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    提高振動篩篩網張緊度方法研究

    振動篩是瀝青混合料攪拌設備的重要組成部分之一,其處理能力和篩分效率直接影響到瀝青攪拌設備的生產能力及產品質量,最終影響到瀝青路面的施工質量和壽命。而篩網則是完成篩分過程的主要工作部件,篩網張緊程度直接影響到其使用壽命,且對振動篩的篩分效率和生產率也有一定影響。

    篩網張緊度不足的不利影響包括:①篩網彎曲變形大,應力集中嚴重,篩網松弛易產生二次振動,在交變應力作用下篩網過早破損,造成不小的經濟損失;②篩網彎曲變形影響到篩孔有效透篩面積,使本應該透篩的物料未能透篩,致使篩分效率降低;③篩面凹陷導致物料滯留,阻礙料層向前的運動,最終影響到振動篩的生產率。由此看來提高篩網張緊度,保證篩面平整,可以有效地提高篩網使用壽命,同時也有利于保證振動篩篩分效率和生產率。

    本文通過理論分析建立數學模型,分析得出增大張緊力和減少支撐梁間距可以提高篩面平整程度,并建立篩網有限元模型進行仿真分析驗證理論分析結果。

    張緊篩網的靜力分析瀝青混合料攪拌設備振動篩所用篩網多為正交的鋼絲編織而成,沿篩網縱向均布多根支撐梁作為支撐,可將篩網模型簡化為靜不定的多跨度連續梁。為利于篩上物料向前運動,篩面與水平面是成一定夾角的,篩網自重及物料作用力可分解成平行于篩面和垂直于篩面兩部分,而平行于篩面的那部分作用力對篩網彎曲變形沒有影響,因此我們只考慮垂直篩面的那部分載荷,且假定沿篩網長度方向載荷是均勻的。因篩網張緊后主要承受拉力、壓應力和剪應力相對較小,因此兩支撐之間的那部分篩網可當作兩端承受拉力,中間承受均布載荷,內部只承受拉力的結構形式進行分析。兩支撐梁間篩網 AB段受力如圖 1 所示。以篩網長度方向為 X 軸,垂直于篩面方向為 Y 軸建立二維數學模型,在篩網AB 段上取微元 ds 弧段,其受力如圖 2 所示。由∑X=0 得 Fx=Fx,∑Y=0 得 Fy=Fy+qdx又因為增加支撐數目可減小篩網的最大變形量,使篩網更加平整,同時減小了篩網的最大應力值。同時對比不同支撐數目的篩網的等效應力云圖也可以發現增加支撐數目不僅減小了最大應力值,篩網整體應力也更為均勻,減小了應力集中,改善了篩網的受力狀況。

    當支撐數目由2 增加到 3,或由 3 增加到 4 時,篩網變形量和應力值都有大幅的下降;但當支撐數目為 7 時,再繼續增加支撐數時篩網變形量和應力值減小程度不再那么明顯,而此時篩網變形量已完全滿足使用要求。實際生產中,瀝青攪拌設備振動篩采用分段式篩網,沿振動篩長度方向安裝兩張篩網,每張篩網支撐數目一般為 6 或 7。支撐數目的取值與篩網的長度、篩絲的材料和直徑、載荷大小及平整度要求等因素有關,要綜合以上因素合理選擇。

    張緊力大小對篩網平整程度的影響為研究張緊力對篩網平整程度的影響,將張緊力設為變量,其它條件相同,統一采用 3 支撐形式,對比不同張緊力作用下篩網變形情況和應力大小。張緊力從 1 000N 到 100 000N 間選取不同的取值,在 ANSYS 中進行仿真分析獲得篩網最大變形量和等效應力最大值,將所得數據繪制成曲線如圖 4 和圖 5 所示。隨張緊力不斷增加,篩網變形量不斷減小。曲線斜率隨張緊力不斷減小,說明隨張緊力大小的增加,篩網變形量減小的速率不斷降低。即當張緊力增大到一定范圍后,再繼續增大張緊力對篩網的變形影響不大,且無論張緊力多大,都不可能使得篩面絕對平整,這與理論分析結果是一致的。根據圖 5 曲線不難看出,總體上應力大小隨張緊力的增大而不斷增加。在 1 000~20 000N范圍內時,等效應力增大速率有較小的變化,原因是張緊力較小時,篩網變形量變化較大,由篩網變形產生的那部分應力也有較大變化。當張緊力大于 20 000N 時,篩網內應力主要以張緊拉力引起的拉應力為主,而變形引起的應力則影響很小,因此表現為等效應力與張緊力呈線性關系,曲線在此階段變為直線。

    針對張緊的篩網建立數學模型,理論計算得到篩網彎曲變形量與張緊力大小、支撐梁間距及載荷大小有關。1)增大張緊力和減小支撐間距都可以減小篩網彎曲變形量提高篩面的平整度。2)基于ANSYS建立篩網的有限元分析模型,研究了張緊力大小和支撐間距對于篩網彎曲變形量的影響規律,驗證了理論分析的正確性。3)增加支撐數目可減小篩網彎曲變形量,但當支撐數達到一定值,再繼續增大對篩網變形量的影響不再那么明顯。另外增加支撐數目使篩網受力更為均勻,減小了應力集中。4)增大張緊力也可減小篩網的彎曲變形,但會使得篩網內應力變大。施加張緊力,使篩網承受一定的預應力對提高篩網平整度是有益的,但應小于安全許用值。


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