河南紅星機器選礦設(shè)備專家以效率高單元組合振動篩為研究對象，運用動態(tài)設(shè)計理論，進行了新型振動篩的動態(tài)設(shè)計。另外，本文以解決實際工程問題出發(fā)，應(yīng)用大型有限元分析軟件 ANSYS10.0 對該新型振動篩單元篩箱進行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，獲得了該型振動篩單元篩箱的前 15 階模態(tài)頻率和振型以及單元篩箱在簡諧載荷作用下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。主要研究工作及結(jié)論有以下幾個方面。

1、新型篩分結(jié)構(gòu)的提出及整體方案的設(shè)計?；诘群窈Y分原理，給出了理想篩面運動方式的特點，并在傳統(tǒng)雙幅異頻振動篩結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型振動篩。該型振動篩比較大的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新在于——在同一臺篩機中，同時使用兩種不同的振動參數(shù)，且這兩種振動參數(shù)分別置于兩個獨立的單元篩箱上。這樣有效地解決了傳統(tǒng)雙幅異頻振動篩的設(shè)計難點，即解除彈性耦合條件。另外，該新型振動篩還有以下優(yōu)點：

①結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，便于向大型化方向發(fā)展；

②振動參數(shù)先進、單位面積生產(chǎn)能力大，具有較高的生產(chǎn)率；

③由于兩單元篩分別采用不同的振動參數(shù)和篩面傾角布置，該型振動篩具有很高的篩分效率。經(jīng)實踐證明，與傳統(tǒng)篩相比，可提高 1.5～2 倍的生產(chǎn)能力，篩分效率達 90%以上；

④激振器為法蘭聯(lián)接筒式激振器，其結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，另外還可以增強篩框的強度。

2、新型振動篩篩分特性分析及動力學參數(shù)設(shè)計。紅星機器專家運用機械系統(tǒng)動力學原理建立了該新型振動篩單元篩較準確的動力學方程，應(yīng)用多自由度系統(tǒng)振動理論，對該型振動篩進行了運動分析，計算了篩面上特殊點的振幅、運動速度以及拋擲指數(shù)等運動學參數(shù)，研究了該型振動篩的篩分特性。另外，紅星專家還進行了該新型振動篩的動力學參數(shù)設(shè)計，給出了振動篩的主要技術(shù)參數(shù)，（如參振質(zhì)量、彈簧總剛度等），確定了結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件的設(shè)計方案（如彈簧隔振裝置的設(shè)計、篩網(wǎng)張緊裝置的設(shè)計等），并用Solidworks三維設(shè)計技術(shù)完成組合振動篩的整體三維建模。以上研究為我國開發(fā)新型簡單效率高的篩分機型提供了理論參考。

3、通過靜力學分析和諧響應(yīng)分析得到了篩箱結(jié)構(gòu)在靜載荷和動載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變情況。通過比較發(fā)現(xiàn)，兩者的位移及應(yīng)力分布情況大致相同，位移比較大位置都是位于入料端處，其中靜載荷作用下的比較大位移為 5.538mm，動載荷作用下的比較大位移為 8.521mm；應(yīng)力分布集中區(qū)域都是位于槽鋼橫梁與側(cè)板連接處，其中槽鋼橫梁與側(cè)板連接處在靜載荷作用下的應(yīng)力值為 44.8Mpa，遠遠小于許用應(yīng)力，但該區(qū)域在動載荷作用下的應(yīng)力值為 24.2Mpa，非常接近于振動篩的許用動應(yīng)力值，屬于易發(fā)生故障部位。這說明交變載荷的確會影響振動篩的篩箱結(jié)構(gòu)，因此在振動篩篩箱結(jié)構(gòu)的強度設(shè)計中，必須要考慮交變載荷對篩箱結(jié)構(gòu)疲勞強度的影響。從該項目的分析結(jié)果來看，本篩的設(shè)計符合設(shè)計要求。

4、通過振動篩常用的模態(tài)方法分析得到了篩箱結(jié)構(gòu)的前15階固有頻率及其相對應(yīng)的主振型。由 ANSYS求出的每階固有頻率所對應(yīng)的振型動畫可以看出，該振動系統(tǒng)前6階固有頻率所對應(yīng)的振型為篩框的剛性振動，其固有頻率的比較大頻率值為 5.0937Hz；后9階固有頻率所對應(yīng)的振型為篩框的彈性振動。另外，從整個振型圖可以看出，振動篩篩框的入料端的剛度比排料端低、側(cè)板兩端以及兩端橫梁的彎曲剛度和兩端橫梁的扭轉(zhuǎn)剛度相對來說較低一些，這為篩框結(jié)構(gòu)的改進提供了理論依據(jù)。