基于有限元法的BF142型刨花振动筛结构强度分析

振动筛作为刨花筛选工序中占有量最多的筛分机械,其结构强度、刚度决定了整个振动筛设备的工作性能。针对BF142型刨花振动筛筛箱支撑主梁容易发生裂纹破坏、使用寿命短等问题,采用SolidWorks三维建模和ANSYS有限元仿真分析方法,对BF142型刨花振动筛进行模态分析以及瞬态动力学分析,并应用动态测试装置测试筛体在正常工况下的动态应力应变情况。模态分析结果表明,振动筛工作频率避开了振动筛固有频率,工作过程中不会发生共振现象。通过比对瞬态动力学分析结果与试验测试结果发现,应变平均绝对误差为2.6με,仿真结果具有较高精度。瞬态动力学von-Mises云图结果表明,在运行的一个周期的多个时刻点,左右侧竖梁安装支腿上方部位均出现应力集中现象,与实际工况下设备破坏情况吻合,最大应力为79.4 MPa。通有限元分析结果可以预测振动筛受力分布情况,为振动筛结构优化设计,特别是大型振动筛的稳定性和可靠性设计提供了一定的参考依据。

基于等效静态载荷法的大型振动筛轻量化处理

振动筛广泛应用于农业、煤矿、木工等行业,且均朝着大型化、高效化方向发展。大型振动筛工作一段时间后较易出现裂纹等疲劳破坏现象。该研究针对新型BF14260大型振动筛,分析了整体结构强度,确定了最大等效应力位置及主要应力分布区域,结合等效静态载荷法和子模型法,构建振动筛筛箱主框架等效静态子模型,将动态优化问题转化为静态优化问题,进行拓扑概念优化及实用模型重建,进一步进行局部强化处理,分析比较了不同处理方法的最大及较大应力节点的动态等效应力变化关系。结果显示拓扑优化处理全面有效降低应力值,且有效降低动态应力波动频率,即改善梁受力波动的稳定性以提高梁的疲劳工作寿命;局部强化处理在拓扑优化处理基础上明显降低了最大等效应力值,即使整个梁构件承载的应力获得全面有效的下降,改善了应力分布。最终优化效果为最大应力由79.4MPa下降至49.3 MPa,下降37.9%。质量减轻1 080 kg,减少了25.6%。该研究所提方法可有效解决复杂结构的动态优化问题并提高优化效率。

刨花振动筛运转工况下主结构振动应变测试与分析

振动筛在所有刨花筛分机械中占据绝对优势,但随着振动筛的结构加大和振动强度的提高,振动筛会出现工作频率低、动态平衡性差、疲劳寿命较短等问题。以BF14260刨花振动筛为研究对象,在拟定的典型工况下,在刨花振动筛筛箱横梁位置选取了多组测点,并利用DH5922D动态信号测试分析系统对测点进行了测试与分析。试验结果表明,刨花振动筛在电机启动后各位置会增加正向或负向偏置静态应变,停机后偏置静态应变会消失。筛箱横梁上下边缘应变明显大于中间位置,且以水平方向和斜向45°为主,主要承受横向弯曲及剪切交变应变,同时最下侧横梁处应变相比其余2处横梁应变更大,以最下侧横梁在前后支撑腿间部分应变变化最显著,极易出现疲劳破坏。因此,整体支撑梁龙骨结构应重新进行优化设计,进一步降低最下侧梁易破坏区域应变,同时应适当调整其余2处横梁以提升其应变承受能力。研究结果为刨花振动筛的优化设计,特别是为降低复杂工况下大型刨花振动筛的整机振动和提高疲劳寿命提供了参考。