ZKX2448直线振动筛结构共振的双判定
王新文，韩 阳，常圣强，宫三朋，杨 伟
【摘 要】为了准确判断ZKX2448直线振动筛是否发生结构共振，利用INV3018CT型24位高精度数据采集仪与DASP-V10分析软件进行测试分析。首先通过试验模态和工作频率的测试，判定振动筛在近7阶结构固有频率附近工作；然后测出筛机6个测点的振动轨迹，与模态振型相对比确定筛机发生结构共振；最后通过左右侧板6个测点X、Y、Z三向振幅和相位，定量计算筛机变形程度，判断出振动筛易损坏区域，为其选择合理的工况点提供依据。 【期刊名称】煤炭工程 【年(卷),期】2016(048)010 【总页数】4
【关键词】直线振动筛；试验模态；振动轨迹；结构共振；筛机形变
结构共振是指振动筛所受激励的频率与筛箱的某阶结构固有频率相接近时，机体在做刚体运动的同时，其结构本身还发生相同频率的局部变形的现象，该变形往往导致筛机内部产生很大的附加内应力，大大加速了振动筛的疲劳破坏[1，2]。
结构共振是导致筛机寿命降低的主要原因之一，因此对于结构共振的识别判断至关重要。目前，对于振动筛结构共振的研究主要是采用试验模态分析或有限元分析的方法进行固有频率的识别，要求满足结构固有频率避开工作频率10%以上[3，4]，但是此种方法对于共振峰较宽的情况则不太适用。因此，文章提出了结构共振的双判定方法，即试验模态和多点轨迹识别相互印证的方法，并采用该方法对ZKX2448直线振动筛是否发生结构共振进行判断。
1 振动筛简介
ZKX2448振动筛是单电机齿轮强迫同步的直线振动筛，主要由隔振弹簧、筛箱、激振器、电机和胶带轮传动组成，两台箱式激振器由弹簧联轴器联接，从一端出轴并安装胶带轮，振动筛结构如图1所示。 主要技术参数见表1。
该振动筛运行一年来，多次发生断粱和侧帮裂纹现象，初步判断是由结构共振引起的，因此通过振动测试对振动筛是否发生结构共振进行判断。
2 模态及轨迹的测试
2.1 模态测试及结果分析
振动筛是平面对称结构，测点也对称布置，共划分22个测点，测点布置如图2所示。
测试系统如图3所示，6#测点为激励点，用力锤分别敲击该点的X、Y、Z三个方向，力锤内装有YD-12.5T型石英传感器拾取激励信号；6个INV9821型加速度传感器拾取响应信号，用2个三向磁座安装在对称的测点上(1#，10#；2#，11#；……)。一次激励同时拾取两个测点的X、Y、Z方向的6个响应信号，因此8通道数据采集仪需使用7个通道，其中1#通道采集激励(输入)信号，2#至7#通道采集响应(输出)信号。
将采集到的数据导入DASP-V10的模态与动力学分析系统，通过“频响函数计算”、“求脉冲响应函数”、“ERA计算”，得到其前8阶固有频率、阻尼比[5]，计算结果见表2。
前6阶模态为刚体模态，第7阶及以上为结构模态，其中第7阶模态振型如图4所示，在X-Z平面内观察(正视侧板)，两侧板之间存在绕激振器大梁的相对
扭振；在X-Y平面内观察(俯视)，筛机弯曲伴随两侧板对筛梁的拉伸压缩，并且在入料端变形明显[6]。
振动筛工作频率设计为15Hz，第7阶结构固有频率16.92Hz，二者非常接近，但从数值上看满足振动筛设计规范中所要求的固有频率避开工作频率10%以上的规定，因此不能准确的判断振动筛是否发生结构共振。 2.2 轨迹测试及结果分析
对振动筛进行轨迹测试以进一步确定筛机是否发生结构共振，测点布置如图5所示，共6个测点，对称布置。将两个磁座安装在对称测点上，开机待筛机运行平稳后进行数据采集，同时拾取两个测点的X、Y、Z方向的6个加速度信号，平移传感器至所有测点的振动信号均采集完毕。
将采集来的加速度信号进行两次积分得到位移信号，对6个测点18个自由度的位移信号进行频谱分析，所得幅值谱如图6所示，工作频率为15.25Hz，满足设计要求。
将不同方向的位移信号两两合成，得到X-Z、X-Y、Y-Z平面内的振动轨迹，其中X-Z、X-Y平面内6个测点的振动轨迹如图7、图8所示[7]。
齿轮强迫同步振动筛产生的是直线激振力，激振力通过质心附近，机体的运动可认为绕不动点的定轴摆动，如果是刚体平面运动，筛机应该处处是近直线振动，如果发生结构共振其运动轨迹应该呈现第7阶模态振型的特性[8]。从图7可以看出，在X-Z平面内，1#、3#、4#、6#测点轨迹呈现明显的椭圆运动，这与第7阶模态振型中侧板之间的扭振相对应；从图8可以看出，在X-Y平面内，3#和6#测点运动轨迹为椭圆，这与模态振型中入料端严重的弯曲变形相对应，由此断定振动筛并不是平面刚体运动，筛机由于结构共振发生变形。
ZKX2448直线振动筛结构共振的双判定
