振动筛结构强度研究的现状

1999年7月第15卷第3期沈　阳　建　筑　工　程　学　院　学　报Journal of Sheny ang A rch .and Civ .Eng .Inst .Jul . 1999Vol .15,No .3

收稿日期　1998-09-18第一作者:38岁,男,副教授,沈阳建筑工程学院基础部,沈阳,110015.振动筛结构强度研究的现状

王正浩　范改燕

摘　要　介绍振动筛在结构强度方面的研究概况及大型振动筛的发展情况,并

对振动筛的发展方向提出看法.

关键词　振动筛;结构强度;振动强度;有限元;

中图法分类号　T D 452

本文在文献〔1〕的基础上,进一步阐述振动筛结构强度的研究现状.

为提高振动筛性能,强化筛分过程,要求选择较大的振动强度.影响振动强度的因素有振动频率和振幅.目前在国外,有些振动筛的振动频率达1500r /min ,振幅的选择也比以前有了提高,双振幅可达12～14mm .美国有的振动筛振动频率选为800r /min ,双振幅选为16mm .由于频率和振幅的提高,大大强化了筛分过程,有效地提高了振动筛性能.但是,由于筛分过程的强化,影响到振动筛使用寿命,所以振动筛承载能力问题日趋突出.我国振动筛使用寿命一般为3～5年,德国和波兰等国一般为5～8年,美国为5年以上,原苏联规定第一次大修前,使用时间为14000～18000h 〔2〕.

1　大型振动筛的发展

为了提高综合经济效益,较大型的选煤厂、选矿厂、采石厂等的建设项目日益增多,因此,发展较大型振动筛提高处理能力是今后努力的目标之一〔3〕.德国在发展中小型振动筛的基础上,研制了规格为5.5m ×10m ,筛分面积达55m 2的大型振动筛;SCHENCK 公司制造了规格为4m ×8.5m ,筛分面积为34m 2,处理能力达800m 3/h 的振动筛;日本研制的H LW 型号振动筛,最大规格为3.6m ×7.5m ,筛分面积为27m 2.还研制了4m ×9.5m ,面积为38m 2的直线振动筛;美国研制了3.7m ×7.3m ,面积为27m 2的直线振动筛,入料粒度可达1m ,属特

重型振动筛.

〔4〕我国自行设计或引进技术生产制造的不同型号较大型振动筛有:

YZ1548圆振动筛,面积为7.25m 2;YK2160圆振动筛,面积为12.6m 2

,处理能力可达720m 3/h ;YAH 2460圆振动筛(引进美国R ·S 公司技术),面积为14.4m 2,处理能力可达1500t /h ;ZDM 2556圆振动筛,面积为14m 2;DDM2056圆振动筛,面积为11m 2,处理能力可达1100t /h ;USK3.60×6.00圆振动筛(引进德国KHD 公司技术),面积为21.6m 2;DF2160等

厚筛,面积为12.6m 2;ZS2160直线振动筛,面积为12.6m 2;ZKX2460直线振动筛(引进美国R ·S 公司技术),面积为14m 2;ZK3675直线振动筛(引进日本神户制钢技术),面积为27m 2;USL4.50×6.50直线振动筛(引进德国KHD 公司技术),面积为27m 2

,处理能力可达

1080t /h ;ZSM2065直线振动筛,面积为13m 2;S LZ4090冷矿筛,面积为36m 2,处理能力为

540t /h ;LZ3090冷矿筛,面积为27m 2;LZX3070冷矿筛,面积为21m 2;SL3090冷矿筛,面积为27m 2;HR3175热矿筛,面积为18.7m 2〔2,5〕.2　振动筛强度研究概况

发展大型振动筛,提高处理能力,强化筛分过程的关键问题之一就是振动筛结构强度问题,影响振动筛寿命的因素很多;振动筛振动强度、结构尺寸和形状,零部件所用材料和制造工艺、物料特性及作业环境等.由于振动筛在较高振动频率下工作,筛箱不仅承受被筛分物料的重量,而且还要承受很大的激振力,因此筛箱的结构要牢固,不但要有足够的强度,还要有足够的整体刚度,使筛箱不致发生变形而损坏.对于大面积的振动筛,这个问题尤为重要〔6〕

.

侧板和横梁是筛箱的主要受力构件,所以振动筛筛箱的强度问题主要是侧板和横梁的强度.关于大型振动筛横梁断裂和侧板产生裂纹疲劳破坏及扭曲,人们已经进行了不懈的研究.

〔7～10〕1975年,韩二中教授首先用结构力学的方法对共振筛的横梁进行了强度分析〔11〕,给出了横梁工作时的内力分布,确定出横梁受力最大的位置,但由于计算条件的限制,只能对横梁作等效的静强度分析.随着计算机的应用,有限元法成为结构力学中十分重要的方法,用有限元法计算筛箱强度,可以减少古典结构力学方法所做的过多的假设和限制,更能反映实际情况,可以得到较为精确的计算结果.

在有限元法的分析计算中,计算单元刚度矩阵和组装总体刚度矩阵是主要问题.振动筛结构的有限元计算模型一般是采用板单元、梁单元和边界元的组合,因为在按照相应节点把各单元拼接成原来结构时,各单元对同一个节点都有它自己的贡献〔12〕.

韩二中教授使用有限元法对筛箱进行了静、动强度的计算,探讨了改变触头座外伸尺寸及筛箱对角主弹簧间隙过大时对筛箱内力的影响.同时指出:实测中出现的工作频率的高次谐波效应,是由于主弹簧的非线性引起的,在计算中乘以非线性动载系数,可以弥补线性静力计算的不足,他不仅提出了按动态计算分析进行结构的设计是振动筛设计的发展方向,而且对振动筛的设计和安装提出了有价值的参数.

由于共振筛维修和调整麻烦,目前已很少在现场使用,而惯性振动筛得到广泛应用,但大型惯性振动筛的结构强度还存在很多问题.由于惯性振动筛以惯性激振器激振,激振力往往高达几十吨,受力情况与共振筛不同.一些学者对惯性振动筛筛箱强度问题做了不少的研究工作.

日本学者对日本生产的宽4m ,长12m ,筛分面积为48m 2的大型惯性振动筛进行了强度分析.利用KASTAN 软件分析得出结论〔13〕:振动筛达到预定转速时,构件无共振点,构件应力值也未发现较大跳动并与实测结果基本吻合,从而肯定了振动筛在筛分作业时是安全可靠的.韩二中教授利用自编程序对规格为2.1m ×6.3m 的直线惯性振动筛的筛箱也进行了强279第3期王正浩等:振动筛结构强度研究的现状