直线振动筛的动力学分析.pdf

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1、产品●技术Product&Technology直线振动筛的动力学分析KineticAnalysisoftheLinearVibratingScreen长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室张玉双/ZHANGYushuang丁渭渭/DINGWeiwei顾秋军/GUQiujun摘　要：本文以某直线振动筛为研究对象，针对振动筛在实际工作中预紧横梁断裂、侧板开裂、筛网断裂和堵塞的问题，通过对其振动系统进行动力学分析，分别建立前后摆振、左右偏振两个力学模型并推导其力学微分方程，推导振动筛稳定性的判断依据。得出要保证振幅稳定性，需要使弹簧刚度中心、激振力作用中心和筛体质心三心合一的结论。关

2、键词：直线振动筛动力学分析前后摆振力学模型左右偏振稳定性DOI:10.13824/j.cnki.cmtm.2015.07.022直线振动筛是工业生产中一种重要的振动机械，过橡胶弹簧的压缩与剪切试验可知：橡胶弹簧的受力—广泛用于煤炭、冶金、矿山、建筑、化工和筑路等行业。变形曲线为非线性。在实际应用中，橡胶弹簧在某一范它利用多层不同孔径的筛网将不同粒度的混合料按照围内工作可以看作是线性的。[1-2]所需分成若干个级别，以便进一步的加工和利用。但实际工作中，经常由于其结构设计不合理，出现筛体振动不稳定、前后摆振、左右偏振现象，导致横梁疲劳断裂、侧板裂纹等，严重影响了振动筛生产能力的充分发

3、挥和振动筛的安全性能，因此建立科学正确的力[3-4]学模型显得尤为重要。本文将针对振动筛前后摆振、左右偏振分别建立力学模型，进行动力学分析，探究弹簧刚度中心、激振力作用中心、筛体质心与筛体振幅的关系，为振动筛的设计和改进提供一定的参考价值。图1振动筛前后摆振力学模型图1直线振动筛的基本组成及工作原理由于橡胶弹簧的阻尼非常小，可以忽略阻尼的作直线振动筛主要由电机、筛箱、激振器、筛网、弹簧、用。通常情况下振动筛的质心轨迹为直线运动，但由弹簧座和横梁等组成。振动筛的工作原理如图1所示，于制造、安装误差以及使用过程中参振质量的变化筛工作过程中激振器两偏心块高速旋转所产生的惯性离心箱质心的运

4、动轨迹除了直线运动外还伴随有扭摆运动。力为振动筛的激振力。图中两偏心块几何尺寸、质量和[5-6]因此，除了添加竖直的弹簧力外，还要增加横向弹簧力，偏心距均相同，关于图中Y—Y轴对称布置。工作时，[9-10]其刚度为竖直刚度的1/3。建立振动筛前后摆振的两偏心块由两台初始相位相同，旋转方向相反的同步电力学模型如图1所示，以静平衡时筛体质心C为坐标机驱动，所以在任意时刻两偏心块产生的离心力在X—原点建立直角坐标系。在某一时刻振动筛质心C向上X轴的分力相互抵销，合力为零；在Y—Y轴的分力相[10]互叠加，方向沿着Y—Y轴线方向。如果该力作用线通位移Y，向右位移为X，并产生大小为θ的倾角，

5、对振动筛进行受力分析，利用拉格朗日方程建立筛体的运过激振器的质心，则筛箱将受到Y—Y轴线方向简谐[11][7-8]动微分方程为：力的作用，沿着Y—Y轴做直线往复运动。（1）2直线振动筛力学模型的建立（2）2.1前后摆振力学模型该振动筛的筛体由4组相同的橡胶弹簧支撑，通（3）2015.07建设机械技术与管理85产品●技术Product&Technology式中：M为振动机体的计算质量，M=mp+Kmmm，筛体右侧竖直支撑弹簧与质心的距离；L3为水平支撑弹mp为振动机体的实际质量，Km为物料结合系数；mm为簧与质心的垂直距离；为激振力作用线与X轴的交点筛面上物料的质量；m为2个偏心块的

6、质量；J为筛体与质心的距离；β为激振力作用线与筛面的夹角；ω为对质心C的转动惯量；J0为偏心块对质心的转动惯量偏心块的角速度；kx、ky分别为竖直、水平支撑弹簧的2之和；θ为振动机体的摆动角位移；e为偏心块的偏心刚度系数；其中F=2meωsinωt。矩；L1为筛体左侧竖直支撑弹簧与质心的距离；L2为写成矩阵形式，得：令：（4）则有：设该微分方程组的解为；则上述方程组可以化简为：设：（5）则方程的稳态解可以写为：86CMTM2015.07产品●技术Product&Technology为了满足振动筛振幅均匀，不发生前后摆振，应取写成矩阵形式：Θ=0，则可得：根据式（4）、（5）可化简为

7、：令（9）（6）则有：由式（6）可知要使振动筛振幅均匀、不发生前后摆振现象，应保证激振力作用线通过质心，同时弹簧刚度满足（6）式要求。设该微分方程组的解为：2.2左右偏振力学模型振动筛横向摆动是指其沿侧板垂线方向的振动，则上述方程组可以化简为：它对筛体的运动形式有较大影响，会消耗振动筛本应用于筛分作业的能量，不利于振动筛的正常工作。当筛体出现横向摆动时，筛体的振幅、振动方向角以及抛掷设指数将会发生变化，筛面上可能会出现料层厚度不均匀，则方程的稳态解可以写为[12-15