在工業(yè)和食品行業(yè)中常用到的振動(dòng)篩在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)安裝軸發(fā)生斷裂的情況。本文主要通過(guò)對(duì)安裝軸進(jìn)行受力分析，找出造成安裝軸斷裂的原因，并進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核，發(fā)現(xiàn)安裝軸不一定能滿足疲勞強(qiáng)度要求。對(duì)此還對(duì)設(shè)計(jì)做出了一些改進(jìn)建議。
    現(xiàn)在在食品領(lǐng)域和重工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域上都會(huì)用到由振動(dòng)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)篩，食品領(lǐng)域主要有糧食、飼料、食品加工等，重工業(yè)領(lǐng)域主要有冶金、機(jī)械、采礦等，主要是利用振動(dòng)將物料中的雜質(zhì)去除，還可將物料進(jìn)行篩選分類等。隨著市場(chǎng)需求的不斷加大，食品行業(yè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，振動(dòng)篩的需求開始向著中大型發(fā)展。
在日常生產(chǎn)中，見(jiàn)得比較多的是振動(dòng)電機(jī)安裝在篩體兩側(cè)的振動(dòng)篩，但少數(shù)的電機(jī)也會(huì)安裝在篩體的底部或者頂部的安裝軸上。對(duì)于某些中大型的振動(dòng)篩，它的電機(jī)一般選擇安裝在篩體底部。在使用過(guò)程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)篩體震裂和安裝軸斷裂的現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中，要重視此類情況，盡可能的避免其發(fā)生。當(dāng)篩體的長(zhǎng)、寬、重量較大的時(shí)候，就算安裝軸直徑增得較大，但在使用過(guò)程中還是會(huì)發(fā)生斷裂。
    在工作的時(shí)候，篩體的提供振動(dòng)的電機(jī)的安裝軸都會(huì)承受多種形式的動(dòng)載荷，在動(dòng)載荷的作用下就會(huì)在軸和篩體上產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)應(yīng)力。由于振動(dòng)是周期性的，所以產(chǎn)生了周期性的應(yīng)力變化。當(dāng)應(yīng)力變化隨著時(shí)間不斷循環(huán)到達(dá)某個(gè)值的時(shí)候，篩體和安裝軸就會(huì)出現(xiàn)疲勞破壞。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，除了要考慮篩體和安裝軸的靜強(qiáng)度以外，還要考慮他們的疲勞破壞，綜合彎曲、扭轉(zhuǎn)等情況以及交變應(yīng)力的作用，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。
    振動(dòng)電機(jī)安裝軸受力分析
    在對(duì)振動(dòng)電機(jī)安裝軸進(jìn)行受力分析之前，為了簡(jiǎn)化分析，對(duì)其做了幾點(diǎn)假設(shè)：假設(shè)一，將電機(jī)安裝軸的自重忽略；假設(shè)二，將安裝軸看做是一端為鉸鏈支座另一端為活動(dòng)鉸鏈支座的梁，另外，振動(dòng)篩工作時(shí)，兩耳板會(huì)有彎曲變形；假設(shè)三，兩電機(jī)的在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)動(dòng)載荷，會(huì)使安裝軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，故其重量的影響不能忽略；假設(shè)四，忽略需要篩選的物料對(duì)分析計(jì)算的影響，將振動(dòng)篩的振動(dòng)看為線性振動(dòng)。
    從三個(gè)坐標(biāo)平面對(duì)振動(dòng)電機(jī)安裝軸進(jìn)行受力分析，發(fā)現(xiàn)安裝軸在三個(gè)平面內(nèi)均受到力偶的作用。電機(jī)產(chǎn)生的兩個(gè)激振力集中作用在安裝軸上，且隨著時(shí)間不斷變化。同時(shí)振動(dòng)電機(jī)還會(huì)以力矩的形式給安裝軸兩個(gè)軸向的激振力，力矩的大小也會(huì)隨著時(shí)間周期性變化。由于振動(dòng)慣性力導(dǎo)致篩體發(fā)生彎曲變形，又產(chǎn)生兩個(gè)力矩，且這兩個(gè)力矩也會(huì)隨時(shí)間不斷變化。最后，由電機(jī)自重和偏心距的影響，產(chǎn)生能使安裝軸做彈性振動(dòng)的扭矩，且扭矩也會(huì)隨時(shí)間周期性變化。
    安裝軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算
    做完了受力分析，接下來(lái)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。通過(guò)之前的分析可以知道，在外載荷和彎矩的作用下，在安裝軸內(nèi)產(chǎn)生了彎矩，在振動(dòng)電機(jī)自重的作用下，對(duì)安裝軸產(chǎn)生了扭矩。因此，有兩種組合變形需要進(jìn)行討論：一是彎曲扭轉(zhuǎn)組合變形，二是拉壓彎曲與扭轉(zhuǎn)組合變形。
    根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇安裝軸在受到交變應(yīng)力作用下的工作安全系數(shù)和許用安全系數(shù)。通過(guò)查找材料手冊(cè)，找到安裝軸對(duì)應(yīng)的材料的力學(xué)性能，例如屈服強(qiáng)度值、剪切許用應(yīng)力值等，在根據(jù)所選擇的安裝軸尺寸大小，計(jì)算安裝軸的重量，結(jié)合之前受力分析得到的力、力矩的大小，帶入公式計(jì)算。
    接著計(jì)算交變應(yīng)力的大小。通過(guò)查找機(jī)械手冊(cè)可以得到計(jì)算公式，然后代入公式計(jì)算。
    最后將所得數(shù)值代入疲勞強(qiáng)度公式里，算出此安裝軸的疲勞強(qiáng)度不滿足條件。
    幾項(xiàng)改進(jìn)措施
    4.1 增大篩體橫向抗彎曲剛度。要想增大篩體橫向的抗彎曲剛度，可以采用在篩體的上部和下部增加橫向的鋼件的方法，在此之上耳，將加固了加強(qiáng)筋的耳板加設(shè)在篩體底部，以加強(qiáng)篩體的剛度。
    4.2 提高安裝軸的疲勞強(qiáng)度。提高安裝軸的疲勞強(qiáng)度可以通過(guò)以下方法達(dá)成：將周徑減小，換一種材質(zhì)更合適的鋼材；為加強(qiáng)安裝軸的強(qiáng)度，可以將棒料改成厚壁鋼管；在剛體表面進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理以增強(qiáng)剛體強(qiáng)度。另外，盡量減少交變應(yīng)力的產(chǎn)生和降低電機(jī)的振動(dòng)，可以通過(guò)將兩電機(jī)安裝在一塊特制的板上來(lái)實(shí)現(xiàn)。電機(jī)的振動(dòng)頻率也會(huì)影響安裝軸的疲勞強(qiáng)度，選擇合適的激振力和振動(dòng)頻率，能較好的避免安裝軸和篩體達(dá)到疲勞極限。
    根據(jù)中大型振動(dòng)篩電機(jī)的布置情況，對(duì)電機(jī)的安裝軸進(jìn)行了受力分析和強(qiáng)度計(jì)算，分析計(jì)算結(jié)果表明，在工作過(guò)程中，安裝軸受到來(lái)自振動(dòng)電機(jī)的三個(gè)方向的交變動(dòng)載荷，這是直接導(dǎo)致安裝軸發(fā)生斷裂破壞的最主要原因。針對(duì)上述疲勞強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果可以知道，大型振動(dòng)篩沒(méi)有滿足強(qiáng)度要求。對(duì)此，筆者針對(duì)大型振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)提出了一些改進(jìn)方法，希望有助于改善振動(dòng)篩振動(dòng)電機(jī)安裝軸斷裂的情況。