16糧食與飼料工業(yè)/2003年第4期 CEREAL&FEED| NDUSTRY/2003N4旋振系統(tǒng)動力學(xué)分析設(shè)計滕紅華(武漢工業(yè)學(xué)院,湖北武漢430023)摘要理論上分析了旋振系統(tǒng)的動力學(xué)問題在所抽象出的力學(xué)模型的基礎(chǔ)上給出了振動體系的主要參數(shù)設(shè)計計算方法。關(guān)鍵詞旋振系統(tǒng)動力學(xué)分析振動設(shè)計圖分類號S375文獻標識碼∶A文章編號:1003-62012003)4-0016-02Dynamical Analysis and Parameterization Design of a Helical vibration System滕紅華講師ABSTRACt The dynamics of a helical vibration system is analyzed, and the calculation method for theparametrization design of the system is put forth on the basis of an abstracted mechanical modelKEYWORDS helical vibration system dynamic analysis i vibration design在糧食、油脂原料的制備和預(yù)處理中以旋振系統(tǒng)為底分別為激振器總偏重在κ方向旳激振力和在水平面內(nèi)繞ε軸層的設(shè)備越來越多地被應(yīng)用于各個不同的作業(yè)中。其中最扭轉(zhuǎn)的激振力矩∑m為偏重總質(zhì)量;為偏重塊中心對振典型的應(yīng)用當屬旋振流化干燥機這是普通平臺式振動流化動器主軸的偏心距ε為激振器軸線偏置角γ為激振器旋床的一種創(chuàng)新設(shè)計。文獻1玢析了該類干燥機的使用特性轉(zhuǎn)相位為激振器主軸軸心半距m為振動體計算質(zhì)量及其物料運動機制指出了其獨特的應(yīng)用效果。另一種以旋f為振動體位移扭轉(zhuǎn)當量阻尼系數(shù)心k為支承振系統(tǒng)為激振源的應(yīng)用裝備是振動式物料調(diào)質(zhì)機2主要是彈簧z向剛度和繞z軸的扭轉(zhuǎn)剛度J為計算質(zhì)量偏重完成物料的水分及溫度調(diào)節(jié)。文獻同時指出由于旋振系統(tǒng)對z軸的轉(zhuǎn)動慣量。給物料提供的復(fù)合空間螺線運動及交變的動力作用使得物料受到強制熱交換和振動活化因而該系統(tǒng)也能用于冷卻機、破拱器、旋振篩等裝置的設(shè)計中。本文在既有工作的基礎(chǔ)上撒開具體的機型從理論上抽象岀旋振系統(tǒng)的力學(xué)模型分析其動力學(xué)特性,為此類裝備的應(yīng)用及其結(jié)構(gòu)化設(shè)計提供理論上的指導(dǎo)。激振器激振器1旋振系統(tǒng)的動力學(xué)模型及動力響應(yīng)分析旋振系統(tǒng)通常由兩臺振動電機為激振器激振器反向?qū)D1旋振力學(xué)模型稱安裝于由彈性元件支承的振動體兩側(cè)或底部。兩臺激振方程1)(2)為常系數(shù)二階微分方程根據(jù)工程應(yīng)用的器同步反向轉(zhuǎn)動振動體在激振器的合力及力偶作用下產(chǎn)實際對方程作合理簡化。因自由振動分量隨時間而衰減至生垂直方向和水平扭轉(zhuǎn)方向兩自由度振動兩自由度振動合零只考慮其位形響應(yīng)的強迫振動分量。又因阻尼對遠超共成為空間螺旋佳復(fù)運動。其簡化的力學(xué)模型如圖1。參見文振區(qū)工作的振體振幅的影響較小忽略系統(tǒng)阻尼作用并利獻3]可以建立該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型——振動微分方程組用系統(tǒng)在慣性區(qū)工作的實際得方程的解為△)+fA:z=F(t)(1)中國煤化工(3)+∑)+A+∑A甲=M(1)(2)CNMHG式中(4)F(tmo@ rose sinat, M(t)mow rlsinesinatJ+∑J收稿日期3方數(shù)掘作者簡介滕紅華1968-)女講師從事糧油及食品機械的教學(xué)和科研工作,滕紅華旋振系統(tǒng)動力學(xué)分析設(shè)計/2003年第4期此式即為振動系統(tǒng)的振動響應(yīng)量的方程,它表明振動體因為被處理物料的運動狀態(tài)變化、位置變化及進出料變以激振頻率ω為響應(yīng)頻率作簡諧空間往復(fù)螺旋線運ˉ化參振質(zhì)量及受振系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量是不斷變化的,因而不可能精確地獲得在各激振相位點處的響應(yīng)。用文獻3]提出2振動參數(shù)設(shè)計的方法別入物料結(jié)合系數(shù)k用∑m=∑m,+k∑m旋振系統(tǒng)設(shè)計包含兩方面的設(shè)計內(nèi)容慣性單元設(shè)計和計算參振質(zhì)量。式中,∑m,為除偏重外振動體質(zhì)量∑m彈性單元設(shè)計通過慣性單元設(shè)計選擇振動電杋機并計算參振為物料質(zhì)量。視物料靜止、滑動跳動情況k在1至0間變質(zhì)量通過彈性單元設(shè)計得到主振彈簧剛度文獻4]對不同化由所確定的∑m值結(jié)合結(jié)構(gòu)尺寸求得∑!的大作業(yè)要求下的振動系統(tǒng)建立了不同的振動系統(tǒng)的運行體制。2.4功率計算與激振器選擇文獻3]針對旋振干燥機上的物料運行要求給出了振動體系旋振系統(tǒng)的功耗主要有振動阻尼功耗和激振器軸承摩的設(shè)計原則。事實上這些都是振動設(shè)計時的約束條件必須按照這些條件來設(shè)計和選擇主要參數(shù)擦功耗總功率按下式計算3-41:Nf2A2式中0.95~0.98為傳動效率f為阻尼系數(shù),拋擲運動時取設(shè)A“+∑m4=3m分別為垂Jf=(0.1~0.314)4=√A2+92R即為振體的直振動振幅、扭轉(zhuǎn)振動振幅。合成振幅。2.1振幅與激勵頻率的設(shè)計至此已獲得振幅ω及激振所需功率N按使用說明或糧食、油脂工業(yè)中大多數(shù)被處理物料為散狀料。對散粒電機手冊可以最終選定激振電機。物料振幅取值范圍一般在2A=3~10m旋振系統(tǒng)中兩2.5隔振計算自由度運動合成為振幅A=√A2+A42R2的螺旋運動式主振彈簧是對振動體系而言的。對機架或基礎(chǔ)而言彈中R為振動體半徑故A、4由振體結(jié)構(gòu)及工藝要求共同確性支承又是隔振彈簧隔振效果用隔振系數(shù)或隔振效率η表定。當A、R選定后可由振幅之比值來分配A、A的大振頻ω的確定首先要求保證振動體運動體制的要求即P滿足物料運動要求其次要考慮可以選擇的振動電機或其他n=p×100%類型激振器的規(guī)格通常取∫=15~30H即a=9.2-式中:P一傳給基礎(chǔ)或構(gòu)架的動載荷幅值,P」=4rad/s由此選定主振電機并進行傳動部分的具體設(shè)計?！?∑C.A)+(A)機槭指數(shù)κ。c2A的大小既直接影響物料運行狀態(tài)及P—激振力幅值,P=△my2r其結(jié)合系數(shù)又對振動部件結(jié)構(gòu)的強度和剛度直接相關(guān)故通常要求隔振系數(shù)為0.25~0.01。般應(yīng)使K值處于許用值范圍K]=1~8高頻時取K]=Ⅰ~1.3。在已經(jīng)選取了振幅和振頻后需校驗此指數(shù)使其在3結(jié)語容許之范圍。旋振系統(tǒng)是一類獨具特色的、具有廣泛應(yīng)用前景的基礎(chǔ)彈簧剛度設(shè)計體系其理論上的分析與主要參數(shù)的計算為該類機械裝備的工程中常選取橡膠彈簧為彈性支撐。其剛度設(shè)計要保證開發(fā)和創(chuàng)新提供了重要的武器。本文所作的理論研討與總系統(tǒng)在遠超共振區(qū)工作即彈簧軸向剛度>λ和扭轉(zhuǎn)剛度結(jié)正是為了從本質(zhì)上揭示其激勵與響應(yīng)的規(guī)律進而為產(chǎn)品設(shè)計打下基礎(chǔ)。均要滿足a≥m0+[參考文獻]現(xiàn)已取定ω等參數(shù),故按∑λ2=[1]張永林渦振螺旋干燥機內(nèi)物料的運磯武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)Jo+>Jx中國煤化工[2]3里J]糧食與飼料工業(yè)2001CNMHG來設(shè)計剛度。將設(shè)計計算所得到的總剛度∑∑入按支承布局分配給各個獨立支撐后由各支承結(jié)構(gòu)設(shè)3]聞邦樁振動篩振動給料機振動輸送機的設(shè)計與調(diào)M]北京北學(xué)工業(yè)出版社989計來保證λ:和入值。[4]劉協(xié)舫.食品機械M]武漢湖北科學(xué)技術(shù)出版社002.3振動耷笈揭力慣量計算責(zé)任編輯程啟芬)