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慣性振動給料機的動態(tài)設(shè)計及應(yīng)用

　　安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報慣性振動給料機的動態(tài)設(shè)計及應(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;動態(tài)設(shè)計;Matlab師研究方向電氣工程機電!d體化eJoalElec廿ode慣性振動給料機是一種利用振動原理來完成各種給料過程的振動機械。目前，這類機械已廣泛應(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動，從而達(dá)到輸送物料的目的。這種振動機械與其它機械的共同點是：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，對機械整體系統(tǒng)及其零部件，按照動態(tài)設(shè)計理論與方法進(jìn)行較全面和系統(tǒng)的設(shè)計是一項不可缺少的工作，是保證該類機械和整個系統(tǒng)可靠和有效運行的重要措施和必要的手段.慣性振動給料機的動態(tài)設(shè)計目的，是希望所設(shè)計的設(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慣性振動給料機動態(tài)設(shè)計的內(nèi)容為了有效利用振動而賦予振動給料機動態(tài)設(shè)計的內(nèi)容，大致可分為以下兩個方面：在初步設(shè)計過程中，根據(jù)以往的經(jīng)驗和理標(biāo);在完成初步設(shè)計后，對所設(shè)計的機械結(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)行試驗分析，檢驗其動態(tài)特性，進(jìn)而對機械設(shè)備的圖樣進(jìn)行審核、修改或重新設(shè)計。

2慣性振動給料機動態(tài)設(shè)計的步驟與方法對于振動機械動態(tài)設(shè)計的步驟，大致包括以下幾個方面：運動學(xué)參數(shù)的計算、動力學(xué)建模、動態(tài)特性分析與動力參數(shù)計算、用實驗方法測出機器的模態(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)計通常采用解析法、數(shù)值法和實驗法。最理想的是將這些方法結(jié)合起來，做到理論與實際緊密結(jié)合。

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

動力學(xué)建模131：根據(jù)慣性振動給料機的特點，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)而計算系統(tǒng)的慣性矩陣M、阻尼矩陣C剛度矩陣K和結(jié)點矩陣F.尸1建立結(jié)構(gòu)總體坐標(biāo)系下的運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)。

實驗?zāi)B(tài)和對系統(tǒng)物理參數(shù)進(jìn)行識別通過試驗可以測得機器的動態(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。組合機床與自動化加工技術(shù)2006湖南有色金屬，2001.陳永亮?；谟邢拊哪K化振動料斗動態(tài)分析。