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慣性振動給料機(jī)的動態(tài)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

　　安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報慣性振動給料機(jī)的動態(tài)設(shè)計(jì)及應(yīng)用朱智，謝欣榮，程從山(馬鋼股份公司彩涂板廠安徽馬鞍山243⑴0)進(jìn)行動力學(xué)分析。

慣性振動給料機(jī);動態(tài)設(shè)計(jì);Matlab師研究方向電氣工程機(jī)電!d體化eJoalElec廿ode慣性振動給料機(jī)是一種利用振動原理來完成各種給料過程的振動機(jī)械。目前，這類機(jī)械已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國防建設(shè)等各個部門，利用振動的槽體可以使物料沿著指定的方向作滑行或拋擲運(yùn)動，從而達(dá)到輸送物料的目的。這種振動機(jī)械與其它機(jī)械的共同點(diǎn)是：它們正向大型化、自動化、集成化、智能化方向發(fā)展，工作中出現(xiàn)的動力學(xué)問題愈來愈多，對動力學(xué)特性的要求愈來愈高。因此，對機(jī)械整體系統(tǒng)及其零部件，按照動態(tài)設(shè)計(jì)理論與方法進(jìn)行較全面和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)不可缺少的工作，是保證該類機(jī)械和整個系統(tǒng)可靠和有效運(yùn)行的重要措施和必要的手段.慣性振動給料機(jī)的動態(tài)設(shè)計(jì)目的，是希望所設(shè)計(jì)的設(shè)備在投入生產(chǎn)后，能處在較理想的狀態(tài)下工作，不僅能獲得滿意的工藝指標(biāo)，還要求機(jī)械設(shè)備能可靠地工作，同時應(yīng)滿足工作壽命的要求。

1慣性振動給料機(jī)動態(tài)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為了有效利用振動而賦予振動給料機(jī)動態(tài)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，大致可分為以下兩個方面：在初步設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和理標(biāo);在完成初步設(shè)計(jì)后，對所設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，研究和分析其動態(tài)特性，并在可能的情收穡日期：2⑴6―11―11況下進(jìn)行試驗(yàn)分析，檢驗(yàn)其動態(tài)特性，進(jìn)而對機(jī)械設(shè)備的圖樣進(jìn)行審核、修改或重新設(shè)計(jì)。

2慣性振動給料機(jī)動態(tài)設(shè)計(jì)的步驟與方法對于振動機(jī)械動態(tài)設(shè)計(jì)的步驟，大致包括以下幾個方面：運(yùn)動學(xué)參數(shù)的計(jì)算、動力學(xué)建模、動態(tài)特性分析與動力參數(shù)計(jì)算、用實(shí)驗(yàn)方法測出機(jī)器的模態(tài)、參數(shù)識別、找出修改準(zhǔn)則及需要修改的問題、對結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力修改121.完成上述動態(tài)設(shè)計(jì)通常采用解析法、數(shù)值法和實(shí)驗(yàn)法。最理想的是將這些方法結(jié)合起來，做到理論與實(shí)際緊密結(jié)合。

運(yùn)動學(xué)參數(shù)的計(jì)算：振動給料機(jī)需要選擇與計(jì)算的運(yùn)動學(xué)參數(shù)有：振幅、頻率、振動方向角、工作面的傾角和運(yùn)動軌跡等，這些參數(shù)選擇原則是找出物料最佳和次佳運(yùn)動狀態(tài)，進(jìn)而選取最佳和次佳的運(yùn)動學(xué)參數(shù)。

動力學(xué)建模131：根據(jù)慣性振動給料機(jī)的特點(diǎn)，采用有限元法建立動力學(xué)方程步驟如下：將系統(tǒng)劃分為若干有限單元，選取單元坐標(biāo)系。計(jì)算在總坐標(biāo)系中單元的慣性矩陣、阻尼矩陣、剛度矩陣和結(jié)點(diǎn)力矩陣即確定系統(tǒng)坐標(biāo)向量U及各單元的變換矩陣As，進(jìn)而計(jì)算系統(tǒng)的慣性矩陣M、阻尼矩陣C剛度矩陣K和結(jié)點(diǎn)矩陣F.尸1建立結(jié)構(gòu)總體坐標(biāo)系下的運(yùn)動微分方程式然后按照方程求系統(tǒng)的固有頻率、振型和動力響應(yīng)。

動態(tài)特性分析與動力學(xué)參數(shù)計(jì)算對于求他們的固有頻率和振型，可先略去外作用力和阻尼，這時方程可寫成一位移向量和加速度向量。

上述方程有下列形式的解U=XsinT(8)由以上方程即可以求得系統(tǒng)的固有頻率和振型。N個自由度的系統(tǒng)有N個固有頻率，每個固有頻率都有相應(yīng)的振型。此外，還可以對動力學(xué)方程進(jìn)行坐標(biāo)變換，將方程變換到主坐標(biāo)或正規(guī)坐標(biāo)上，然后求出系統(tǒng)的動力響應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)和對系統(tǒng)物理參數(shù)進(jìn)行識別通過試驗(yàn)可以測得機(jī)器的動態(tài)特性。振動測量時，應(yīng)同時測量輸入和輸出。測得輸入和輸出，便可算出頻率響應(yīng)函數(shù)，由此可按照所測得的激勵和響應(yīng)，推算出系統(tǒng)的動態(tài)特性。

模態(tài)參數(shù)的識別可在頻域中進(jìn)行識別，也可以在時域中進(jìn)行識別。

時域信號一頻域信號傳/+函)傳遞函數(shù)參數(shù)模態(tài)參數(shù)數(shù)估計(jì)識別建模參數(shù)辨識時域信號建模數(shù)學(xué)模型>模態(tài)參數(shù)單電機(jī)立式安裝由于偏心塊旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生周期激振力F =mn2，分解為沿力心O和質(zhì)心O連線方向的力F，F(xiàn)s=Focoscot，進(jìn)一步分解為Fx和F.，另一個分力Fz沿Z軸方向垂直于00.凡=Fosinot，因此會產(chǎn)生沿x、y、z三個方向的振動。又由于力心O和質(zhì)心O不重合，由Fz產(chǎn)生的力矩會引起機(jī)體的轉(zhuǎn)動，在這里僅考慮繞y軸的轉(zhuǎn)動，用角位移0表示。根據(jù)牛頓運(yùn)動定律和轉(zhuǎn)動方程式辛志杰，徐燕申。超聲珩磨振動系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計(jì)。組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)2006湖南有色金屬，2001.陳永亮。基于有限元的模塊化振動料斗動態(tài)分析。