[发明专利]一种振动筛筛面动载荷优化方法

说明书

本发明公开了一种振动筛筛面动载荷优化方法，包括以下步骤：步骤一，选定设计变量，建立实验矩阵；步骤二，进行响应曲面实验；步骤三，建立两个双目标优化模型并求解；获得两组Pareto解集，该解集分别代表高筛面动载荷和低筛面动载荷条件下振动筛筛分效率优化路径；步骤四，计算高筛分效率下筛面动载荷优化空间。本发明能够直接降低筛面动载荷，间接降低筛机整体结构负载，延长筛面和振动筛整机的使用寿命。

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，涉及到振动筛，具体涉及一种振动筛筛面动载荷优化方法。

背景技术

振动筛是利用振子激振所产生的往复旋型振动而工作的。振子的上旋转重锤使筛面产生平面回旋振动，而下旋转重锤则使筛面产生锥面回转振动，其联合作用的效果则使筛面产生复旋型振动。调节上、下旋转重锤的激振力，可以改变振幅。而调节上、下重锤的空间相位角，则可以改变筛面运动轨迹的曲线形状并改变筛面上物料的运动轨迹。

振动筛通过高频振动使颗粒物料按粒度分离，结构简单，生产高效，广泛应用于煤矿、农业、冶金等领域。工业中对筛分性能高、结构性能稳定、使用寿命长的振动筛有巨大需求。

现有技术中存在的主要问题和缺陷包括：

振动筛分过程研究以筛分效率为目标，采用物理实验、理论推导、虚拟仿真等方法从工艺参数、运动形式、筛面结构等方面进行筛分效率优化。但优化时并未考虑到筛面动载荷，这使得筛分效率提高的同时，筛面动载荷并未减小，甚至有可能增大。筛面动载荷过大将直接加速筛面结构腐蚀，间接增加振动筛侧板、辅助梁等结构的负载，导致振动筛整机使用寿命较短而筛面寿命相对更短的不良效果。通过增加辅助梁的手段提高筛面结构性能，虽然能够缓解筛面的应力应变集中，但并不能降低筛面受到的冲击腐蚀以及筛箱和隔振系统受到的作用力，并且还将降低筛面的有效筛分区域，影响筛分效率。

发明内容

针对现有技术中存在在上述问题和缺陷，本发明提供了一种振动筛筛面动载荷优化方法，能够直接降低筛面动载荷，间接降低筛机整体结构负载，延长筛面和振动筛整机的使用寿命。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种振动筛筛面动载荷优化方法，包括以下步骤：

步骤一，选定设计变量，建立实验矩阵；

步骤二，进行响应曲面实验；

步骤三，建立两个双目标优化模型并求解；获得两组Pareto解集，该解集分别代表高筛面动载荷和低筛面动载荷条件下振动筛筛分效率优化路径；

步骤四，计算高筛分效率下筛面动载荷优化空间。

优选地，步骤一中，建立实验矩阵的方法包括：

S11.选取对筛分效率和筛面动载荷影响较大的因素作为设计变量；

S12.确定因素水平，采用中心外切复合方法确定实验矩阵；

S13.对实验矩阵进行预实验检验。

优选地，S11中，设计变量的个数以3-4个为宜；设计变量包括激振参数、筛孔形状、筛面倾角。

优选地，S13中，对实验矩阵进行预实验检验的过程包括以下步骤：

S131.计算实验表中所有实验点中筛面的抛掷指数τ或振动强度K_v；

其中：A表示振动幅值，f表示振动频率，g表示重力加速度，β表示振动方向角，α表示筛面倾角，w表示角频率；

S132.选取实验矩阵中筛面的抛掷指数或振动强度最低的三个实验点进行预实验；