[논문]진동스크린의 정적 및 고유특성 유한요소해석

홍석범; 권혁홍

doi:10.7735/ksmte.2013.22.5.886

진동스크린의 정적 및 고유특성 유한요소해석
Finite Element Analysis of Statics and Natural Characteristic of Vibrating Screen 원문보기

한국생산제조시스템학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, v.22 no.5, 2013년, pp.886 - 893

홍석범 (Daejin university, Dept. of Mechanical Design Engineering) , 권혁홍 (Daejin university, Dept. of Computer Aided Mechanical Design Engineering)

Abstract ▼ AI-Helper

A vibrating screen with multiple decks is widely employed for the process separation of many valuable export commodities. In this study, the inclination angle of the deck of the vibrating screen and the direction angle of the screen's vibration under single particle kinematics were predicted. A finite element model of the vibrating screen was established by parameterization modeling. Through modal analysis and static analysis of the model, the natural frequency, natural vibration mode, and stress distribution of the structure were determined, based on which the dynamics and design optimization of the vibrating screen could be achieved. Future plans also reflect this by conducting detailed design of vibrating screens for the manufacturing plans of vibrating screen machine.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

또한 등가응력분포가 다른 부품보다 높은 부위는 강성이 큰 재질로 변경함으로써 전체 구조강도에 대한 설계를 더욱 더 최적화 할 수 있으며, 향후 계획으로는 이를 반영한 진동스크린의 상세설계를 실시하여 사전 시뮬레이터 를 제작함으로써 비용과 시간을 줄이고자 한다. 따라서 진동스크린 설계/제작을 위하여 시행착오를 최소화하여 생산현장에 적용하고 자 한다.
본 논문에서는 진동스크린(상단몸체)의 응력을 파트별로 구분하 기 위하여 8군데 파트로 분류하여 스트레스의 위치를 상세하게 파악 할 수 있도록 구성하였으며, 또한 대칭 구조를 이용하여 진동 스크린의 정역학 및 고유 특성에 대하여 파라메트릭 모델링의 방식으로 분석하고 계산하여 진동스크린의 설계 및 개선을 위한 이론적 근거를 제공하였으며, 진동스크린의 동적 반응 계산과 구조의 최적화 설계를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

제안 방법

또한 진동 스크린의 무게는 66,931 kg이고, 밀도, 탄성계수, 포 와송비, 인장 항복 강도, 압축 항복 강도, 인장 극한 강도 순으로 기입하였다.
모달 해석에서 얻은 10개 모드의 고유주파수를 전체 영역에 대해서 공진 발생 주파수를 얻기 위해서 가진 주파수 범위를 0～40 Hz으로 설정하였으며, 가진 주파수의 증가 개수는 80등분으로 0에서 0.5 Hz씩 증가하게 되며 해석을 수행하게 된다^[12-14].
본 연구에서는 진동스크린의 최적설계를 위해서 각각의 부위로 나누어 응력분포를 해석한 결과 Up bracket에서 최대 등가응력 분포가 발생하였으며, 그 원인으로 가진력의 방향이 진동스크린 앞쪽으로 치우침으로써 응력이 최고로 발생하여 가진력을 수평선과의 각도를 49도에서 53도로 변경함으로써 전체 구조강도에 대한 안전 설계를 수행하였다.
진동에 대한 모달 해석과 정적분석을 통해 스크린의 고유주파수와 공진에 대한 응력의 분포를 구해 봄으로써 진동스크린의 구조개선과 역학 분석을 위한 근거를 제시하여 최적화설계를 위한 조건을 파악하였으며 안전설계에 반영하였다. 또한 등가응력분포가 다른 부품보다 높은 부위는 강성이 큰 재질로 변경함으로써 전체 구조강도에 대한 설계를 더욱 더 최적화 할 수 있으며, 향후 계획으로는 이를 반영한 진동스크린의 상세설계를 실시하여 사전 시뮬레이터 를 제작함으로써 비용과 시간을 줄이고자 한다.

대상 데이터

Mesh의 분포를 살펴보면Up bracket 위쪽과 Down bracket 위쪽에 Mesh가 작게 형성된 것은 Side plate에 작은 볼트 구멍들 있기 때문이다. Table 1은 진동스크린의 외형 사이즈와 ANSYS s/w의 물성치 입력 데이터이고, 재질은 구조용 강으로 크기는 길이가 9845.7 mm, 높이가 6929.1 mm, 폭이 3948.0 mm이다.

성능/효과

그 결과 진폭 0.46 mm에서 공진 주파수 22.5 Hz가 발생하게 되었으며, 각각의 8군데 파트에 공진 주파수 22.5 Hz를 적용시켜 응력 데이터를 산출하게 되었다. Fig.

후속연구

진동에 대한 모달 해석과 정적분석을 통해 스크린의 고유주파수와 공진에 대한 응력의 분포를 구해 봄으로써 진동스크린의 구조개선과 역학 분석을 위한 근거를 제시하여 최적화설계를 위한 조건을 파악하였으며 안전설계에 반영하였다. 또한 등가응력분포가 다른 부품보다 높은 부위는 강성이 큰 재질로 변경함으로써 전체 구조강도에 대한 설계를 더욱 더 최적화 할 수 있으며, 향후 계획으로는 이를 반영한 진동스크린의 상세설계를 실시하여 사전 시뮬레이터 를 제작함으로써 비용과 시간을 줄이고자 한다. 따라서 진동스크린 설계/제작을 위하여 시행착오를 최소화하여 생산현장에 적용하고 자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	상단몸체의 진동 스크린에 유한요소해석 방법 사용 시 장점은?	상단몸체의 진동 스크린은 유한요소해석 방법을 사용하면 스크 린의 강도와 강성 및 스트레스 분포의 위치를 파악하고 보완하는데 있어, 매우 효과적인 해결의 시뮬레이션을 제공해 준다.
	진동 스크린의 구조는?	1]은 진동 스크린의 상단몸체 간략도이며 하단몸체는 지면 에 고정되어 있는 부위이므로 생략하였다. 진동 스크린은 크게 하 단몸체와 상단몸체로 나누어지는데, 그 사이에는 스프링이 상단 몸 체를 지탱해 주고 있다. 상단몸체의 스크린은 가진력에 의해서 진 동이 발생되며 그 진동으로 자갈을 3단계의 크기로 큰 자갈, 중간 자갈, 작은 자갈로 선별해 준다.
	진동스크린이 사용되는 분야는 무엇인가?	진동스크린은 재료 분리를 위해 사용하는 대규모 광산 장비의 일종이다. 이것은 광산, 건설 사업, 석탄 드레싱, 경공업 물자, 발전 소의 분류를 위한 능률적으로 선별하는 기계이다[1-4].

참고문헌 (14)

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