大型直線(xiàn)振動(dòng)篩的疲勞壽命及可靠性評(píng)價(jià)

章利偉

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的傳統(tǒng)加工業(yè)也得到了一定的重視，很多企業(yè)和用戶(hù)對(duì)傳統(tǒng)加工業(yè)的機(jī)器選型等也越來(lái)越重視，對(duì)其性能的要求也越來(lái)越高，尤其是在新興的土壤修復(fù)行業(yè)中，企業(yè)在土壤預(yù)處理中對(duì)振動(dòng)篩性能的穩(wěn)定和可靠性也有了更新的要求，由此就促進(jìn)了生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)振動(dòng)篩抗疲勞性和可靠性的研究和發(fā)生，其目的主要是能延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命以及加強(qiáng)振動(dòng)篩的機(jī)械效率。因此，本文主要針對(duì)大型直線(xiàn)振動(dòng)篩的疲勞壽命及可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。

關(guān)鍵詞：土壤修復(fù)；預(yù)處理；大型直線(xiàn)振動(dòng)篩；疲勞壽命；可靠性

目前，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)水平都在國(guó)際上有了一定的地位，但是相比于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)目前在研究和分析直線(xiàn)振動(dòng)篩的抗疲勞性、使用壽命、可靠性以及機(jī)械效率上還有所欠缺，甚至相關(guān)的研究課題少之又少，絕大多數(shù)專(zhuān)家學(xué)者更注重直線(xiàn)振動(dòng)篩的強(qiáng)度問(wèn)題。因此，為了能夠禰補(bǔ)相關(guān)研究上的空缺，本文主要大型直線(xiàn)振動(dòng)篩為研究對(duì)象，分析其工作原理，并采用相關(guān)的方法對(duì)其抗疲勞性、使用壽命、可靠性以及機(jī)械效率進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，從而為延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命以及加強(qiáng)振動(dòng)篩的機(jī)械效率提供相關(guān)的理論依據(jù)和參考意見(jiàn)。

一、直線(xiàn)振動(dòng)篩的工作原理

（一）直線(xiàn)振動(dòng)篩

振動(dòng)篩的類(lèi)型主要是通過(guò)其運(yùn)動(dòng)軌跡不同而劃分，主要分為直線(xiàn)振動(dòng)篩和圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩。其中，直線(xiàn)振動(dòng)篩的主要振動(dòng)來(lái)源于振動(dòng)電機(jī)，當(dāng)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，篩網(wǎng)上的物料通過(guò)電機(jī)的振動(dòng)而被拋起，并在篩面上做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從而使小于篩孔面積的物料從排礦口排出，進(jìn)入下一工段，大于篩網(wǎng)面積的物料返回破碎工段繼續(xù)加工。另外，振動(dòng)篩的特點(diǎn)主要有低能耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維修等優(yōu)勢(shì)，但其缺點(diǎn)主要是磨損大。

（二）工作原理

直線(xiàn)振動(dòng)篩也被稱(chēng)為雙軸慣性振動(dòng)篩，是慣性振動(dòng)篩中的一種類(lèi)型，主要采用雙激振器驅(qū)動(dòng)，因此直線(xiàn)振動(dòng)篩具有較高的生產(chǎn)效率和篩分效率。其工作原理主要為：當(dāng)直線(xiàn)振動(dòng)篩的電動(dòng)機(jī)通過(guò)三角皮帶帶動(dòng)振動(dòng)篩的主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪在動(dòng)軸上進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，且兩軸的回轉(zhuǎn)速度相同，方向相反，因此產(chǎn)生離心慣性力，從而做直線(xiàn)慣性運(yùn)動(dòng)，且物料通過(guò)振動(dòng)篩的斜面被排出。[1]

二、振動(dòng)篩的疲勞壽命以及可靠性的評(píng)價(jià)

由于直線(xiàn)振動(dòng)篩在工作的過(guò)程中，強(qiáng)度較大、頻率較高，處于連續(xù)工作狀態(tài)，因此容易產(chǎn)生疲勞裂紋以及斷痕，導(dǎo)致振動(dòng)篩被破壞，另外，除了產(chǎn)生疲勞裂紋以及斷痕以外，振動(dòng)篩的工作環(huán)境、物料的硬度、振動(dòng)篩的制造材料、篩體的結(jié)構(gòu)等都是導(dǎo)致振動(dòng)篩的壽命減短，可靠性降低的主要原因。

（一）疲勞壽命以及疲勞可靠性的基本概念

當(dāng)機(jī)器設(shè)備的材料、零件以及某些構(gòu)件在長(zhǎng)期的工作下以及交變載荷持續(xù)作用下，會(huì)導(dǎo)致機(jī)器的這些構(gòu)件產(chǎn)生損傷，其損傷時(shí)永久性且不可逆的，也就意味著當(dāng)材料的強(qiáng)度極限低于材料彈性極限時(shí)，機(jī)器就會(huì)被破壞，產(chǎn)生裂痕。疲勞可靠性是指機(jī)器的零部件在相關(guān)條件和相關(guān)時(shí)間內(nèi)，完成相應(yīng)的工作而不會(huì)產(chǎn)生疲勞失效的概率。

（二）直線(xiàn)振動(dòng)篩的疲勞壽命分析

對(duì)直線(xiàn)振動(dòng)篩的疲勞壽命進(jìn)行分析不僅可以更佳科學(xué)的設(shè)計(jì)和改善直線(xiàn)振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)原理，還能有效的加強(qiáng)直線(xiàn)振動(dòng)篩的篩分效率和工作效率，使其達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，為了能夠更好的對(duì)直線(xiàn)振動(dòng)篩的疲勞壽命進(jìn)行分析，應(yīng)當(dāng)對(duì)其的幾何特性、載荷譜以及材料的疲勞屬性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。其中，直線(xiàn)振動(dòng)篩的幾何特征：可以采用建模法，對(duì)其應(yīng)力進(jìn)行分析，通過(guò)利用3D建模的方法，建立相關(guān)的幾何模型，從而分析其幾何特性。載荷譜：通過(guò)采用動(dòng)力學(xué)軟件以及仿真軟件分析直線(xiàn)振動(dòng)篩的載荷數(shù)據(jù)，通過(guò)相關(guān)的計(jì)算研究和分析直線(xiàn)振動(dòng)篩的應(yīng)力以及應(yīng)變信息，從而對(duì)振動(dòng)篩薄弱部分進(jìn)行改進(jìn)和完善，大大提高振動(dòng)篩的抗疲勞性。材料的疲勞屬性：通過(guò)查閱大量的相關(guān)書(shū)籍和數(shù)據(jù)庫(kù)，分析材料的信息，對(duì)材料的疲勞屬性進(jìn)行研究，從而改進(jìn)振動(dòng)篩元件的選材，加強(qiáng)振動(dòng)篩的抗疲勞性。

（三）直線(xiàn)振動(dòng)篩的可靠性評(píng)價(jià)

對(duì)直線(xiàn)振動(dòng)篩的可靠性評(píng)價(jià)的時(shí)候，主要分析振動(dòng)篩的可靠度、可靠壽命、失效概率等。其中，可靠度是指在相應(yīng)的條件和時(shí)間下，振動(dòng)篩到達(dá)規(guī)定效率的概率?？煽繅勖侵刚駝?dòng)篩在到達(dá)相應(yīng)的效率的情況下，其所占用的時(shí)間，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)則證明其可靠壽命良好。失效概率也就是常說(shuō)的不可靠度，也就意味著在相應(yīng)的條件和時(shí)間下，振動(dòng)篩沒(méi)有到達(dá)規(guī)定效率的概率。

（四）振動(dòng)篩的疲勞壽命以及可靠性的分析方法

在分析振動(dòng)篩的疲勞壽命的過(guò)程中，主要采用的方法為多軸疲勞分析的臨界平面法，該方法主要根據(jù)材料的疲勞破壞度，將其分為三種準(zhǔn)則，其中包括應(yīng)力、應(yīng)變以及能量準(zhǔn)則，根據(jù)以上準(zhǔn)則，分析振動(dòng)篩的疲勞裂紋的程度，從而對(duì)振動(dòng)篩的壽命進(jìn)行估算，并給出相應(yīng)的疲勞壽命。在分析振動(dòng)篩的可靠性過(guò)程中，主要采用的方法為模型建立，其最常見(jiàn)的模型為應(yīng)力與強(qiáng)度的干涉模型，其原理主要是根據(jù)全新的材料和零部件在投入生產(chǎn)使用的過(guò)程中，隨著強(qiáng)度的降低，其應(yīng)力與強(qiáng)度的干涉面積就會(huì)振動(dòng)，與之呈反比。

（五）直線(xiàn)振動(dòng)篩疲勞壽命以及可靠性的改進(jìn)

為了能夠加強(qiáng)直線(xiàn)振動(dòng)篩疲勞壽命以及提高其工作的可靠性，在對(duì)直線(xiàn)振動(dòng)篩疲勞壽命以及可靠性的改進(jìn)的過(guò)程中，可以通過(guò)改變振動(dòng)篩構(gòu)件的材質(zhì)，換成強(qiáng)度、硬度更高的材料，定期對(duì)振動(dòng)篩進(jìn)行檢修，及時(shí)修補(bǔ)振動(dòng)篩裂痕，加強(qiáng)振動(dòng)篩的內(nèi)應(yīng)力，做好機(jī)器的防腐蝕措施，并且在設(shè)計(jì)振動(dòng)篩的過(guò)程中，要完善振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)其質(zhì)量要嚴(yán)格把關(guān)，工作結(jié)束以后，及時(shí)清理篩面上的雜物，防止機(jī)器被破壞。[2]

綜上所述，大型直線(xiàn)振動(dòng)篩疲勞壽命以及可靠性主要與其材料彈性、最大應(yīng)力、使用頻率等有關(guān)。為了能夠使大型直線(xiàn)振動(dòng)篩的疲勞壽命以及可靠性得到提高，就要對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)分析和改進(jìn)，通過(guò)分析與評(píng)價(jià)不僅可以更佳科學(xué)的設(shè)計(jì)和改善直線(xiàn)振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)原理，還能有效的加強(qiáng)直線(xiàn)振動(dòng)篩的篩分效率和工作效率，使其達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]張則榮，樊智敏，王永巖.大型直線(xiàn)振動(dòng)篩的疲勞壽命及可靠性分析[J].煤炭學(xué)報(bào)，2014，39（S1）：257-261.

[2]付新華.大型直線(xiàn)振動(dòng)篩的疲勞及可靠性分析[D].青島科技大學(xué)，2011.