卢鹏飞��

摘要：大型振动筛在使用过程中主要是对物料进行分选，在运行中振动电机安装轴容易出现断裂的问题，本文依据振动电机布置在筛体下的结构形式，分析振动电机安装轴的受力情况，并开展疲劳强度计算，结果显示疲劳强度需要是无法得到满足的，因此需要采取有效措施对振动筛的局部结构进行优化设计与改进。

关键词：振动筛；振动电机；安装轴；断裂

振动电机驱动的振动筛有很多种形式，并且在采矿、机械、化工、食品、粮食等部門有着广泛的应用，振动筛主要是对物料进行去杂、清理、分级等。如今社会经济快速发展，食品行业也呈现出较大的规模，大中型的振动筛也开始设计开发。

一、振动筛结构分析

下图是一种大型的TQLZ180/400型振动筛，主要用于物料的分选，该振动筛的宽度为1.8米，长度为4米，筛的重量超过1000kg[1]。两台振动电机安装在振动筛下部的圆形实心轴上，轴两侧的法兰是通过螺栓与筛体两侧中部耳板相连接。虽然安装轴的轴径有8.9cm，但是在使用过程中还是容易出现断裂的情况。

这种振动筛有双振动电机驱动，是一种单向激振力双轴惯性激振器振动，筛体和振动电机安装轴在工作过程中会承受很多形式的动载荷，进而出现动应力。在时间不断变化下，这些应力也会呈现出周期性的变化。在交变应力的影响下，尽管筛体、振动电机安装轴的最大应力比材料静强度指标低，也无法避免出现疲劳损坏。所以在设计过程中，不能简单地通过静力学方法计算强度，需要明确筛体以及振动电机安装轴的受载情况，然后对弯曲、扭转等组合交变应力下的构件疲劳强度进行计算。

振动筛的结构图

二、振动筛振动电机安装轴的受力情况

为分析本次研究中振动筛振动电机安装轴的受力情况，进行假设说明，具体如下。假设1：对振动电机安装轴自身重量的影响忽略不计。假设2：安装轴的一边是铰链支座，另一边是活动铰链支座的梁，如果筛体和两侧耳板是刚性框架，安装轴两侧法兰通过螺栓与耳板相连接，正常情况下，安装轴的两侧是固定支座。但是在振动筛工作过程中，由于惯性力的作用，筛体在横向上会出现弯曲变形的情况，两个耳板也会出现角变形，所以作出该假设。假设3：无法忽略振动电机的重量。本次研究的TQLZ180/400型振动筛使用的振动电机，单台的质量是135kg，重心线与安装轴线偏距为21.5cm[2]，如果安装轴出现弹性振动，两振动电机的质量造成的脉动动载荷会使安装轴出现扭转振动的情况。假设4：不考虑筛面上物料等因素的影响，本次研究中，振动筛视为线性振动。

依据三个坐标平面分析振动电机安装轴的受力情况，发现三个平面内安装轴会受到力的作用。电机产生的两个激振力集中在安装轴上，也会随时间变化。振动电机会通过力矩的形式将两个轴向的激振力提供给安装轴，力矩大小会出现周期性的变化。

三、振动筛振动电机安装轴的疲劳强度计算

对振动筛振动电机安装轴的受力情况进行分析之后，就需要对其疲劳强度进行计算，通过前面的分析能够知道，在外载荷以及弯矩影响下，安装轴中就会出现弯矩，振动电机自重的影响下，安装轴会出现扭矩。所以需要对两种组合变形进行研究讨论，其一是弯矩扭转组合变形；其二是拉压弯曲与扭转组合变形。

结合疲劳强度条件，在移项变换下获得安装轴疲劳强度公式：

n'ot = n'o nt （n'o ）2 + n2t ≤n

结合设计手册，选择安装轴在受到交变应力影响下的工作安全系数以及许用安全系数。对材料手册进行分析，明确安装轴对应材料的力学性能，比如剪切许用应力值等，结合安装轴尺寸大小，对安装轴的重量进行计算，依据对受力分析获得的力、力矩大小等，利用公式进行计算。然后在对交变应力大小进行计算分析，依据机械手册获得计算公式，并将相关数据代入公式进行计算。最后将获得的数据代入到疲劳强度公式中进行计算，明确安装轴疲劳强度无法达到的条件。

四、振动筛振动电机安装轴断裂处理策略

（一）增加筛体横向抗弯曲刚度

增加筛体横向抗弯曲刚度结构如上图所示，筛体上部、下部增加横向槽型钢件，在筛体底部设置筛体两侧的耳板，每块耳板通过4条加强筋板与筛体牢固连接。

（二）强化安装轴的疲劳强度

要使振动筛振动电机安装轴的抗疲劳强度得到提升，需要将宽度1.8米改为2米，同时对安装轴的材质进行改善，将棒料改为厚壁钢管，通过调质热处理，安装轴的表面使用滚压强化加工。要使振动电机激振力以及交变应力矩对安装轴受载的影响降低，可以将两台电机安装在一起，使其在相同特质的安装板上。除此之外，在保证振动筛工艺效果得到满足的情况下，要科学的选择震荡电机，并对激振力以及振动频率等参数进行科学的确定。

五、结语

对大中型振动筛电机的布置情况进行分析，对电机安装轴进行受力分析，并做好强度计算，明确安装轴出现断裂的原因，通过强度计算可以知道，大型振动筛与强度需要不相满足，需要在设计振动筛时科学的改进，更好的使振动筛振动电机安装轴断裂的情况得到改善和优化。

参考文献：

[1]徐潘，谯国军，李道芬，李克强，张健，张志东.短双电机自同步椭圆振动筛设计[J].钻采工艺，2011，34（03）：7476+117.

[2]韩晓娟，蒲顺川.双振动电机同步振动筛基本参数设计与调整[J].机械设计与制造，2011，（09）：221223.