振动筛是一种广泛应用于石油、煤炭、冶金、化工、粮食等行业的筛分机械。大多采用带有偏心质量的激振轴回转产生的离心惯性力带动振动筛做周期性的强迫振动。按照激振轴数量的多少,可将振动筛分为单轴振动筛、双轴振动筛和多轴振动筛。按振动筛的振动运动形式分,双轴振动筛可分为双轴普通椭圆振动筛、双轴圆振动筛、双轴直线振动筛、双轴平动椭圆振动筛、双轴特殊轨迹振动筛等。按激振轴的同步方式分可分为强迫同步双轴振动筛和自同步双轴振动筛;按激振轴的工作频率分可将双轴振动筛分为单频振动筛和复频振动筛。 通过对自同步椭圆振动筛动力学研究现状的分析,确定了本文的研究内容为几种新型的自同步椭圆振动筛的动力学。在CNPC项目“GW-S1型振动筛研制”的资助下,本文开展了以下几方面的研究工作,补充和完善了自同步椭圆振动筛的动力学理论体系。 (1)采用分析力学的基本理论,首次建立了等质径积双轴自同步椭圆振动筛较为完整的动力学模型,给出了能够实现平动椭圆的条件,建立了在自同步运转过程中振动筛的自同步条件和稳定条件,给出了稳定运转过程中两激振电机轴间的相位差角的确定方法。 (2)研究偏置式的等质径积双轴自同步椭圆振动筛动力学,建立了该种振动筛的动力学模型,给出了该种振动筛能够实现平动椭圆的条件。 (3)通过对不等质径积双轴自同步椭圆振动筛的研究,建立了一套该种振动筛的同步理论,纠正了前人在研究中存在的问题,并用该理论完成了GW-S1型自同步平动椭圆振动筛的设计,并已经在石油钻井作业中得到较为广泛的应用。 (4)根据双轴自同步振动筛在运转过程中的自追随现象,提出了双轴自同步节能振动筛。通过分析其工作机理,设计了双电机节能控制器,并在试验振动筛上作了室内试验,试验结果表明,节能率可达39.7%,节能效果非常明显。 (5)研究了一种通过直线运动和圆运动的运动合成而实现椭圆运动的三电机激振的振动筛,本文建立了该振动筛的动力学模型,推导出了其实现平动椭圆运动的条件,讨论了直线运动和圆运动间的运动相位差角对振动筛运动的影响,并建立了运动相位差角的计算方法。 (6)运用现代的有限元分析软件ANSYS对GW-S1型振动筛进行了动态静力分析,保证了筛箱等关键部件的强度,同时对参振部分进行了模态分析,得到了其前14阶固有频率,在此基础上,对参振部分进行了动力响应分析,得到了其上特征点的位移、速度、加速度等动力响应。