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高频振动筛梁的动力学分析及动应力计算

1横梁的力学分析
高频振动筛横梁系统及导渣装置示意图其两端通过螺栓与振动筛的两侧板相连,导渣装置悬挂在梁的中部,丰部装有液压缸,在工作时横梁的裂纹首先出现在距梁的中心偏向液压缸一侧约150~处的焊在梁上、下部的加强板的端部在工作时,直线振动筛的运动轨迹为平面运动,振动筛上的每个点的运动轨迹都相同。如上所述,横梁是通过螺栓固定在振动筛的侧板上,所以横梁及安装在横梁上的导碴装置和液压缸的运动轨迹也是平面运动,在同一瞬时它们都具有相同的速度和加速度,可以视为各个质点的运动,质点位置与各件的重心位置重合。根据质心运动定理,物体质心的运动与一个质点的运动相同,该质点集中了物体全部重量和作用在物体上的所有外力。由以上计算可以看出,导碴装置和液压缸的惯性力产生的动应力虽然小于材料的疲劳极限,但大于梁的许用疲劳极限,造成了梁的早期破损失效。l从以上计算可以看出,梁的固有频率离受迫振动频率较远,危险断面受到的静应力也远小于梁的疲劳极限,说明共振和静应力都不是造成梁被破坏的主要原因。
2高频振动筛横梁的结构分析及改进方案
梁产生断裂位置的结构,梁的中部焊有一根导管,原设计可能是为了加强梁中部的强度,在上、下表面各焊了一块加强板,板厚6mm。但从以上计算分析可以看出,焊了这两块板后,梁的截面发生了变化,特别是如图2中所示的1、2、3、4等处和底面对应的位置及板与梁的圆角连接处的焊缝过渡区较急陡、圆角小,引起了较大的应力集中。另外,由于板较薄,焊缝尺寸小,施焊过程中焊根和焊趾处极易形成应力集中,使梁的许用疲劳极限下降,导致了梁的疲劳破损和早期失效。所以,这两块板不但起不到加强的作用,反而降低了梁的强度,是梁在较短时间就出现断裂破坏的根本原因。从前面的计算分析可以看出,动应力是造成梁早期破坏的直接原因,而梁的原设计结构不合理,产生了较大的应力集中,又降低了梁的许用疲劳极限。
所以,可以通过减小动应力或提高梁的许用疲劳极限这两个途径来解决梁的断裂问题。从公式可以看出,通过降低振动筛的工作频率,就可以减小动应力,使梁的断裂问题得以解决。但是工作频率的改变,势必会影响整机的工作效率,因此实际中用改变振动筛工作频率的方法来解决梁的断裂问题是不可行的。所以,只有通过改变梁的结构尺寸,提高梁的抗弯能力来解决梁的断裂问题。经过分析,决定去掉两块加强板,以解决梁应力集中过大的问题;为了增加梁的中部强度及提高梁的抗弯截面模量,在梁的下部加焊一根宽度与主梁相同、长度为主梁2/3的槽钢,修改后的横梁系统如图所示。

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