高效單元組合振動篩結構簡化設計

作者:紅星機器 發布時間:2012-06-23 15:58:28

由于高效單元組合振動篩單元篩框的結構十分復雜,一般來說很難建立和現實受載情況一模一樣的精準數學模型。因此必須在盡可能的反映篩框結構真實的受力情況下,對篩框結構進行適當的簡化和處理,進而建立篩框結構的簡化有限元模型。這樣不僅能夠使得在后續的有限元模型中使用較少的單元和較簡單的單元形態,而且還能夠在保證計算精準的前提下盡可能的減小計算規模。我們在簡化過程中主要考慮以下幾個問題:

首先,要正確區分承載件和工藝裝飾件這二類構件。由于承載件在實際工作過程中承受載荷,為了能夠真實反映篩框結構的應力分布情況,因此在建模過程中必須保留承載件的原始的形狀和位置;而工藝裝飾件在篩框結構中的作用僅僅是工藝上的美觀,并不需要承受載荷,因此在建模過程中可以簡化略去。

其次,本振動篩篩框為平面對稱結構,激振器安裝在左右兩塊側板上,載荷也是對稱的,因此考慮是否能夠利用對稱性建立篩框模型的一半來進行有限元分析,從而減小計算規模。一般來說,在靜力學分析中利用平面對稱性建模來減小運算量是十分有效的手段。由于本論文除了要做靜力學分析外,還涉及到動力有限元中的模態分析和諧響應分析。由于機構在動力有限元中振動時的所有參量都是波動的,位置不變并且變形量為零的平面在理論上來說是不存在的,因此為了避免有限元模型的模態丟失以及計算結果的不準確,一般不采用平面對稱性建模的手段來建立有限元模型。綜上所述,本論文采用建立整體模型進行有限元分析。

應當考慮激振器對篩框結構強度的影響。通過前面可以知道,激振器通過法蘭盤用螺栓連接安裝在左右兩塊側板上,在安裝了激振器后,激振器的套管相當于圓橫梁一樣承受載荷作用。因此,在建模過程中,必須要在篩框結構的基礎上加上一根圓橫梁以替代激振器的套管。

目前,已有許多工程師學者在振動篩篩框的有限元模型簡化方面提出了寶貴的成功經驗,我們在模型的簡化過程中,在一定程度上參考借鑒了其他的觀點,對本模型提出了以下的改進工作和簡化措施:

1.略去一些非承載構件及功能構件,例如護板、篩板以及支撐篩板的角鋼等。此類構件對篩框結構的應力分布和變形產生影響都很小,可以忽略不計。

2.建模時略去篩框結構上的約束孔和工藝孔。由于篩框結構上的約束孔和工藝孔的孔徑一般都較小,對篩框結構強度及剛度影響很小,保留它們將導致劃分網格時大量增加劃分單元的數目,因此在建模時應當加以忽略。

3.用直角過渡替代篩框結構中的較小圓弧過渡,以便見識有限元模型的計算時間。

4.在篩框結構的基礎上加上一根圓橫梁以替代激振器的套管。因為在篩框上在安裝了激振器后,激振器的套管相當于圓橫梁一樣承受載荷作用。

5.簡化螺栓連接。因為整個模型結構比較復雜,如果多個螺栓連接采用精準分析模型的話,會造成有限元單元數目的急劇增加和局部網格的畸變,導致有限元模型無法求解。