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基于Pro/E与ANSYS的振动筛三维设计及有限元分析

罗乐平  
【摘要】: 振动筛是近20年来迅速发展的一种筛分机械,已广泛应用于采矿、冶金、石化、建筑等工业部门。这类机械是利用振动特性来满足生产中工艺过程和工作过程的要求。工作过程中,复杂的承载条件与长时间的连续工作使得其主要结构的零部件始终承受着恶劣的交变载荷,设备结构的损伤是不可避免的。显然,高可靠性、长寿命、高筛分率振动筛的开发与应用对于提高工业生产部门的经济效益具有直接的作用。 在工程中,传统的方法是:设计人员根据零件的功能要求,先在头脑中形成概念模型,然后以二维工程图的形式表达出来,并凭经验和有关的标准来进行相关的分析。随着计算机软硬件技术的发展,可以通过CAD/CAE技术来完成其设计过程。采用CAD软件对零件的机构进行设计,再用CAE软件对零件进行各种复杂的有限元分析,可以大大减少人力、物力和财力的消耗,并缩短设计周期。 本课题来源于美卓公司进口2YAC2460圆振动筛国产化设计制造,在研究振动筛工作原理的基础上,在Pro/E环境下对整机的所有零件及装配体进行三维建模、工程图的绘制,实现了单一数据库下振动筛整机参数化设计,大大提升了设计效率。同时利用有限元分析技术,在ANSYS环境下建立了振动筛筛框有限元计算模型,并对建模中的问题进行了详细讨论;对筛框等重要部件进行强度分析,直观地得到了筛框的应力分布规律与薄弱环节,为振动筛改进设计提供依据;通过模态分析得到振动筛筛框的多阶固有频率和对应的振型,结果表明结构在稳态工作频率下不会发生共振;通过谐响应分析得到电机—基座系统的幅频响应曲线,分析了振动筛在工作过程中基座的变位移变化情况,为振动筛的安装提供参考;同时,根据振动筛的原理和结构,对振动筛可能存在的故障进行了预测与分析,为振动筛的日常维护和检修提供参考。按照设计图纸与生产工艺的要求,2YAC2460C超重型振动筛试制成功,并在现场安全无障碍运行五个月,可靠性和筛分效率达到了预期效果,设计成果得到了企方的高度认可。 本论文紧贴生产实际,将CAD/CAE应用于重大筛选设备的设计过程,实现了无纸化设计与分析,取得了良好的效果,为振动筛的国产化设计提供了一种较好的方法,对其它类似问题的应用也具有参考价值。


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