基于Workbench的惯性直线振动筛动力学仿真分析.pdf

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1、-40·煤矿机电2014年第4期基于Workbench的惯性直线振动筛动力学仿真分析汪建新，郑小伟(内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古包头014010)摘要：以直线惯性振动筛为例，详细介绍基于Workbench的振动筛有限元模型建立和边界条件的确定。用数值仿真方法得到了工作过程中筛体内部应力、应变分布情况和变化规律。所得结果对寻求提高筛体寿命、减轻筛体重量等的途径有一定参考价值。关键词：直线振动筛；有限元模型；边界条件；动力学仿真中图分类号：TH237+．6文献标识码：A文章编号：1001—0874(2014)04一0040—03Dynam

2、icsSimulationAnalysisofInertialLinearVibratingScreenBasedonWorkbenchWangJianxin，ZhengXiaowei(SchoolofMechanicalEngineering，InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology，Baotou014010，China)Abstract：Takingthelinearvibratingscreenasanexample，describesindetailstheestablishingo

3、ffiniteelementmodelandthedeterminationofboundaryconditionsforthevibratingscreeninWorkbench．Thestressandstraindistributionandtheregularpatternofdeformationinthescreenareobtainedbydigitalsimulationduringworkingprocess．Theresultsofstudyhasacertainreferencevalueforlastingservi

4、celifeandlighteningweightofthescreenbody．Keywords：linearvibratingscreen；finiteelementmodel；boundarycondition；dynamicssimulation0引言1直线振动筛力学模型振动筛粗大的结构，导致筛体质量增加，对摩擦损耗、轴承寿命、能源消耗等均造成不利影响。为优化结构，减轻筛体重量，已有很多学者从静力学⋯、模态分析及谐波响应分析心1和刚体动力学¨，31等角度进行了大量的理论和实验研究工作，取得了丰富的研究成果。振动筛主要由筛体(包括筛网

5、)、激振器和支撑(吊挂)弹簧等组成，结构复杂，很难用解析法精确求解筛体内部瞬时工作应力和应变分布情况。有限元数值模拟方法为解决类似问题提供了强有力的工具。本文在物理模型的基础上对某型直线振动筛进行了瞬态动力学分析，研究在激振力作用下的响应情况、内部应力、应变分布情况和变化规律。重点介绍在ANSYSWorkbenchl4．0环境下建立大型直线振动筛有限元模型的过程和确定边界条件的有关问题。双轴惯性直线振动筛简化结构如图1所示。二自由度弹簧质量平面强迫振动模型(未考虑阻尼)的坐标系原点O与筛体质心重合，％、心nk、％，分别为筛体上A、B点处支承

6、弹簧的水平刚度和竖直刚度，口为质心位移S的振动方向角，F为振动电动机偏心质量m产生的惯性力。两台相同的振动电动机反向同步旋转，产生振动筛的工作激振力。若以质心位移和绕质心转动的角位移为广义坐标，则筛体上任意点的位移、速度和加速度均可用这两个坐标及其对时间的导数表示，筛体的响应为平面运动。根据理论力学HJ，振动筛产生直线平动振动状态，必须满足两个条件：1)任意时刻激振力合力的作用线通过筛体质心，否则会产生围绕质心转动的力矩，而该力矩为时间的函数，不能由弹簧平衡。2014年第4期煤矿机电·41·2)任意时刻支承弹簧对筛体质心的合力矩等于零。凡图

7、1双轴惯·性直线振动筛力学模型2直线振动筛有限元模型2．1振动筛物理模型的简化直线振动筛筛体由钢板和型钢焊接而成，筛网连接固定到筛体上；激振器为两台对称布置的振动电动机，用螺栓与筛体连接；整个机体通过四个相同的支承弹簧支撑在地基上。针对筛体开裂问题，建模时忽略筛网、连接螺栓等小质量物件以及对筛体结构应力分布影响不大的小赘物，电动机质量用固定在相同位置的质量块代替。由于筛体振动方向与弹簧轴线不平行，工作时弹簧端部既有竖直位移又有水平位移，而通常情况下这两个方向上的刚度值亦不相等。为提高分析的准确度，采用弹簧实体模型建模。2．2振动筛有限元模型

8、的建立在ANSYSWorkbench中，部件是体的载体，默认情况下DM(DesignModel)将每一个体自动放人部件中，可将多个体构成多体部件，多体部件可以由不同的材料组成它们