新闻动态大型振动筛的动态分析

2023-10-26点击量：890

　　大同煤矿集团公司,山西大同037003)摘要:大型振动筛广泛应用于材料工业和煤炭洗选工业的材料分级、脱介和脱水。振动筛的工作寿命对于降低生产成本、提高生产率有着十分重要的意义。根据振动筛的工作特性以及有限元理论分析结果,设计了一台模型振动筛用于研究其动态特性。振动筛安装在实验室,用钢丝绳悬挂采取锤击和激振器随机激励两种方法进行模态试验。将两种试验方法所得到的模态参数加以综合和修正,据此分析影响疲劳寿命的设计缺陷,最后提出了动力学修改方案。关键词:振动筛;动态;分析作者简介:江苏省沛县人,高级工程师,1982年毕业于山西矿业学院,本科。0引言随着煤炭深加工技术的推广和应用,越来越多的洗煤厂建立起来,作为洗选主要设备的振动筛向着大型化发展。而大型振动筛昂贵的价格与较低的使用寿命,再加上设备损坏维修等原因,直接影响了设备生产效率发挥,提高了生产成本。振动筛损坏形式主要有下横梁断裂、两侧筛帮开裂、排料口横梁及前帮开裂。工作过程中,振动筛承受激振器产生的激振力、物料在筛面上运动的作用力等,在这些力的作用下,振动筛各结构件的多阶固有模态被激发出来。各构件要承受过大的交变应这种现象尤其是在大型振动筛上经常发生。本文按照工业应用设计振动筛,在有限元动力学分析的基础上进行模态试根据实验模态分析的结果,找出了影响振动筛疲劳寿命的薄弱部位。1模态试验1振动筛模型及测点布置设计振动筛模型,进行有限元理论计算,根据设计结果制造模型振动筛。振动筛模型采用钢丝绳悬挂在实验室,按照有限元分析结果确定响应测点,共布置测点1592单次锤击激励试验试验系统见图试验设备包括Kistler9726A20000500g冲击力锤、三轴加速度传感器、电荷放大器、数据采集记录分析系统及PC机等。实验方法为由冲击力锤固定点激励、三轴加速度传感器顺序测取各测点的响应信号。3激振器随机激励试验试验系统见图试验设备包括HEV-100型激振器、力传感器、单轴加速度传感器15只、电荷放大器、迪非公司16通道信号采集分析仪及其软件等。激振点选在振动筛的实际激15只加速度传感器分若干次测取响应信号。2两种试验方法实验模态参数的比较1分析频段的选择按照振动筛所采用的工作频率一般为980rmin,即16.3Hz～25Hz,本振动筛所选用的驱动频率为980rmin。考虑振动筛的启动和停车,下限频率应包括刚体固有频率,一般仅为2Hz～3Hz。由于进料以及物料在筛面上的复杂运动对振动筛的激励,其频带是比较宽的。综合这些因素,将分析频带确定在0Hz～200Hz范围内被认为是比较合理的。图1力锤激励模态试验动态参数测试系统示意图图2激振器模态试验动态参数测试系统示意图2003年增刊1山00Hz～200.00Hz阻尼比:000%～10.000%自由度数2冲击力锤模态试验数据分析冲击力锤单次激励试验提取模态数为14可知,14阶模态稳定性均在97以上,模态阻尼比在0476之间。14阶模态的模态置信度检验(MAC)结果表明:除第13阶、14阶模态之外相关性系数为0.587)其余的MAC值都很小,说明各阶模态的独立性比较好。表1冲击力锤单次激励模态频率Hz)阻尼比88.54118.9584.44129.0914.7019.63161.38111.98176.739861061.049841134.3598412146.8798313135.2397914171.313激振器随机激励试验数据分析激振器随机激励试验提取模态数为22可知,22阶模态稳定性均在98以上,模态阻尼比在00088～0534之间。由模态确信判据AC)矩阵,可得第1213阶模态的MAC738,16阶、17阶模态的MAC674,21阶、22阶模态的MAC4两种试验方法对实验模态分析结果的影响由于冲击力锤的激励能量激励力和作用时间)不容易掌有相当多模态没有被激励出来。相对于冲击力锤,模型振动筛结构偏大,这是模态没有被充分激励出来的另外一个原因。本试验研究中激振器激励方法所提取的模态相对要丰富的多。如果采用力锤激励,激励能量不足的弥补方法是采用力锤多次随机冲击激励,这一点有待于用进一步试验研究来验证。两种激励方法模态频率的比较见表3,两种模态频率的相关特性见图可以看出,两种试验方法对应模态有良好的相关性。除了表3中带下划线的模态之外,其余对应模态之间的频率差值均在1.0Hz以下,可认为是相同模态,这一点已由两种试验方法得到的模态振型图所验证。3由模态振型分析模型振动筛的结构设计缺陷1下横梁的变形特点与结构修改方案下横梁在低频范围内存在较大的振动变形,其中第一阶14Hz)表现为8根横梁整体大幅上下摆动;第二阶表2激振器随机激励模态频率48.7388.8160.6019.18162.13102.4834.1598910146.6298811110.3798812172.1898813135.5198714109.4298615118.1598516159.2398517191.6198518179.999841914.179842062.589842146.319822225.62982图3两组模态频率的相关特性表3两种激励方法模态频率的比较激振器频率力锤频率激振器频率力锤频率14.1714.7012109.4219.1819.6313110.37111.9825.6214118.15118.9534.1534.3515128.69129.0946.3116135.51135.2348.7317146.62146.8760.6018159.2362.5861.0419162.13161.3882.8084.4420172.18171.311088.8188.5421179.99176.7311102.4822191.61械2003年增刊1油耗285g/kW自重124kg,排量1.8L,外形尺寸634546607。4试验规程根据JB3746-84《客车定型试验规程》和《海南汽车试验场汽车产品定型可靠性行驶试验规程》进行三万公里可靠性试1可靠性试验后综合性能变化对480型汽油机按上述条件进行三万公里可靠性试验后,其综合性能见表单位技术要求初试复试初试复试最高车速直接档最小稳定车速直接档从30km/速到400m所需原地起步连续换档加速到60km/所需速度时间 距离 100km 燃油消耗量 100km 机油消耗量 500km 加速燃油消 车速油耗 车速 油耗 时间 四况行驶燃油消耗量 车外加速噪声 车外匀速噪声, 车速50km/ 汽油机怠速污染物测定 CO HC km/ 100kmkm/ 100kmdB( 11520 30 25 900117. 12.57 120. 18600 620 560 670 从试验结果看, 480 型汽油机经过技术改造后, 发动机动 力性能、经济性能、噪声性能、排放性能等综合性能都得以改 善和提高。 2480型汽油机三万公里可靠性数据汇总 480 型汽油机三万公里可靠性数据汇总见表 表2480型汽油机可靠性数据汇总表 致命故障严重故障 一般故障 首次里程km 首次里程km 首次里程km 首次故障 平均里程 km 故障间隔 平均里程 km 3发动机故障统计发动机故障统计见表 序号总成名称 里程km 故障 情况 消除 方法 故障 类别 发动机第一缸火花塞 不工作更换 离合器摩擦片 进气歧管水温感应塞 发动机气门室罩密封条 19 615 上述3万公里可靠性试验结果表明, 两台480 型汽油机工 作安全新闻动态、可靠, 发动机动力性能、经济性能稳定, 发动机噪声、 排放均满足国家标准要求。发动机出现的故障很少, 只有4 且均未发生严重故障、致命故障,特别是1 号发动机没有出现 任何故障缺陷。 三万公里可靠性试验后, 发动机磨损正常,未出