航天大学出版社,2005:71-77. □

 

中国筛分机械网及筛分机械公众号首发

版权所有,未经作者同意,不得转载或部分拷贝。

相关推荐

在线客服
服务热线

服务热线

0371-67772727

微信咨询
河南恒安机器
返回顶部
X 0371-67772727

截屏,微信识别二维码

微信号:hxjq2727

(点击微信号复制,添加好友)

  打开微信

微信号已复制,请打开微信添加咨询详情!