隨著螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷提高,，為了安全可靠地工作,，螺旋輸送機(jī)不僅要滿足靜力學(xué)性能要求,，還要有良好的動(dòng)力學(xué)性能,。螺旋軸作為螺旋輸送機(jī)的關(guān)鍵部件,，其動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)劣對(duì)整機(jī)的動(dòng)態(tài)性能起著非常重要的影響,。利用有限元方法在螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真可有效縮短產(chǎn)品研發(fā)周期,，降低研發(fā)成本,。為研究螺旋輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)特性,，運(yùn)用Abaqus軟件對(duì)螺旋軸進(jìn)行穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，分析結(jié)果可為螺旋軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供理論參考,。 
１穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析簡(jiǎn)介 
穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析是指在用戶指定頻率內(nèi)的諧波激勵(lì)下,，計(jì)算結(jié)構(gòu)響應(yīng)的振幅和相位，得到的結(jié)果是在頻域上的,。Abaqus軟件-有直接穩(wěn)態(tài),、模態(tài)穩(wěn)態(tài)以及子空間穩(wěn)態(tài)三種分析方法，運(yùn)用模態(tài)穩(wěn)態(tài)方法對(duì)螺旋軸進(jìn)行穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,。系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧激振力作用下振動(dòng)時(shí),，結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析基本方程。 
２螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 
無(wú)軸螺旋輸送機(jī)的結(jié)構(gòu),，它由軸承,、端蓋、出料口,、中間軸,、殼體、進(jìn)料口,、螺旋葉片等構(gòu)成,，中間軸軸頭通過(guò)兩端軸承支承，傳動(dòng)端軸頭通過(guò)聯(lián)軸器與減速機(jī)聯(lián)接,。螺旋軸由中間軸和沿螺旋方向盤繞在中間軸上的葉片通過(guò)焊接方式固定在一起,，工作時(shí)依靠中間軸的轉(zhuǎn)動(dòng)促使螺旋葉片推動(dòng)物料流動(dòng)。 
３螺旋軸有限元模型的建立 
３.１結(jié)構(gòu)模型簡(jiǎn)化 
設(shè)計(jì)的螺旋軸具有圓角,、孔等細(xì)微特征,，這些特征的存在不利于有限元模型的網(wǎng)格劃分，且對(duì)于分析精度的影響較小,。為了提高分析效率,，降低計(jì)算量，在保證有限元分析精度的前提下對(duì)螺旋軸模型進(jìn)行了以下簡(jiǎn)化： 
①去除圓角,、孔,、退刀槽等細(xì)微特征,。 
②采用彈簧單元模擬軸承，每個(gè)軸承由沿軸承30周圓周方向上的４個(gè)彈簧單元代替,，彈簧一端為螺旋軸上節(jié)點(diǎn),，另一端為軸承外圈節(jié)點(diǎn)，彈簧單元的長(zhǎng)度等于軸承內(nèi)外圈的距離,。 
③整個(gè)模型采用兩組彈簧單元來(lái)模擬左,、右兩端軸承，如圖所示,。 
④忽略軸承軸向剛度,，只考慮徑向剛度對(duì)軸承的影響。 
建立的GL型管式螺旋輸送機(jī)螺旋軸有限元模型所示,，采用六面體單元C3D8R劃分網(wǎng)格,，共含6346個(gè)節(jié)點(diǎn)和2946個(gè)單元。 
３.２邊界約束與載荷施加 
３.２.１邊界約束 
根據(jù)軸承的實(shí)際工作特點(diǎn),，約束螺旋軸左端軸承外圈節(jié)點(diǎn)的全部自由度,；約束螺旋軸右端軸承外圈節(jié)點(diǎn)的全部自由度，內(nèi)圈節(jié)點(diǎn)只約束軸向移動(dòng),。 
３.２.２載荷施加 
螺旋軸工作時(shí)會(huì)受到周期性的激振力作用,，當(dāng)激振力頻率與系統(tǒng)固有頻率相同時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振,，使螺旋軸產(chǎn)生嚴(yán)重破壞,。采用穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析可以得到螺旋軸在簡(jiǎn)諧激振力作用下的位移和應(yīng)力響應(yīng)，并得到幅頻曲線,。根據(jù)螺旋軸的實(shí)際工作情況,，將激振力施加在葉片上，方向與物料傳輸方向相反,。 
４螺旋軸動(dòng)態(tài)特性分析 
４.１模態(tài)分析 
Ａｂａｑｕｓ軟件可利用lanczos,、subspace以及AMS3種方法進(jìn)行模態(tài)分析，由于lanczos法具有求解精度高的優(yōu)點(diǎn),，因此在模態(tài)分析中采用lanczos法,，提取了螺旋軸前八階模態(tài)。為螺旋軸前四階振型圖,，表１為螺旋軸前八階固有頻率,、對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速以及振型。 
４.２穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析利用 
Abaqus軟件對(duì)螺旋軸進(jìn)行穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)分析時(shí),，要省時(shí)省力得到較為準(zhǔn)確的幅頻曲線,，就必須合理確定頻域范圍，由模態(tài)分析可知螺旋軸一階固有頻率為１５.９１６Ｈｚ,，所以選取的頻域分析范圍為０～１８０Ｈｚ,。圖８為從螺旋軸左端,、右端、中點(diǎn)以及左,、右兩個(gè)軸承所在的５個(gè)危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)處提取的幅頻曲線,。從圖中可以看出，幅頻曲線呈波浪形起伏狀,，當(dāng)激振力頻率從０Ｈｚ增至５１.２７７Ｈｚ時(shí),，位移明顯增大，在５１.２７７Ｈｚ處產(chǎn)生了第１個(gè)位移峰值１１.１ｍｍ,；５１.２７７Ｈｚ增至６９.６Ｈｚ時(shí)，位移隨著頻率的增加而減??；６９.６Ｈｚ增至１０２Ｈｚ時(shí)，位移明顯增大并在１０２Ｈｚ處達(dá)到第２個(gè)峰值５.７ｍｍ,；１０２Ｈｚ增至１３５.８Ｈｚ時(shí),，位移逐漸減小,；１３５.８Ｈｚ增至１７４Ｈｚ時(shí),，位移明顯增大并在１７４Ｈｚ處達(dá)到第３個(gè)峰值３.５ｍｍ；１７４Ｈｚ增至１８０Ｈｚ時(shí),，位移逐漸減小,。３個(gè)位移峰值對(duì)應(yīng)的激振力頻率分別為５０.４Ｈｚ、１０２Ｈｚ以及１７４Ｈｚ,，上述頻率與模態(tài)分析獲得的螺旋軸固有頻率(５１.２７７Ｈｚ,、１０６Ｈｚ、１７８.９１Ｈｚ)接近,，意味著在這３個(gè)峰值頻率處有共振現(xiàn)象產(chǎn)生,。 
分別是共振時(shí)螺旋軸的Ｍｉｓｅｓ應(yīng)力云圖，從圖中可以看出,，螺旋軸在激振力頻率為５０.４Ｈｚ時(shí)最大應(yīng)力為８９６.１ＭＰａ,，１０２Ｈｚ時(shí)最大應(yīng)力為４３２.６ＭＰａ，１７４Ｈｚ最大應(yīng)力為４９３.２ＭＰａ,，最大應(yīng)力均大于螺旋軸材料的許用應(yīng)力２９５ＭＰａ,，最大應(yīng)力點(diǎn)均位于螺旋軸右端軸承支承處。如果螺旋軸長(zhǎng)期在共振頻率下工作,，容易導(dǎo)致螺旋軸斷裂,。 
5.結(jié)束語(yǔ) 
提取WLS無(wú)軸螺旋輸送機(jī)螺旋軸前八階模態(tài)的固有頻率和振型，分析結(jié)果表明,，螺旋軸最高工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)小于臨界轉(zhuǎn)速,，正常工作時(shí)能避免產(chǎn)生共振破壞,。分析螺旋軸的動(dòng)態(tài)特性，提?。祩€(gè)危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)的幅頻曲線,，整個(gè)幅頻曲線呈波浪形起伏狀，當(dāng)激振頻率達(dá)到５０.４Ｈｚ,、１０２Ｈｚ以及１７４Ｈｚ時(shí)螺旋軸將發(fā)生共振現(xiàn)象,，位移分別達(dá)到１１.１ｍｍ、５.７ｍｍ,、３.５ｍｍ,。螺旋軸在３個(gè)共振頻率處的最大應(yīng)力分別為８９６.１ＭＰａ、４３２.６ＭＰａ,、４９３.２ＭＰａ,，最大應(yīng)力均大于螺旋軸材料的許用應(yīng)力，最大應(yīng)力點(diǎn)均位于螺旋軸右端軸承支承處,。若螺旋軸長(zhǎng)期在共振頻率下工作,，易導(dǎo)致螺旋軸斷裂。 
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正域環(huán)境依靠成熟的技術(shù)，的產(chǎn)品質(zhì)量加完善的售后服務(wù),，產(chǎn)品,，贏得了客戶的好評(píng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,。多年來(lái)公司不斷加大科技投入,，采用專業(yè)生產(chǎn)流程，主要零部件由專用設(shè)備自動(dòng)化完成,，即降低了成本又保證了產(chǎn)品質(zhì)量。確保了為客戶提供的服務(wù),。