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大型振动筛分机动态设计研究背景及意义

作者:宏源振动筛 日期:2013-12-22
    本论文课题来源于国家自然科学基金资助项目“基于超静定网梁结构大型振动筛分机的可靠性研究(50774084)”。
    近年来,随着国民经济的快速增长和技术的进步,冶金、煤炭、矿山、建材、 水电等行业迫切需要处理量大的振动筛进行高效率地筛分、脱水、脱介作业。在煤 炭行业,采煤机械化程度不断的提高和国民经济的发展对煤炭的需求越来越大,使 得煤矿产量日益增加,这对筛分机械处理能力的要求也越来越高 [1,2] 。同时新建选煤 厂和老厂改造,都面临着新的设备选型和更新,尤其在选煤厂重介工艺系统设备中, 筛宽3.0~3.6 m的大型振动筛需求量很大。大型矿井的原煤分级和原煤干法深度筛分 都需要大型振动筛 [3-5] 。同时,筛分机械的大型化可以减少振动筛的使用数量,减少 设备费用和设备管理费用,带来较好的经济效益。因此,研究和制造大型振动筛就 成为一项重要的课题。
    筛分机械的大型化对机械结构的强度和刚度提出了高要求,振动筛分机械结构增 大,对其振动强度的要求也相应增加。筛宽增加一倍,管梁的应变要增加许多倍, 所以,管梁的截面尺寸会迅速增大,这使得地基的动负荷也成倍增加,给机械制造 业带来极大困难 [6,7] 。另外,结构增大后,必然引起筛体的参振质量和所需的激振力 增大,则筛体的动负荷也随即增大,引起筛体结构强度和刚度不足,导致筛体变形 过大、侧板撕裂、横梁断裂、焊缝开裂,严重影响筛分机械的使用寿命 [8-11] 。表 1-1 是国内 24 m 2 以上振动筛分机使用情况的调研和统计分析。国内生产的振动筛使用寿命 一般为 3~5 年,其中大型振动筛一般为 2 年左右,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 14000~18000 h [6-9] 。我国 大型振动筛的设计和制造起步较晚,技术还不够成熟,主要依靠引进国外图纸和技 术 [8] 。由于国外的技术壁垒和国内制造技术和材料的限制,使得国内制造的大型筛 运行情况一直不理想。选煤生产对筛分设备提出了效率高、运行可靠、制造成本低、 减少污染(降低噪音)等方面的要求。而目前我国振动筛分设备的设计水平还不能满 足这些要求,尤其是在运行的可靠性及零部件的使用寿命等方面与国外先进设备相 比还有一定差距。因此,如何提高我国振动筛分设备的设计水平,提高振动筛运行 的可靠性,是我们面临的重要课题。
    目前国内筛分机的设计,一般以常规的设计算法和类比设计方法为主,对振动筛结构强度的研究只作静强度计算和分析,未考虑高阶和局部结构的动态特性影响振动筛筛箱在强大的激振力交变载荷的作用下很容易发生疲劳损坏,经验表明,振动筛的静强度大大满足要求的情况下,筛框也会发生损坏。因此在设计阶段,就需要对振动筛的性能、参数、结构和强度等作详尽的分析,把动力学分析法引入到现代设计中,对大型振动筛的结构动态特性进行分析。通过对结构进行动态设计,开发新型结构的振动筛,适应大型化发展的要求,提高振动筛的稳定性和可靠性,延长其工作寿命。

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