煤炭是我国的主体能源,对煤炭进行洗选加工是降低煤炭中的杂质含量,提高煤炭清洁高效利用的有效方法。矿用振动筛是煤炭洗选加工工艺的关键设备,广泛应用于对煤炭的分级、脱水、脱介和脱泥等。弹簧是矿用振动筛弹性支撑的关键部件,其状态好坏直接影响着矿用振动筛工作性能。实际中,矿用振动筛的各弹簧在长时间交变载荷作用下均可能发生永久变形故障。弹簧永久变形故障将造成弹簧刚度发生变化,是矿用振动筛筛体结构损伤、筛分效率降低的主要原因,如何实现对弹簧永久变形故障的诊断是当前亟需解决的问题。因此,本文以弹簧永久变形故障为对象开展研究,通过分析弹簧永久变形故障导致的刚度变化对矿用振动筛状态参数的影响规律,寻找能够反应不同弹簧永久变形故障的特征信息,为实现矿用振动筛弹簧永久变形故障的诊断提供依据。论文完成的主要工作和取得的研究结论归纳如下:研究了矿用振动筛刚性动力学建模与分析。（1）建立了矿用振动筛的平面动力学模型,应用达朗贝尔原理建立了动力学方程,揭示了矿用振动筛体和偏心块的质量、弹簧刚度、激振力与振幅等动力学参数之间的关系。通过对矿用振动筛的平面动力学模型进行动力学分析,得到了矿用振动筛在三种状态下的工作特性,分析得出矿用振动筛在远超共振状态下振幅稳定,矿用振动筛可以实现长时间稳定筛分作业。实际中,矿用振动筛的各弹簧在长时间交变载荷作用下均可能发生永久变形故障。当矿用振动筛弹簧发生永久变形故障时,弹簧刚度发生变化,矿用振动筛的运动方式从平面运动变成复杂的空间运动,矿用振动筛的平面动力学模型便不再适用。（2）提出了矿用振动筛的空间动力学模型,建立了空间动力学方程,采用Newmark-?法对刚体质心的振动进行了数值仿真,分别得到理想状态和弹簧永久变形故障状态下的质心振动曲线,结果表明本文提出的矿用振动筛空间动力学模型能够完整地揭示系统振动过程中各动力学参数之间的关系。（3）提出了弹簧刚度变化系数和振幅变化系数,选取了六种变形故障类型,建立了不同程度变形故障的矿用振动筛空间动力学模型进行分析,数值计算分析获得了不同弹簧永久变形与振动筛四个弹簧支点振幅之间的关系,为有限元方法研究不同弹簧永久变形的振动筛动力学特性提供了数据对比,也为诊断弹簧永久变形故障提供了参考。矿用振动筛筛体是由薄板与梁组合而成的大型机械结构,其空间运动将导致局部结构变形,因此,需采用有限元方法对矿用振动筛的空间运动进行建模与分析。研究了矿用振动筛有限元建模与分析。（1）利用ANSYS软件建立了矿用振动筛有限元模型,采用壳单元与实体单元相结合的方式建立了矿用振动筛的主要结构,通过自由度耦合及添加约束模拟螺栓实现各主要结构的装配,通过弹簧单元模拟弹簧特性,并将激振器简化成集中质量点,实现简谐激振力的添加。（2）通过对矿用振动筛进行了静力学分析,得到了停机状态下其结构位移、应力的分布规律,将弹簧座位移等效为弹簧压缩量,结果表明入料端弹簧压缩量要小于出料端弹簧压缩量,其整体结构应力小于结构材料许用应力。（3）通过对矿用振动筛进行了模态分析,得到了前十二阶固有频率及其振型,结果表明该矿用振动筛前六阶固有频率远低于其工作频率,矿用振动筛稳定工作时不会发生共振。（4）通过对矿用振动筛进行了谐响应分析,得到在工作频率下,其整体结构的振动位移（即振幅）及动应力分布规律,矿用振动筛整体结构位移和动应力分布具有对称性,横向摆动和最大动应力符合国家标准规定。因此,采用有限元建立的矿用振动筛模型可有效的反映矿用振动筛的动力学特性。通过有限元建模与分析得到矿用振动筛在正常状态下的多个动力学参数值,可作为矿用振动筛弹簧无故障状态下的动力学参数样本,为研究弹簧永久变形对振动筛动力学特性的影响规律提供了依据。研究了矿用振动筛弹簧永久变形故障影响规律。（1）通过静力学分析,得到了矿用振动筛四个弹簧压缩量,分别研究单个弹簧故障、两个弹簧故障对各弹簧压缩量的影响规律,研究结果表明:单个弹簧故障时,各弹簧压缩量将增大或减小,且各弹簧压缩量变化速率不同;两个弹簧故障时,各弹簧故障的影响相互耦合,各弹簧压缩量变化不尽相同。（2）通过谐响应分析,得到了矿用振动筛四个弹簧座在x、y、z方向上的振幅,分别研究单个弹簧故障、两个弹簧故障对矿用振动筛振幅的影响规律,研究结果表明:（1）弹簧发生故障,对矿用振动筛z方向振幅影响较大,对x、y方向振幅影响较小。（2）单个弹簧故障时,为保证矿用振动筛筛体横向摆动幅值满足国家标准规定,应将入料端弹簧₁k、k₃弹簧刚度变化系数控制在30%以下,入料端故障弹簧的压缩量₁?、₃?控制在29.5624mm以下;应将出料端弹簧k₂、k₄弹簧刚度变化系数控制在10%以下,出料端故障弹簧的压缩量?₂、₄?控制在30.8891mm以下。（3）两个弹簧故障时,为保证矿用振动筛筛体横向摆动幅值满足国家标准规定,各故障弹簧刚度变化系数均不应大于10%。当同侧异端的弹簧k₁,k₂故障时,应将出料端弹簧压缩量?₂控制在30.8891mm以下;当入料端弹簧k₁,k₃故障时,应将出料端弹簧压缩量?₂和?₄控制在28.1899mm以下;当异侧异端弹簧k₁,k₄故障时,应将出料端弹簧压缩量?₄控制在30.4278mm以下;当出料端弹簧k₂,k₄故障时,应将出料端弹簧压缩量?₂和?₄控制在31.3080mm以下。通过研究弹簧永久变形对矿用振动筛弹簧压缩量和振幅的影响规律,为实现矿用振动筛弹簧永久变形故障诊断提供了依据。研究了矿用振动筛弹簧永久变形故障动力学特性实验。（1）针对晋煤集团成庄矿SLK3661W型直线振动筛,开展了无故障、单个弹簧故障和两个弹簧故障的现场实验。采用矿用便携式测振记录仪和矿用本安型振动传感器测量矿用振动筛弹簧座振动加速度数据,基于LabVIEW设计了振动加速度计算振幅的数据处理软件,获得矿用振动筛弹簧座的振幅。（2）对刚性模型仿真数据、有限元模型仿真数据和实验测量数据进行对比分析,结果表明:以有限元建模分析得到的矿用振动筛四个弹簧座在在x、y、z方向上的振幅变化规律作为判断依据,通过测量振动筛弹簧座的振幅,提取能够反映弹簧故障的信息,可以实现弹簧永久变形故障诊断。