基于ANSYS建模的菌袋分離機中切碎分離器的模態分析

摘要：應用Solidworks軟件對菌袋分離機的核心工作部件切碎分離裝置進行建模，建模后采用ANSYS有限元軟件對其模態分析，求解出切碎分離裝配體前6階的固有頻率和振型，為避免共振和選擇外部激勵提供有效數據，同時也可為工作部件設計出合理支撐位置，對機器進一步優化。

關鍵詞：切碎分離裝置；模態分析；優化

中圖分類號：S226.5 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）02-0478-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.02.054

菌棒是為生產食用菌提供肥料和生長環境的基體，其外部包有一層塑料薄膜。中國是食用菌生產大國，每年會生產大量的食用菌，自然也會產生大量的廢菌棒。廢菌棒內含有大量的雜菌，處理不當容易導致環境污染。菌棒是用棉子殼或木屑、動物的糞便等而制得，所以含有大量有機質。近年來，對廢菌棒進行了回收，合理地處理后再次利用，不僅減少了對環境的污染，而且節約了能源[1-4]。

廢菌棒的處理，首先是將外部的塑料薄膜與其分離，該功能的實現是由菌袋分離機來完成。而菌袋分離機中最重的組件是切碎分離裝置，直接影響分離效果，因此有必要研究設計功耗低、可靠性高、工作穩定的機器，對其進行模態分析，確定設計機械部件的振動特性，對機器進行合理的改進，從而提高機器工作時的可靠性與穩定性[5-11]。

1 切碎分離裝配體模型的建立

根據菌袋分離機切碎分離裝置的設計參數，利用三維繪圖軟件Solidworks對切刀、分離輥、主軸進行建模，并將其組裝。在滿足分析要求的前提下，為了減少計算的工作量和求解時間，忽略模型中尺寸較小且對結果影響不大的倒角和圓角，對簡化后的零件再進行裝配。裝配體三維模型如圖1所示。

3 結論

1）在對菌袋分離機中轉子部件即切碎分離裝置的模態分析結果可以看出，振動對分離輥的變形影響最大，對切刀與主軸影響相對較小。

2）在模態分析前6階的固有頻率中，最大值為115.063 Hz，最小值為105.542 Hz，只要主軸的轉速不在此區間（6 332.52～6 903.78 r/min），就可避免共振發生，而分離機的轉速遠低于此區間中的最小值。

3）分析中可看出主軸兩端的影響最小，因此，可將對機器的支撐設計選在此處。

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