基于ADAMS的圆振动筛运动特性仿真分析

DOI:10.13436/j.mkjx.2013.04.118

第34卷第04期2013年04月

煤矿机械

CoalMineMachinery

Vol.34No.04Apr.2013

问题探讨

基于ADAMS的圆振动筛运动特性仿真分析

周靖皓1，周毅钧1，张欢乐

2

（1.安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南232000；2.南京林业大学信息科学技术学院，南京210000）

要：以圆振动筛为研究对象，运用三维建模软件Pro/E进行机构仿真模型的建立。导入多

刚体力学软件ADAMS中。对模型进行运动学仿真分析，得到其位移、加速度随时间变化的轨迹等数据。改变激振器转速和偏心块质量，分析两者对筛机筛分能力的影响。为同类产品的改进和优化提供帮助。

关键词：ADAMS；仿真分析；圆振动筛；Pro/E中图分类号：TD452文献标志码：A文章编号：1003－0794（2013）04－0101－03

摘

SimulationAnalysisofCircularVibratingScreenMotionBasedon

ADAMS

ZHOUJing-hao1，ZHOUYi-jun1，ZHANGHuan-le2

（1.AnhuiUniversityofTechnologySchoolofMechanicalEngineering,Huainan232000，China；2.NanjingForestry

UniversityCollegeofScienceandTechnology,Nanjing210000，China）

Abstract:Basedonthecircularvibratingscreenforstudy,themodeisestablishedfor3DmodelingsofwarePro/Eforsimulationofmechanismandtoimportmult-bodydynamicssoftwareADAMS.Thedisplacement,accelerationandotherimformationofthescreenareobtainedbysimulations.Changeexciterspeedandqualityoftheeccentricblocktoanalyzetheimpactofbothscreenmachinescreeningcapacity.Helpfortheimprovementandoptimizationofsimilarproducts.Keywords:ADAMS;simulationanalysis;circularvibratingscreen;

Pro/E1

圆振动筛的组成部分与工作原理

圆振动筛做圆形运动，是一种多层数、高效新型振动筛。圆振动筛采用筒体式偏心轴激振器及偏块调节振幅，物料筛淌线长，筛分规格多，具有结构可靠、激振力强、筛分效率高、振动噪音小、坚固耐用、维修方便、使用安全等特点，该振动筛广泛应用于矿山、建材、交通、能源、化工等行业的产品分级。

圆振动筛是由激振器、筛箱以及弹性元件组成，其中筛箱包括侧板、筛网、梁等部件。激振器两侧是偏心块，当电机带动激振器振动时，由于偏心块的惯性带动整个筛箱的振动。如图1所示为简易的大型圆振动筛模型，筛箱通过前后4个支座的支撑，筛面与地面成20°。筛箱和支座之间通过橡胶弹簧连接，共有8个橡胶弹簧，为了使筛箱的振动效果更好,在两侧筛板之间有10根空心柱连接。当振动筛左侧的电动机开启时，由于皮带的带动，振动器开始运转，带动偏心块转动，从而带动整个筛机工作。

电动机选择的型号是Y225s-4型三相异步电动机，功率是37kW,电压380V,电流70A，转速

1480r/min，因为电机是通过皮带将转速传递给

激振器的，所以根据传动比可知激振器的转速为

880r/min。

橡胶弹簧选用的是外径220mm，内径50mm，高220mm橡胶环，其刚度系数

C＝ALEa/h=480N/mmAL＝π［（D/2）2-（d/2）2］

式中D、d———弹簧外径和中心孔径，mm；

——橡胶的拉压弹性模量，Ea—

Ea＝iG＝3.6（1+1.65S2）G——橡胶的剪切弹性模量，G—

G＝0.117e0.034Hs

——橡胶弹簧的邹氏硬度，一般为Hs＝Hs—

40～70，常用Hs＝45～50；——形状系数，S＝（D－d）/（4h）。S—

橡胶弹簧的最大变形量Δh＝（4～6）mm，对于小型筛Δh＝14mm。

（2）模型的导入

运用Pro/E建立模型，创建筛箱、振动器、前支

座、后支座等振动筛的简易模型，由于筛箱的各部分连接是采用焊接的，所以这里近似地认为筛箱是一个整体。在Pro/E里对各模型进行装配（为了方便，将驱动轴和振动器画为一个整体装配好后的模

图1圆振动筛的模型

2圆振动筛的动力学分析主要参数的选定

第34卷第04期基于ADAMS的圆振动筛运动特性仿真分析———周靖皓，等

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Vol.34No.04

ADAMS进行运动仿真，并进行分析。

将模型导入ADAMS后，对模型添加约束和驱动，在4个支座与地面之间添加固定约束，支座与

筛箱之间添加拉压弹簧约束和轴套力约束，弹簧的刚度系数为480N/mm，阻尼系数为0.16N·s/mm，然后在筛箱的z方向和x方向添加轴套力约束。在筛体所处的环境中添加重力约束，重力大小为

加速度/mm·s-2

型如图1所示。装配好各零件后，将模型保存为

Parasolid（*.x_t）格式，然后将整个装配模型导入

8750

2500

0-3750

-10000

10.0

20.030.040.050.0

时间/s

图4筛箱在y方向上的加速度与时间的关系

9800kg/m，材料密度为7800kg/m。激振器与筛箱

3

3

-1990

之间添加转动副约束，要注意的是，转动副约束是激振器相对于筛箱转动的，所以转动副相对于筛箱转动的mark点是要建立在筛箱上的。如图2所示为模型添加约束后的图形。进行运动仿真时，筛箱会整体向下运动，这说明重力约束添加成功，否则系统会提示错误，重力约束必须重新约束。

位移/mm

-2010

-2030

-2050

1810.00

-2070

10.0

17.5

时间/s

25.032.540.0

图5

加速度/mm·s-2

筛箱在z方向上的位移与时间的关系

7500

图2添加约束后的模型

-7500

3模型的仿真

运行ADAMS-view模块，驱动轴的驱动速度为

880r/min，将驱动轴建立为相对于筛箱的转动，然后进行运动仿真即可。不过在仿真运动前要算出弹簧的预载荷。在不添加驱动的情况下，运行整个模型，运行结束后，调出各弹性元件的受力情况就可以知道弹性元件上应该添加的预载荷大小，在运行整个模型前，将预载荷添加到弹性元件上就行。接下来就是运行模型，设置运动时间为50s，步数为1000步，从而得出整个筛箱在各方向上的位移、加速度图像。如图3、图4所示为筛箱在y方向上（也就是上下方向）的位移与时间的关系和加速度与时间的关系，如图5、图6所示为筛箱在z方向上（也就是前后方向上）的位移与时间和加速度与时间的关系，由于筛箱左右方向的运动很小，所以这里不做考虑。