振动流化床干燥机的振型分析

振动的导入使LHZC6/60型振动流化床干燥机成为一种新型的较为成功的改进型流化床干燥机，同时也使整机的受力情况更加复杂，单纯的静力分析已不能满足设计和改进的要求；因此，有必要对LHZC6/60型振动流化床干燥机进行动态分析，而对该机的模态分析则是进行动态分析的前提和基础。利用有限元分析软件ANSYS对简化后的LHZC6/60型振动流化床干燥机进行模态计算，计算该机的前8阶固有频率和振型，了解该机结构各阶主要模态的特性，预测振动流化床干燥机在各种振源下的实际振动响应。
1有限元模型的建立1.1模型的简化构，结构中的加强筋和框架等附属部分较多。如果不进行简化，会给计算和分析带来很大的麻烦。为使计算简单、合理，笔者对干燥机进行简化后的模型如图所示1.2模型的网格划分在有限元分析中，若对该模型作进一步简化，可采用板、梁组合单元对该模型进行网格划分，但这种简化的计算模型将影响求解的精度，特别是对一些重要的局部区域，其模态分析误差较大；另一方面，这种简化对以模态分析为基础的时间历程分析会带来更大的计算误差；因此，针对该模型仅采用壳单元shell63单元来划分网格，这种划分方法较简化后用板、梁结合的划分方法虽产生更多的单元和节点，占用较多的计算机资源，但在一定程度上大大提高了计算精度由于振动流化床干燥机的结构比较复杂（含有孔和尖角），人工划分网格时须将模型划分成许多小块，且由于两侧板中间空心圆管的存在，使得结构的分块更加繁琐，加上模型本身比较庞大，故手动分网的工作量非常大鉴于此，笔者采用ANSYS智能网格划分的方法划分网格，对薄弱环节进行细化的方法来划分该模型。另外，由于实际生产中上箱体孔板槽、物料及其他附属部分的质量对LHZC6/60型振动流化床干燥机的动态特性影响很大；因此应根据质量的等效简化原则，把等效质量均布地加在下箱体的两侧板以提高建模的精度。笔者选用ANSYS单元库中的3DMass21单元来实现质量的等效简化，故在利用ANSYS模态计算时，只对干燥机的前8阶主振型和固有频率进行分柝3振动流化床干燥机模态计算结果分析利用ANSYS计算得到的LHZC6/60型振动流化床干燥机的前8阶固有频率值如表1所示求得的前8阶模态的振型如所示。结合振型图分析如下：表1 LHZC6/60型振动流化床干燥机的前8阶固有频率2振动流化床干燥机的有限元模态计算2.1干燥机的有限元模型求解根据弹性力学有限元法，干燥机振动系统的运动微分方程为其中：M，C，K分别为总体质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；x，x，x分别为结构的加速度向量速度向量和位移向量；x=x1，T；F（t）为结构的激振若无外力作用，即F（t）=0，得到系统的自由振动方程。在求解结构自由振动的固有频率和振型时，阻尼对它们的影响不大，阻尼项可略去，这时无阻尼自由振动的运动方程为其中：k为系统的固有频率。
求解的往复整体振动，即在x-y工作平面作竖直方向的往复平动从（c）可以看出，工作装置中间部分的振幅大，这种振型除了使橡胶弹簧承受较大的交变应力影响其寿命外，同时也使箱座承受较大的弯矩；因此，箱座设计时通常都加一定数量的筋板增大其惯性矩，提高抗弯能力。
2900Hz四阶振型为工作装置在x-；平面内绕z轴的转动从（d）可以看出，该振型造成的危害与三阶振型造成的危害基本相同，也使箱座产生了较大的弯矩。
5=3.053Hz五阶振型为工作装置出现了整体在x-r工作平面内绕y轴的往复转动。从（e）可以看出，该振型对橡胶弹簧的危害较大，影响橡胶弹簧的使用寿命。
6=3.185Hz六阶振型为工作装置绕x轴的转动从（f）可以看出，该振型对箱座和橡胶弹簧的影响较大，同时在每个转动周期结束时振幅大，此时侧板和箱座的接触部位属薄弱环节，设计Hz七阶振型为工作装置在平面内的弯曲振动。从（g）可以看出，工作装置两端的振幅大，两侧板中间部分的弯矩大，属薄弱环节。
/8=3.898Hz八阶振型为工作装置z轴为对称轴两端分别绕z轴作反向的振动。从（h）可以看出，这种振型同样也使箱座承受较大的弯矩，由于两端反向振动，侧板和横筒的焊接部位成为薄弱环节，在加工和制造时应保证焊接质量4结论648Hz，对振动流化床干燥机强度和刚度影响较大，振源易于实现，应注意干燥机的周围各振源的频率与之避开，以免引起共振各方向振动位移相差较小，这说明高阶后各方向振动频率的耦合现象加重，随着阶次的增高，振型变得越来越复杂3）该型干燥机的两侧板和箱座接触部位振幅较大、刚性差，为该机的薄弱环节；箱座在前6阶振型中都承受较大的弯矩，振动较大时应使箱座满足一定的强度要求潘永康。现代干燥技术。北京：化学工业出版社，余伟炜，高炳军。ANSYS在机械与化工装备中的应用叶先磊，史亚杰。ANSYS工程分析软件应用实例祝效华，余志祥。ANSYS工程有限元分析范例精选。北京：电子工业出版社，2004：47-62. p闻邦椿，刘树英，何劲。振动机械的理论与动态设计方法北京：机械工业出版社，2001：104-110.闻邦椿，赵春雨，苏东海，等机械系统的振动同步与控制同步北京：科学出版社，200398-99.闻邦椿，李以农，张义民，等振动利用工程北京：科学出版社，20053-8.陆启韶常微分方程的定性方法与分叉北京：北京航空航天大学出版社，1989182-226.：王得刚，男，1975年1月，博士。主要研宄方向为机械设计及理论。
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