直線振動篩動態特性分析畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 般比較大 ,這是由于圓振動篩的拋射角比較大 ,但物料沿篩面的移動速度較慢 ,將篩面傾角選大些可增大物料的移動速度 ,提高生產率。 振動方向角 振動方向角是直線振動篩的重要參數之一 ,是篩箱運動方向與篩面的夾角 ,也是篩面上物料的拋射角。一般在 30176。 ~65176。之間 ,目前我國大都采用 45176。 陜西理工學院畢業設計 第 7 頁 共 29 頁 振幅和頻率 振幅值是指振動篩工作行程的一半 ,頻率是篩箱每分鐘振動的次數。直線振動篩的振 幅A — 般都在 4~6mm,圓振動篩的振幅 A — 般在 3~4mm。振動篩篩箱運動的速度和加速度的大小與振幅和頻率有直接關系。篩箱運動的加速度可以表示為 : 從式中可以看出 ,加大篩箱的振幅和振次都可以提高篩箱的加速度 ,相比之下 ,提高振次對加速度的影響更大。振動篩在工作時需要足夠的加速度才能使物料在篩面上拋起 ,這就要求振動篩要有足夠的振幅和振次。但是如果加速度過大的話 ,對振動篩的結構性能將提出更高的要求。經驗規定 ,一般篩箱的加速度不要超過 70~85m/s2。 生產率 生產率可以通過兩種方法計算 ,流量法和平均法。 （ 1）流量法 Q=3600Bhvy 式中： B— 篩面寬度； h— 篩面上的物料層厚度； v— 物料運行平均速度； y— 物料松散密度； （ 2）平均法 Q=Fq 式中： F— 篩面的有效面積； q— 振動篩單位面積的處理量。 直線振動篩的參數計算 ZK1230 直線振動篩的主要技術特征見表 表 直線振動篩的主要技術特征 序號 名稱 單位 規格 1 給料 力度 mm 2 篩面規格 mm 1200x3000 3 工作面積 m2 4 篩面層數 1 5 篩縫尺寸 mm 6 處理能力 t/h 8 7 工作雙振幅 mm 7~9 8 工作頻率 r/min 960 9 振動方向角 度 45 10 篩面傾角 度 0 11 外形尺寸（長 x 寬 x 高） mm 3551x2475x1673 陜西理工學院畢業設計 第 8 頁 共 29 頁 本章小結 本章主要對振動篩的振動原理和結構進行了比較詳細的介紹，計算其主要參數，為下文中的三維建模和有限元分析做了充分的理論準備。 陜西理工學院畢業設計 第 9 頁 共 29 頁 3 直線振動篩有限元模型的建立 結構動力學問題有限元法 機械進行動力學設計 ,是為了使機械投入生產后能夠滿足工藝指標和工作壽命的要求 ,在理想的狀態下工作。對于振動機械 ,動力學分析更是具有十分重要的意義。首先 ,通過動力學分析才能判斷振動機械的設計參數是否合理 。其次 ,由于振動篩的的激振力會對機體以及地基造成很大的危害 ,需要設計合理的基座和減振裝置 ,這些都依賴于振動系統的動力學分析。 有限元法基本理論 有限元法是一門交叉理論的邊緣學科 ,結合了現 代力學、計算機科學和應用數學等相關理論。簡單的說 ,有限元法就是用結構力學方法求解彈性力學問題。在計算機輔助技術快速發展的今天 ,通過有限元法以及有限元分析軟件使彈性力學有了通用求解的途徑。由于有限元法能夠求解出彈性力學數值解以及相應的應力分布與變形 ,所以廣泛應用于工程結構部件的強度設計問題。 有限元法是建立在變分原理的基礎之上 ,變分原理又包括最小勢能原理 (采用最小勢能原理時 ,未知量選取單元位移 ,稱為位移法 )、最小余能原理 (需要假設應力場形式 ,稱為應力法 )、混合變分原理 (要假設位移和應力 ,稱為混合法 )。在解決工 程結構問題時 ,有限元法將連續體劃分為有限多個大小適當的單元 ,得出每個單元的近似解 ,采用一定的方法將單元解加以組合 ,從而得到系統的近似數值模型。有限元法處理結構問題的流程為 : 結構離散化 有限元法分析問題時首先要將模型用適當的單元離散 ,所謂合適的單元就是選用符合要求的單元類型、根據結構確定單元大小得到一定數量的網格。 確定位移模式 對于離散后的系統 ,單元的應力、應變、位移等都是通過節點位移表示的 ,需要選擇適當的位移模式來表示單元的位移場。在數學運算中 ,以多項式表示位移模式進行計算可使運算較為簡便。 單元的位移函數通過多項式近似后 ,就可以由節點位移求解位移場 ,從而得到單元的應力、應變、位移。 分析單元特性 根據單元的位移模式利用變分原理求解出單元的剛度矩陣和單元應力矩陣。 集合單元特性 連續體是由有限個單元組合而成 ,對整個系統需要集合單元方程 ,把單元剛度矩陣和單元應力矩陣適當組合。 求解未知節點位移 根據邊界條件限制結構的剛體移動 ,更改總體剛度平衡方程 ,求解方程組中的節點位移。 單元應力、應變計算 陜西理工學院畢業設計 第 10 頁 共 29 頁 根據節點位移 ,利用結構力學相關方程進一步求解應力、應變 ,用圖形或數表的方式輸出最后 結果。 Ansys軟件介紹 Ansys 是一款高級 CAE 軟件 ,在機械、土木、電力等行業應用極為廣泛 ,甚至在生物醫藥、微機電系統也有涉及。 Ansys 的廣泛應用首先得益于軟件在分析中的優異表現 ,其分析結果接近實際狀況甚至可以完全用來模擬實際狀況 ,為設計、研發提供有效數據。其次 Ansys 與CAD軟件有豐富的接口 ,利于數據的交換 ,與目前廣泛應用的 PRO/E、 UG、 Soildworks. CATIA等可以實現無縫鏈接 ,數據互換 ,使得 CAD、 CAE 融為一體 ,這為設計、分析提供了方便。 Ansys 的模塊組成 Ansys 主要由三個模塊來實現分析計算 ,分別是前處理模塊、求解計算和后處理模塊。 (1) 前處理模塊主要進行模型建立、添加單元、定義實常數、賦予實體材料、網格劃分、定義稱合、添加剛性區域等。這個模塊實質是給分析部件設定初始條件。 (2) 求解計算模塊對設定初始條件的部件進行所需要的分析 ,如 :結構分析、流體分析、電磁場分析、聲場與壓電等分析外 ,還可以解決非線性結構動力和屈曲分析。 (3) 后處理模塊就是將分析結果以圖像、圖表或列表的形式給出 ,以便分析人員直觀地了解結構性能 ,并且獲得所需的數據。 Ansys 的一般操作順序 Ansys 必須按模塊流程順序進行操作才能進行求解分析 ,前處理設置不當或缺少參數 ,就會影響下一步的分析計算 ,其操作方式如下 : (1)模型建立 Ansys 建模通常有兩種方式實現 : ① 通過 Ansys 定義單元類型來進行建模。 Ansys 里提供超過 150 多種的單元類型 ,為幾何建模提供了方便 ,只需要設置幾何實體參數 ,并進行實體變換就可以靈活建立模型。 ② 導入外界模型數據建立模型。比起 CAD 專業建模設計軟件 ,Ansys 在建模功能上稍有不足 ,但 Ansys提供 了豐富的 CAD接口 ,可實現 CAD設計建模 ,Ansys無縫鏈接導入 ,提高了建模效率。 (2) 網格劃分 網格劃分主要有 :自由網格劃分、映射網格、延伸網格劃分、自適應網格劃分。網格劃分決定著能否正確分析 ,只有將模型轉化為拓撲結構 ,通過網絡和節點構筑模型 ,經過分析計算 ,輸出各節點的計算結果 ,才能在后處理中反映出計算結果。網格太大 ,節點少 ,運算量少 ,但會引起誤差的加大 。網格太細 ,雖然精確度高 ,但也會增加計算量 ,所以對模型分析應該選用合適的網格。 (3) 材料賦予 Ansys 中所有的分析都需要輸入材料屬性 ,材料的主要參數有彈性模量 E、泊松比密度Dens 等 ,軟件默認泊松比 u 為 。當賦予材料屬性時必須注意單位 ,最好選用國際單位制 ,這樣可以使輸出結果也同樣為國際制單位 ,減少重復的單位換算的過程。 陜西理工學院畢業設計 第 11 頁 共 29 頁 (4) 定義分析類型和選項 Ansys 的分析類型包括靜態分析、模態分析、諧振態分析、瞬態分析、頻譜分析、屈曲分析等。本文對模型主要進行了模態分析和諧響應分析。 (5) 施加載荷與約束 載荷包括約束、支撐、邊界條件、激勵等。根據物理環境的不同 ,載荷又可以分為以下六種 :對模型自由度的約束、集中力、體載荷、面載荷、慣性載 荷、稱合場載荷。 (6) 求解 求解就是 Ansys 通過有限元計算方法 ,按照設計人員的求解要求 ,通過方程計算出各項數據。 Ansys 在解決實際問題是可以根據模型條件以及計算機的處理能力選用適合的求解方法 ,比較常用的求解方法有雅可比共軛梯度求解器、波前求解器、稀疏矩陣求解器等。 (7) 查看分析結果 査看計算結果需要用后處理模塊來完成 ,通過分析結果判定計算是否正確。 Ansys 10 以后 ,整合了 Ansys Workbench,更加方便對 CAD 數據的互換。 Workbench 是 ansys公司在成熟 CAE 產品的基礎 上 ,利用 Ansys 軟件 API 開發集合而成 ,界面更加人性化 ,易學易用。目前使用 Workbench 的用戶也呈增多趨勢。 Ansys 在動力學分析上表現突出 ,可以勝任模態分析和諧響應分析 ,其分析結果與實際誤差不大 ,具有理論參考價值。 振動篩有限元模型的建立 進行動力學分析的前提是要建立振動篩的有限元模型 ,有限元模型就是對篩箱選擇合適的單元進行劃分 ,并按照篩箱的材料賦予模型材料屬性 ,根據實際的安裝情況施加邊界條件和受力 ,建立一個具有高仿真的用于分析的模型。 直線振動篩篩箱模型簡化 有限元模型建立 的好壞與計算結果是否準確有著很密切的關系。由于實體模型比較復雜 ,在進行有限元分析時 ,不可能完全用實體模型進行分析 ,應在保證結果不會產生太大誤差的前提下 ,忽略工藝結構和一些不重要的細節特征 ,將實體模型簡化 ,這樣可以在很大程度上減少軟件計算工作量 ,提高計算速度。 對于直線振動篩有限元模型的建立需要考慮以下幾點 : 是否需要建立振動篩的二次隔振系統 二次隔振系統用于在機體工作時減少機體對基礎的沖擊力 ,是否建立二次隔振系統主要依據二次隔振系統對篩箱應力的影響水平 ,本文不考慮二次隔振系統。