随着国民经济的快速发展，生产中需要被运输的原材料逐渐增多，传输机械向高速度、高效率、高刚度、大跨度的方向发展。水平螺旋输送机作为一种连续输送物料的传输机械，被广泛应用于粮食、化工、机械制造、建筑、交通运输等行业。其中，在长距离的输送中，对水平螺旋输送机的整体刚度要求越来越高，而槽体作为水平螺旋输送机的主要构件之一，承担着输送物料和安装固定的作用，所以对槽体刚度的要求也需提高。影响槽体刚度的是其固有频率，因此分析槽体的固有频率，避免产生共振区域变得日益重要。而有限元建模和模态分析的准确性是槽体动力学分析的基础。
模态分析用于振动测量和结构动力学分析，获得系统的固有频率、振型等模态信息，对指导工程设计大有益处，该技术广泛应用于农业机械装备的研制与优化。通过优化关键部件的模态属性，或调整系统的激励频率，可避免机具发生共振，保证系统稳定作业。而对于水平螺旋输送机，研究成果主要集中在产品结构选型、参数优化、故障诊断等方面，对结构性能的优化研究较少。笔者从结构方面，借助计算机辅助工具，运用ANSYS有限元软件对水平螺旋输送机的主要构件槽体进行模态分析，确定其固有频率，并提出改进方向，为水平螺旋输送机的进一步结构优化提供一定的参考依据。
1水平螺旋输送机槽体结构
无轴螺旋输送机是一种常用的不具有挠性牵引构件的连续输送机械，它利用工作构件即螺旋的旋转运动，使物料向前运送，在现代化粮食输送中发挥着重要作用。螺旋输送机可沿水平、垂直或倾斜方向输送物料，主要分为水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机和倾斜螺旋输送机。前两种机型是最常用的。
水平螺旋输送机的外壳槽体作为水平不锈钢螺旋输送机的主要构件，承担着支撑螺旋体输送物料和安装固定的作用。为适应现代工业向大容量、大体积方向发展的要求，其薄壁特征愈加突出。有限元建模及模态分析的准确性是薄壁型槽体进一步动力学分析的基础。笔者以水平螺旋输送机为例，运用ANSYS的模态分析方法，比较几种槽体结构的优劣，选出一种较合理的结构型式，在保证满足性能要求的情况下，实现易加工、低成本的目标。计算机技术的迅猛发展为三维建模提供了有利条件，笔者用Solidworks2015软件对4种槽体结构进行三维建模，4种槽体结构取相同坐标系、相同钣金参数、相同结构成型尺寸、相同材料属性，仅结构型式生产工艺不同。
其中，图1-a中的结构一只是一个简单的U型槽，作为对比项；图1-b中的结构二采用边线法兰的型式作为加强筋，但底板两端没有边线法兰加强，法兰成形宽度30mm；图1-c中的结构三将U型槽六边均作法兰加强，法兰成形宽度30mm；图1-d中的结构四根据实际生产情况，将L型角钢焊接在U型槽体上，角钢尺寸为30mm×30mm。以上4种结构板材厚度均为3mm。
2槽体有限元模态分析
2.1模态分析理论
模态分析的首要任务是计算出系统各阶的模态参数，例如系统的固有频率和振型、模态质量或模态刚度以及模态阻尼等。
根据粮食机械设计手册计算得到槽体的主要几何参数。
在槽体的振动计算中，槽体的固有频率和模态振型是其固有特性，只与结构的刚度和质量的分布有关。分析槽体固有频率和模态振型之间的关系有助于对连杆的结构进行改进。
2.2有限元实体模型的建立及网格划分
采用Solidworks2015软件对水平螺旋输送机的槽体进行三维实体建模，分别将4组实体模型成功导入ANSYS-Workbench有限元分析软件中，鉴于该槽体所使用的板材为常规Q235，系统材料属性设置为：弹性模量E=2.06×1011GPa，泊松比μ=0.3，密度ρ=7800kg/m3，为保证计算精度、节省计算时间，采用软件默认的网格划分方法，进行高质量网格划分，保证网格平滑过渡，划分产生的实体单元数和涉及的网格节点数见表2。
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