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洗煤用振动筛静力学分析及横梁结构优化设计研究
洗煤用振动筛静力学分析及横梁结构优化设计研究
摘要：
随着对煤炭品质的不断要求及环境保护的提高，洗煤工艺被广泛应用于煤炭的加工过程中，而振动筛作为洗煤过程中的重要设备，其工作效率、筛分准确度以及设备可靠性等方面，都对煤炭品质的提高产生着重要的影响。针对传统振动筛结构中存在的问题，本文通过静力学分析，并对横梁结构进行优化设计，以提高振动筛的筛分效率及整体性能，为煤炭洗选过程中的设备加工与研究提供一定的参考。
关键词：洗煤；振动筛；静力学分析；横梁结构优化设计
Abstract:
Withtheincreasingdemandforcoalqualityandenvironmentalprotection,coalwashingtechnologyhasbeenwidelyusedinthecoalprocessingprocess.Asanimportantequipmentinthecoalwashingprocess,thevibratingscreenhasimportantinfluenceontheimprovementofcoalqualityintermsofworkingefficiency,screeningaccuracyandequipmentreliability.Therefore,astaticsanalysiswasconductedonthetraditionalvibratingscreenstructure,andanoptimizationdesignwasperformedonthebeamstructuretoimprovethescreeningefficiencyandoverallperformanceofthevibratingscreeninordertoprovidereferencefortheequipmentprocessingandresearchinthecoalwashingprocess.
Keywords:coalwashing;vibratingscreen;staticsanalysis;beamstructureoptimizationdesign
1.绪论
洗煤工艺是指通过物理、化学方法将煤炭中的杂质、灰分和尘埃等物质从煤炭中分离出来，以提高煤炭品质及降低环境污染。其中，振动筛作为洗煤工艺中的重要设备之一，具有筛分效率高、筛分准确度高、结构简单、易维护、使用耐久等优点，广泛应用于煤炭加工领域。传统的振动筛结构主要由筛板、横梁、支座、制动器、振动电机及吊挂等部件构成。但其弊端也十分明显，如振动强度不足、筛分效率低、易产生粉尘、木材结构容易老化等。
因此，进行静力学分析，对振动筛进行结构优化设计，以提高振动筛的筛分效率，增加应力强度，提高振动筛的可靠性是十分必要的。
2.静力学分析
2.1振动筛应力状况
在振动筛工作过程中，通过振动电机的不断激励，使得振动筛进行不断振动，由此产生的惯性力使得煤炭在振动筛上运动，达到对煤炭的筛分作用。在振动筛的工作过程中，其承受的应力主要来源于煤炭的冲击作用和振动筛的强制振动。冲击作用主要来自于煤炭等杂质碰撞振动筛板面造成的应力，而振动作用则来自于振动电机对振动筛的强制振动力造成的应力。
2.2振动筛受力计算
在振动筛的设计过程中，受力计算是十分必要的。振动筛结构可以抽象成一个最大载荷作用下的单自由度系统，并且在系统的周期内单向偏轴向振动。假设振动筛质量为m，振动幅度为x，周期为T，此时系统的周期振动功率为P，则有：
P=(m×x^2)/T
其中，周期T可以通过实际测试的振动筛振动时长和振动次数计算得出。假设振动筛振动的最大加速度值为a，则振动筛受力F可表示为：
F=m×a
在一般情况下，振动筛的几何形状与荷载分布不均匀，此时需要通过数值模拟和仿真技术，对振动筛进行力学分析，以确定其受力状态。
3.横梁结构优化设计
传统振动筛采用的是木材横梁结构，其主要缺陷是在工作过程中容易因煤尘等因素而老化、开裂。同时，横梁结构对筛板的支撑能力也十分有限。为了解决这些问题，我们进行了横梁结构的优化设计。优化设计中结合了材料力学及计算机仿真技术，并依据最大载荷下的振动筛负载特征曲线，选取了高强度的碳素钢材料并采用冷弯成型工艺，将横梁结构进行了重新设计和制造。通过结构仿真分析，确定静载荷下的材料应力分布情况，为横梁结构后续的模拟、分析和优化提供了基础数据，并最终得到了新的横梁结构设计方案。
4.结论
本文通过静力学分析和横梁结构优化设计，对传统振动筛的结构和材料进行了改进，提高了振动筛的运行效率和反应能力，有效地减少了传统木材横梁结构容易老化、开裂等问题，为增强振动筛的可靠性和助力煤炭洗选工艺的提