彈性連桿振動系統(tǒng)動力參數(shù)的計算
日期:2022-11-02 | 來源:史煥義
目前在鑄造行業(yè)廣泛應(yīng)用的采用了單質(zhì)體慣性式振動系統(tǒng)的S45系列篩砂機(jī)和s86系列振動沸騰砂冷卻機(jī),若改用彈性連桿振動系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)節(jié)電和大型化的技術(shù)進(jìn)步。準(zhǔn)確計算彈性連桿振動系統(tǒng)的動力參數(shù)是重要的一步,要求阻尼比ζ與頻率比Z匹配得當(dāng)本文不同于現(xiàn)有計算思路的新觀點(diǎn)。驅(qū)動電機(jī)功率要同時滿足系統(tǒng)啟動和正常振動對功率的要求。選用 YH系列六級電機(jī)、兩臺電機(jī)組合驅(qū)動可以更省電。
關(guān)鍵詞:阻尼比與頻率比匹配得當(dāng)、 YH系列六級電機(jī)、過載系數(shù)Ke、兩臺電機(jī)組合驅(qū)動。
內(nèi)容摘要:目前在鑄造行業(yè)廣泛應(yīng)用的采用了單質(zhì)體慣性式振動系統(tǒng)的S45系列篩砂機(jī)和s86系列振動沸騰砂冷卻機(jī),若改用彈性連桿振動系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)節(jié)電和大型化的技術(shù)進(jìn)步。準(zhǔn)確計算彈性連桿振動系統(tǒng)的動力參數(shù)是重要的一步,要求阻尼比ζ與頻率比Z匹配得當(dāng)本文不同于現(xiàn)有計算思路的新觀點(diǎn)。驅(qū)動電機(jī)功率要同時滿足系統(tǒng)啟動和正常振動對功率的要求。選用 YH系列六級電機(jī)、兩臺電機(jī)組合驅(qū)動可以更省電。
1.彈性連桿振動系統(tǒng)與慣性式振動系統(tǒng)的比較
單質(zhì)體慣性式振動系統(tǒng),采用兩個振動電機(jī)驅(qū)動,兩個振動電機(jī)的偏心配重通過追逐自平衡提供激振力。系統(tǒng)屬于過共振模式。頻率960次/分。振幅小于3.5mm;頻率比3—5??赏ㄟ^調(diào)整偏心配重夾角改變激振力,從而改變振幅。槽體受力大,所以一般機(jī)器長度不大于六米;限制了S86系列砂冷機(jī)的長度。停機(jī)過程中,不規(guī)則搖晃較大。S45系列篩砂機(jī)和s86系列振動流化砂冷卻機(jī)即是如此。
彈性連桿振動系統(tǒng)用偏心連桿驅(qū)動振動機(jī);導(dǎo)向板彈簧控制振動方向;由于采用亞近共振模式,槽體受力小,機(jī)器長度可大于6米,有利于砂冷卻機(jī)的大型化;振動頻率400—600次/分;振幅小于15mm;消耗電能?。煌C(jī)過程平穩(wěn);無不規(guī)則搖晃。若單質(zhì)體彈性連桿振動系統(tǒng)用于振動篩砂機(jī)和振動流化(沸騰)砂冷卻機(jī),可實(shí)現(xiàn)節(jié)電和大型化的技術(shù)進(jìn)步。
2.振動參數(shù)的計算示例,仍以機(jī)械設(shè)計手冊第六版19—174頁例題和(現(xiàn)代)機(jī)械設(shè)計手冊27—171頁例題數(shù)據(jù)演算過程如下:
2.1. 機(jī)械設(shè)計手冊單行本第六版19一174頁例題。彈性連桿振動參數(shù)的計算,表1.
表1
小結(jié):對比上表左右發(fā)現(xiàn):頻率比Z修正前、后的各項參數(shù)值均不相同。可見頻率比修正的必要性。
2-2.機(jī)械設(shè)計手冊單行本第六版19--174頁例題,彈性連桿振動參數(shù)的計算 表2
表2
2.3 (現(xiàn)代)機(jī)械設(shè)計乎冊27-171頁例題、彈性連桿振動參數(shù)的計算 表3
3.結(jié)束語—總結(jié)
3.1設(shè)計一臺彈性連桿輸送機(jī)時,要滿足物料輸送量和輸送距離的要求,決定了振動機(jī)結(jié)構(gòu),同時決定振動質(zhì)量m、振動角速度ω振幅B和振動方向。在設(shè)定阻尼ζ(在0.02—0.07之間選擇)、頻率比Z(在0.8--0.9之間選擇)之后,計算出:主振彈簧剛度K,連振彈簧剛度K。遲后角α和曲柄半徑r。下一步要驗(yàn)證阻尼比,計算出:粘性阻尼系數(shù)C,衰減系數(shù)n阻尼比 ζ;然后,比較計算出的阻尼比與初選的阻尼比;若一致,最好;若不一致,則應(yīng)修正初選的頻率比Z值,再重新計算;直至計算出的阻尼比與初選的阻尼比一致。至此,實(shí)現(xiàn)了阻尼比 ζ與頻率比Z匹配合理。
3.2一般阻尼比初選為0.07,只是因?yàn)椋簾o法準(zhǔn)確選定 ζ值,所以寧大勿小,確??煽慷?。一臺振動機(jī)的阻尼比只能是:在自由衰減曲線做出之后用公式求出。而單件或小批量生產(chǎn)振動機(jī)時,無條件做自由振動衰減曲線。只能寧大勿小估算。
3.3另外值得注意的還有:振動所受質(zhì)體粘性阻尼力的大小,除了與質(zhì)體的質(zhì)量和角速度相關(guān)之外,還應(yīng)與之自身的體積大小及迎風(fēng)面積大小有關(guān)。若振動質(zhì)體體積大。迎風(fēng)面積也大,則阻尼比也大,可選 ζ=0.07;例如:振動輸送落砂機(jī)。反之,若振動質(zhì)體體積較小,迎風(fēng)面積也較小,則阻尼比也應(yīng)略小,可選定ζ=0.065,例如:振動篩砂機(jī)。
3.4在計算驅(qū)動電機(jī)功率時:首先選用較Y系列電機(jī)更適應(yīng)頻繁過載(每振動1周,在中點(diǎn)兩次過載)的YH系列六極電機(jī)。接下來,電機(jī)功率應(yīng)滿足振動系統(tǒng)啟動、正常振動對功率的要求。利用啟動最大扭距Me,啟動過載系數(shù)Ke,計算出啟動功率Ne1;接下來利用曲柄啟動第一個90°的做功,計算出啟動功率Ne2(過載時可發(fā)出更大能量);最后利用正常振動的平均扭距(質(zhì)體在中點(diǎn)所受扭距的1/2),計算出正常振動功率N。比較Ne1與N,發(fā)現(xiàn)Ne1小于N;計算電機(jī)功率N電=KsN(Ks為安全系數(shù)在1.2—1.5之間)。選擇電機(jī)時,電機(jī)功率除了應(yīng)在N電=KsN范圍之內(nèi)外,也不應(yīng)小于Ne2,以保證啟動時能量足夠。
3.5還應(yīng)注意到:振動系統(tǒng)啟動過程中,除了要克服系統(tǒng)的扭距之外,還要克服傳動系統(tǒng)的慣性—由靜止加速到額定轉(zhuǎn)速。所以,在啟動過程中,驅(qū)動電機(jī)始終處于過載狀態(tài),電機(jī)功率合理,啟動過程就順利。Ne1沒有注意到傳動系統(tǒng)加速所需要的能量。而兩臺電機(jī)組合驅(qū)動,更符合節(jié)電原則。
參考資料:
1.機(jī)械設(shè)計手冊第6版單行本第19篇
2.(現(xiàn)代)機(jī)械設(shè)計手冊第1版第27篇
3.《鑄造設(shè)備與工藝》2019年第4期“彈性連桿振動系統(tǒng)參數(shù)計算、分析與認(rèn)識”
4.《中國振動機(jī)械網(wǎng)》2022.9.13“彈性連桿振動系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)功率的計算”
責(zé)任編輯:韓玉珍
本文關(guān)鍵詞:振動 YH系列六級電機(jī) 電機(jī)組合驅(qū)動
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