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超声波振动筛有限元模型的建立

    由于破拱箱体部分和筛料箱体部分在结构上是互相独立的,在工作时也不会彼此干扰,所以在分析中都单独处理。基座、支架在工作过程固定不动,故建模时不做考虑。采用三维绘图软件对系统建模,综合考虑计算精度的影响及有限元模型的计算规模,根据圣维南原理,对部分局部特征如倒角、圆角和螺钉孔等进行了适当的简化。
    超声波振动筛材料定义:查阅相关手册,按材料特性表对模型材料属性定义,如表所示。
    振动筛网格划分:在有限元分析中网格划分得越细,模型的计算结果越精确,同时迭代计算量也就越大,根据实际分析的需要,由于结构并不复杂,并考虑到计算的经济格,划分后破拱箱体部分的节点总数
模态分析:采用有限元软件,分别对破拱箱体部分和筛料箱体部分进行模态分析。求解式得到振动筛前十二阶固有频率及振型,结果如表所示。部分振型图如图所示。由仿真结果分析可知:a前六阶为刚体模态,振动筛结构低阶模态率分布较为密集,属刚体振动,主要为结构整体横向摆动、扭转振动和俯仰振动。b第七~十二阶出现柔性变形,第七~九阶,
不论是破拱箱体部分,还是筛料箱体部分,主要振型均为传力杆绕X轴,Y轴,Z轴的变形导致整体结构变形,所以在设计阶段提高传力杆的抗弯刚度,抗扭刚度十分必要。c破拱箱体的分料板在振,所以优化设计可以考虑在结构上改进。d第七阶以后的振型对超声波振动筛的使用寿命和筛分效果都是不利的,应该尽量避免,
    所以系统的工作频率选择都低于并远离第七阶频率和时,杆左右晃,破拱料仓左右晃,与模态分析中第八及第九阶频率振型基本吻合,模态分析频率为;当激振频率为时,分料板振动,与模态分析基本吻合;前六阶刚体模态的频率接近零,所以通过实验无法观察出来;在的激振频率下,破拱箱体振动平稳,振动效果好,故选择变频器工作频率振频率为破拱筛体工作频率,远离第八阶试验固有频率18%,有较大的安全裕度。
可知,当激振频率为时,主要表现为杆上下、左右的抖动,与模态分析中第七及九阶模态下仿真的结果是基本吻合,而且振型也基本吻合;当激振频率为时,筛料箱体振动较平稳,而且激振力随着频率加大也在逐渐加大。可以选择变频器工作频率,激振频率作为筛料箱体频率,远离第七阶固有频率,有较大的安全裕度。
    利用有限元软件进行设计仿真,通过模态分析计算系统固有频率及振型,得出适合超声波振动筛筛分的振型及频率,并通过实验寻找合适频率,具有较大的安全裕度,与仿真结果基本吻合,在一定程度上说明建模及仿真的正确性。基于上述仿真与实验分析所设计的双层直线振动筛已应用于某化工厂,设备运行状况良好。

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