大型直線振動篩的疲勞壽命及可靠性評價

章利偉

摘 要：隨著我國經濟的不斷發展，我國的傳統加工業也得到了一定的重視，很多企業和用戶對傳統加工業的機器選型等也越來越重視，對其性能的要求也越來越高，尤其是在新興的土壤修復行業中，企業在土壤預處理中對振動篩性能的穩定和可靠性也有了更新的要求，由此就促進了生產廠家對振動篩抗疲勞性和可靠性的研究和發生，其目的主要是能延長機器的使用壽命以及加強振動篩的機械效率。因此，本文主要針對大型直線振動篩的疲勞壽命及可靠性進行評價和分析。

關鍵詞：土壤修復；預處理；大型直線振動篩；疲勞壽命；可靠性

目前，我國的經濟實力和技術水平都在國際上有了一定的地位，但是相比于發達國家來說，我國目前在研究和分析直線振動篩的抗疲勞性、使用壽命、可靠性以及機械效率上還有所欠缺，甚至相關的研究課題少之又少，絕大多數專家學者更注重直線振動篩的強度問題。因此，為了能夠禰補相關研究上的空缺，本文主要大型直線振動篩為研究對象，分析其工作原理，并采用相關的方法對其抗疲勞性、使用壽命、可靠性以及機械效率進行動態分析，從而為延長機器的使用壽命以及加強振動篩的機械效率提供相關的理論依據和參考意見。

一、直線振動篩的工作原理

（一）直線振動篩

振動篩的類型主要是通過其運動軌跡不同而劃分，主要分為直線振動篩和圓運動振動篩。其中，直線振動篩的主要振動來源于振動電機，當機器在運轉時，篩網上的物料通過電機的振動而被拋起，并在篩面上做直線運動，從而使小于篩孔面積的物料從排礦口排出，進入下一工段，大于篩網面積的物料返回破碎工段繼續加工。另外，振動篩的特點主要有低能耗、結構簡單、易維修等優勢，但其缺點主要是磨損大。

（二）工作原理

直線振動篩也被稱為雙軸慣性振動篩，是慣性振動篩中的一種類型，主要采用雙激振器驅動，因此直線振動篩具有較高的生產效率和篩分效率。其工作原理主要為：當直線振動篩的電動機通過三角皮帶帶動振動篩的主軸進行旋轉時，齒輪在動軸上進行轉動，且兩軸的回轉速度相同，方向相反，因此產生離心慣性力，從而做直線慣性運動，且物料通過振動篩的斜面被排出。[1]

二、振動篩的疲勞壽命以及可靠性的評價

由于直線振動篩在工作的過程中，強度較大、頻率較高，處于連續工作狀態，因此容易產生疲勞裂紋以及斷痕，導致振動篩被破壞，另外，除了產生疲勞裂紋以及斷痕以外，振動篩的工作環境、物料的硬度、振動篩的制造材料、篩體的結構等都是導致振動篩的壽命減短，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

當機器設備的材料、零件以及某些構件在長期的工作下以及交變載荷持續作用下，會導致機器的這些構件產生損傷，其損傷時永久性且不可逆的，也就意味著當材料的強度極限低于材料彈性極限時，機器就會被破壞，產生裂痕。疲勞可靠性是指機器的零部件在相關條件和相關時間內，完成相應的工作而不會產生疲勞失效的概率。

（二）直線振動篩的疲勞壽命分析

對直線振動篩的疲勞壽命進行分析不僅可以更佳科學的設計和改善直線振動篩的設計原理，還能有效的加強直線振動篩的篩分效率和工作效率，使其達到最大的經濟效益。因此，為了能夠更好的對直線振動篩的疲勞壽命進行分析，應當對其的幾何特性、載荷譜以及材料的疲勞屬性進行分析評價。其中，直線振動篩的幾何特征：可以采用建模法，對其應力進行分析，通過利用3D建模的方法，建立相關的幾何模型，從而分析其幾何特性。載荷譜：通過采用動力學軟件以及仿真軟件分析直線振動篩的載荷數據，通過相關的計算研究和分析直線振動篩的應力以及應變信息，從而對振動篩薄弱部分進行改進和完善，大大提高振動篩的抗疲勞性。材料的疲勞屬性：通過查閱大量的相關書籍和數據庫，分析材料的信息，對材料的疲勞屬性進行研究，從而改進振動篩元件的選材，加強振動篩的抗疲勞性。

（三）直線振動篩的可靠性評價

對直線振動篩的可靠性評價的時候，主要分析振動篩的可靠度、可靠壽命、失效概率等。其中，可靠度是指在相應的條件和時間下，振動篩到達規定效率的概率。可靠壽命是指振動篩在到達相應的效率的情況下，其所占用的時間，如果在規定時間內則證明其可靠壽命良好。失效概率也就是常說的不可靠度，也就意味著在相應的條件和時間下，振動篩沒有到達規定效率的概率。

（四）振動篩的疲勞壽命以及可靠性的分析方法

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

（五）直線振動篩疲勞壽命以及可靠性的改進

為了能夠加強直線振動篩疲勞壽命以及提高其工作的可靠性，在對直線振動篩疲勞壽命以及可靠性的改進的過程中，可以通過改變振動篩構件的材質，換成強度、硬度更高的材料，定期對振動篩進行檢修，及時修補振動篩裂痕，加強振動篩的內應力，做好機器的防腐蝕措施，并且在設計振動篩的過程中，要完善振動篩的設計圖紙，對其質量要嚴格把關，工作結束以后，及時清理篩面上的雜物，防止機器被破壞。[2]

綜上所述，大型直線振動篩疲勞壽命以及可靠性主要與其材料彈性、最大應力、使用頻率等有關。為了能夠使大型直線振動篩的疲勞壽命以及可靠性得到提高，就要對其進行相關的技術分析和改進，通過分析與評價不僅可以更佳科學的設計和改善直線振動篩的設計原理，還能有效的加強直線振動篩的篩分效率和工作效率，使其達到最大的經濟效益。

參考文獻：

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

[2]付新華.大型直線振動篩的疲勞及可靠性分析[D].青島科技大學，2011.