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振动筛试验模态分析 振动筛技术指标

时间:2020-07-30    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
1 引言

模态参数对于机械系统的故障诊断、结构修改及优化设计、振动噪声控制等许多实际工程领域有着广泛的应用,它是现代工程设计方法中对机械结构进行动力学设计和动力学修改不可缺少的有效工具。随着机械性能和机械效率的提高,出现了机械高速化、大型化、复杂化以及机、电、液综合的趋势。模态分析技术越来越显示出它的重要性和优越性。目前,模态分析技术已日趋成熟和完善,各种实验方法和处理分析手段层出不穷,这对保证各种机械产品和工程结构的高性能指标、高使用安全性、高可靠性起着越来越重要的作用。

某厂家生产的振动筛在投入使用后,近90%的故障发生在结构的同一部位,出现不同程度的裂纹。为了了解此车的动态特性并对其结构进行评价,厂家将此振动筛的振动模态分析作为一项主要的分析评估方法。

2 实验方案和实验设备

由于实验对象体积大、质量大、结构特殊,对同样的激励,测点的响应幅值有很大的差别。而且主要的模态频率较低,系统有一定的非线性。经过对比和优化选择,决定采用多点激励的模态实验方案。实验系统框图如图1所示。


图1 振动筛振动模态实验系统框图

所采用的实验设备如下:

数采前端:DIFA SCADS-X III,一套,比利时LMS公司;
软件系统:CADA-X 3.5E,一套,比利时LMS公司;
加速度传感器:ICP 333B32,31只,美国PCB公司;
力锤:PCB 801,1把,美国PCB公司;
屏蔽电缆:32根(30米),美国PCB公司;
计算机:HP NX6130,一台,HP公司;

3 实验设置

在对振动筛进行模态实验时,由于实验对象体积庞大而且重量也很大,难以利用悬挂的方法模拟自由-自由边界条件。因此,我们采用弹簧垫支撑的方法,来模拟自由-自由边界条件。激励方式的选择关键在于激励系统是否能够提供足够的能量,把感兴趣的频段中的模态全部激发出来。它取决于多种因素,其中包括实验对象的复杂性、信号对实验对象的结构系统误差和方差的敏感性、实验对象结构系统的线性或非线性、激励信号的可控性以及所要求的测量精度等。结合实验对象的情况,激励方式采用力锤激励。

对结构进行激振试验前,首先在结构上选取坐标系统,然后根据结构特点选取能直接反映结构振动特性的点。因为在振动节点上时传感器将采集不到信号,会导致试验失败,所以在选点前对结构可能的振动情况有个粗略的估计,并且要保证足够的测试点密度。测点布置、测点数量的选择还应考虑到以下两方面的要求:能够明确显示在试验频段内所有模态的基本特征及互相间的区别;保证所关心的结构点,都在所选的测量点之中。为提高信噪比,测点不应选在各阶振型节点附近。根据以上原则,在模态试验中在试验对象上选择了31个测试点。测点布置如图2所示。


图2 振动筛模态测试的测点分布图

加速度传感器采用蜂腊安装,按测试方向要求用蜂蜡将其粘贴于测点位置上,并用胶带纸加固,同时把信号电缆逐段用胶带纸粘在振动筛上加以固定,防止其相对运动产生噪声。由于数采前端通道数所限,实验过程中,调整传感器方向以获取各测点各向振动信号。

4 数据采集和实验结果分析

4.1数据采集

由于结构上的原因,不能对一个激励点进行三个方向的激励,需要采取多点分方向激励。根据对测试对象结构特点的分析,选取对象上不同位置的五个点作为激励点(11、16、25、27、31),对激励点11进行水平(X向)激励,激励点16进行水平(Y向)和垂直(Z向)激励,激励点25进行水平(Y向)激励,激励点27进行水平(X向)和垂直(Z向)激励,激励点31进行水平(X向)激励,这样做的目的也是为了确保每个方向都至少有两个激励点,从而避免遗漏模态。

采样频率为512HZ,频线数为2048,频率分辨率为0.25,对力信号加指数窗,对响应信号加Hanning窗处理,并且对信号进行8次平均以消除噪声污染的影响。并且每次移动传感器时均重新对整个系统进行标定以减少系统误差。实验得到的力谱、FRF函数及相干函数图如图3~图5所示。


图3 激励力谱图


图4 某点FRF函数图


图5 某点的相干函数图

从力谱在所选频带内大致保持相同的量级且比较平直,得知在激励过程中状态比较稳定;相干函数幅值主体部分都在0. 95以上,而小于0.95的部分则可能是由于此处频率为结构系统共振频率或反共振频率,可以得知试验数据是可信的。从FRF函数峰值较为明显,可知激励已经很好的把结构的模态频率激励出来,测试效果较好。

4.2 实验结果分析

为了能准确地进行参数识别,利用CADA-X系统能提供多种参数识别方法的优点,分别对测得的数据进行峰值法、多参考点时域法、多参考点频域法等多种方法进行粗略估计,了解振动筛模态频率的大致分布情况后,最后采用多参考点时域法进行参数识别。试验分析中,为了能更准确的计算、更直观的观察,我们采取了对三个方向激励和响应分别分析的方法,并进行对比验证。试验得到的模态参数结果如表1所示。

表1 识别出的振动筛三个方向各阶模态参数及阻尼比

从各个方向的模态参数对比来看,振动筛X、Y、Z三个方向的前四阶模态频率基本相同;Z方向的模态相对密集一些。观察各个方向的模态振型图,可以发现X向和Y向的模态振型图比较理想,各点的振动正常;在Z向的模态振型图中(图6)我们发现测点3的振动与其他点不同,从第二阶模态振型到第十一阶振型,测点3的Z方向振动都很异常,而且幅值较大,在实际使用过程中很难避免出现谐振,容易造成结构损伤。这与投入使用后经常出现故障的部位相同,实验结果与实际相吻合。


第二阶模态振型图


第四阶模态振型图
图6 振动筛Z向激励Z向响应时的部分振型图

5 结语

通过对振动筛的实验模态分析我们可以发现,振动筛的模态频率主要集中在低频,各向模态阶数有所差异,但相同模态频率处误差较小。在Z向激励Z向响应的模态振型图中我们发现测点3的Z方向振动很异常,从第二阶模态振型到第十一阶振型,频率范围很宽,而且幅值较大,在实际使用过程中很难避免出现谐振,这对振动筛的正常工作是非常不利的,容易造成结构损伤。这也是振动筛在投入使用后,近90%的故障发生在结构的同一部位的原因。因此,应进行结构修改,加强其刚度设计或采取措施防止谐振时应力集中,以避免断裂故障。
振动筛堵塞原因分析

    也许是因为筛分的物料颗粒是不同规则的,因此,堵塞原因也是多种多样的。为有效地防止振动筛筛网堵塞,应针对筛孔堵塞原因采取措施。

    振动筛在正常运转时,由于物料的种种特性,形状不同会产生各种形态的筛孔堵塞。

    堵塞的原因主要有如下几点:

    含有大量接近分离点的粒子;

    物料含水量较高;

    球形粒子或者对筛孔具有多接触点的物料;

    会发生静电;

    物料具有纤维质的物料;

    片状颗粒较多;

    编织筛网丝经过粗;

    橡胶筛网等较厚的筛网,孔形设计不合理,没有达到上小下大,而使颗粒卡住。因为需要筛分的物料颗粒大部分是不规则的,因此,堵塞原因也是多种多样的。

    为有效地防止振动筛筛网堵塞,应针对上述筛孔堵塞原因采取措施:

    当物料粒度较细、泥质含量较多、且筛分粒度较小时,水分对筛网的堵塞就起决定性的作用。

    当物料中水分大于5%时,如果无条件对物料进行干燥,应对筛面、筛孔作针对性选择。

    当水分大于8%时,应采用湿式筛分。

    对片状颗粒较多的物料,则需要改变物料破碎方式及不同破碎方式流程的粒度搭配。

    合理调节筛网张紧力是减少筛网堵孔的一种有效方法,合理的张紧力使筛网同支撑樑产生轻微的二次振动;

    从而有效降低堵孔现象的发生,具体做法是,把张紧钩做成恒力张紧机构,即在张紧螺栓上加装弹簧。

标签: 振动筛
振动筛 振动筛堵塞原因分析_振动筛



    现阶段适用的钼粉振动筛筛分设备可满足筛分环节的正常运行,但操作过程中难免会出现物料混杂、给料不均匀等情况,影响钼粉筛分效率。


    此外,物料的飞扬易导致环境污染及回收率降低,在小粒度钼粉或大目数筛网的筛分过程中会出现清网次数过多、粘附堵网等情况,增加劳动强度的同时有效改善物料飞扬的情况。


    因此,为了在提升振动筛筛分效率和产品品质的前提下,zui大程度减少筛网的堵塞情况,?建议使用超声波振动筛对钼粉进行筛分。

 


    钼粉的的特点介绍:


    钼粉属稀有金属粉末,钼粉应用行业广泛。


    小粒度钼粉颗粒易形成富集、搭桥现象,就是我们常说的钼粉具有“粘附性“;


    这种类型的钼粉通过振动筛进行筛分时,易形成密实粘连的状态从而堵塞振动筛筛孔,使透筛率降低;


    团聚是指钼粉颗粒通过表面张力或固体的键桥作用形成更大的颗粒,即团聚体。


    团聚钼粉的颗粒外观不規则,严重影响振动筛透筛率及产品质量。


    正是由于钼粉的吸附和团聚性质,如果不能得到很好的解决;


    会随之造成非常严重的无法过筛、效率低下、筛分精度不尽人意等恶劣情况。


    因此在挑选筛分钼粉的振动筛的时候,振动筛的筛分效率和清网能力必须做首要考虑。


    影响钼粉振动筛筛分效率的主要因素:


    钼粉的流动性、粒形貌及粒度分布组成等性质在使用大目数振动筛进行筛分时对筛分效率的影响十分明显;


    此外,钼粉筛分效率还取决于振动筛筛网的有效面积、筛面的材料以及筛孔尺寸。


    振动筛筛孔形状也是决定透筛率的因素之一。


    圆形筛孔过筛的筛下物粒度较小,而长方形筛孔的有效筛面大,筛面质量轻,生产能力大;


    同时透过筛孔的钼粉粒度大于透过名义尺寸相同的圆形和正方形筛孔的钼粉粒度。


    振动电机的合理选取是影响振动筛筛分效果的关键因素。


    一般来说,对于粒度较大的钼粉选用较大的振幅和较低的振频;对于粒度较小的钼粉选用较小的振幅和较高的振频。


    另外,给料的均匀性对于钼粉的筛分过程影响也很大,若给料过多,会加重振动筛筛面的负荷,降低筛分效率,加快筛网破损频率。


    挑选钼粉振动筛的要点:


    鉴于这些情况,挑选适合筛分钼粉的振动筛英应该从以下几个方面入手:


    (1)该振动筛设备能够促使钼粉颗粒迅速沿筛面移动,以提高生产效率;


    (2)该振动筛设备能够保证透过筛孔的细颗粒钼粉与筛面有足够的接触机会;


    (3)该振动筛设备能够促使钼粉强烈翻动,有助于其去向穿透;


    (4)该振动筛设备能够有效防止粗大钼粉颗粒团聚,有助于细颗粒钼粉通过。


    超声波振动筛的工作原理是:


    附加在筛网上的超声振动波(机械波),使超微细粉体接受巨大的超声加速度,从而抑制粘附、摩擦、平降等堵网因素,提高筛分效率和清网效率。







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