國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品N2na New Technologies and Produc:高新技術(shù)動(dòng)力學(xué)在振動(dòng)給料機(jī)中的應(yīng)用張桂蓮(哈爾濱工業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱1500摘要:本文介紹了帶有摩擦阻尼的振動(dòng)給料機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了振動(dòng)給料杋在既冇粘性阻尼又有摩擦阻尼的情況下受簡(jiǎn)諧激勵(lì)振動(dòng)時(shí)的力學(xué)模型。通過(guò)將運(yùn)動(dòng)微分方程中的理想τ摩擦阻尼力展開(kāi)為Fσ uric級(jí)敫,取級(jí)敏展開(kāi)的笫一項(xiàng)作為近似,求岀了振幅及相位差角的般表達(dá)式。最后應(yīng)用 Matlab語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了振幅、相位的參毅計(jì)算,繪制出不同粘性阻尼和摩擦阻尼時(shí)幅頻特性曲線和相頻特性曲線。并與之結(jié)合,分析討論了理想干摩檫阻尼對(duì)幅頻特性和相頻特性的影響,指岀了摩擦阻尼與粘性阻尼結(jié)合可以有效降低共振時(shí)的振幅,且共振時(shí),若摩檫力按線性増加則振幅按線性衰減;而粘性阻尼較小時(shí),理想干摩擦阻尼力對(duì)相頻特性的影響極為明顯關(guān)鍵詞:振動(dòng)給料機(jī);簡(jiǎn)諧振動(dòng);摩擦阻尼;響應(yīng)特性引言的壓塊始終緊壓在箱體上。μ--滑動(dòng)摩擦系數(shù)振動(dòng)給料機(jī)是冶金、煤炭、建材、石油、化FN--摩擦阻尼器對(duì)箱壁的正壓力工、食品加工等行業(yè)普遍使用的設(shè)備。它是利用振動(dòng)將松散物料均勻地輸送給下一道工序的受5n-符號(hào)函數(shù)料設(shè)備。振動(dòng)給料機(jī)一般都是遠(yuǎn)離共振區(qū)工作。但在開(kāi)機(jī)和停機(jī)時(shí)必須通過(guò)共振區(qū)。為了降低橫向擺動(dòng),大型的振動(dòng)給料機(jī)往往帶有摩擦阻1進(jìn)料口2支撐橫梁3支撐彈簧4千摩擦阻尼器穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)的解可x>0(3共振對(duì)設(shè)備的不利影響,同時(shí)為了限制設(shè)備的①⊙⑤尼限位裝置。研究帶有摩擦阻尼的振動(dòng)給料機(jī)激振電機(jī)6出料口7下料托板8加強(qiáng)梁的動(dòng)力響應(yīng),對(duì)設(shè)備維護(hù)利用、提高生產(chǎn)效率和振動(dòng)給料機(jī)結(jié)構(gòu)圖x= bsin(ot-p)(4) t(ar)對(duì)設(shè)備的失效分析都具有重要意義摩擦阻尼力2振動(dòng)給料機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3振動(dòng)給料機(jī)的運(yùn)動(dòng)微分方程某型號(hào)的帶有摩擦阻尼的振動(dòng)給料機(jī),其31運(yùn)動(dòng)微分方程的建立F4=F(o:)=Fsgn(x可結(jié)構(gòu)如圖1所示。該振動(dòng)給料機(jī)由箱體兩臺(tái)激帶有摩擦阻尼的振動(dòng)給料機(jī)受簡(jiǎn)諧激振力近似為方波振電機(jī)、連接激振電機(jī)的加強(qiáng)梁、前后支承橫作用作直線運(yùn)動(dòng),可建立如圖2所示的力學(xué)模如圖3所示,其中梁、四組彈簧四個(gè)干摩擦阻尼器及內(nèi)部下料托型。系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程為圖3方波波形板等組成。兩臺(tái)激振電機(jī)平行安裝激振電機(jī)為m+xx:= Resin( at)(1)F=an(m雙出軸,即轉(zhuǎn)軸對(duì)稱外伸出電機(jī)兩端。激振電機(jī)設(shè)干摩擦阻尼力遵循庫(kù)將F=F:sgnx進(jìn)行 Fourier級(jí)數(shù)展開(kāi),即的兩個(gè)外伸部分各裝有一對(duì)偏心塊,通過(guò)調(diào)整侖定律,即摩擦力的大小與接偏心塊的相對(duì)位置可以調(diào)整激振力的大小。工觸物體之間的正壓力大小成fwr)=an+2I acostnorl+ b,s inh@Tl(6)作時(shí)兩個(gè)同型號(hào)的自同步電機(jī)反向旋轉(zhuǎn),沿連正比,力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相可推得a0=0,b。=0接激振電機(jī)加強(qiáng)梁的軸線方向的慣性力相互抵反,此時(shí)干摩擦力可用下式表消,沿垂直于轉(zhuǎn)軸和加強(qiáng)梁所確定平面的慣性示力相互疊加,形成激振力。選擇合適的設(shè)計(jì)參n7 n=2m+1(7)數(shù),可使振動(dòng)給料機(jī)沿直線作周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)給料機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中四個(gè)干摩擦阻尼器F=EN滑動(dòng)摩擦力大小;圖2力學(xué)模型如取級(jí)數(shù)展開(kāi)第一項(xiàng)近似代替,聯(lián)系(4)式則有3.3交通流預(yù)測(cè)的配套設(shè)施的流量,又保證檢測(cè)線圈檢測(cè)時(shí)車流均勻。因列與短時(shí)段交通流統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)序列的變化規(guī)律,此,為了滿足上述要求,一般線圈設(shè)在距交叉口閘述了自適應(yīng)信號(hào)控制中既不能用長(zhǎng)時(shí)段的交50米左右。通流預(yù)測(cè)方法,也不能用短時(shí)段的交通流預(yù)測(cè)4案例分析方法結(jié)合兩種預(yù)測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn),建立了綜合功實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果如圖5所示。圖中,序列1代效的自適應(yīng)交通流預(yù)測(cè)模型。經(jīng)實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)表實(shí)測(cè)的車輛到達(dá)率、序列2代表用短時(shí)段交驗(yàn)證表明:綜合功效的自適應(yīng)交通流預(yù)測(cè)模型通流預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)得到的結(jié)果、序列3代表用具有較高的預(yù)測(cè)精度和實(shí)時(shí)性,完全能滿足自長(zhǎng)時(shí)段交通流預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)得到的結(jié)果、序列4適應(yīng)信號(hào)控制中的預(yù)測(cè)要求為綜合功效交通流預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)得到的結(jié)果。參考文獻(xiàn)圖4交叉口示意圖短時(shí)段交通流預(yù)測(cè)方法采用的是灰色預(yù)測(cè)方法凹1]王殿海,曲大義.一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交通量預(yù)測(cè)如圖4所示,在交叉口A和B之間有一個(gè),長(zhǎng)時(shí)段交通流預(yù)測(cè)方法采用的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)方法研究,中國(guó)公路學(xué)報(bào)、199V0115p檢測(cè)從B到A交通流量的檢測(cè)線圈,從B交叉測(cè)方法,從圖中可以看出,綜合功效的預(yù)測(cè)模型p102-10口出來(lái)的車流經(jīng)過(guò)檢測(cè)線圈到交叉口A,如果預(yù)測(cè)得到的結(jié)果與實(shí)測(cè)交通流參數(shù)更接近凹2]尹宏賓,徐建閩,黃仕進(jìn),基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)口B到口A之間的距離較長(zhǎng)(大于150米),車流的信號(hào)交叉口交通量預(yù)測(cè)方法研究.中國(guó)公路在這過(guò)程就會(huì)出現(xiàn)離散現(xiàn)象,如果距離較短,在學(xué)報(bào)2013(3):78~81通過(guò)BA段時(shí),車流較積聚。所以設(shè)置好檢測(cè)線圈的位置,使車流量穩(wěn)定,以保證對(duì)進(jìn)入A口的二報(bào)模型研究公安大學(xué)學(xué)報(bào)9152÷5交通量正確檢測(cè)。線圈的設(shè)置位置與進(jìn)口交通灬圖袁文平,葛穎恩,劉安.平面交叉口交通流動(dòng)流量大小、兩個(gè)交叉口相隔距離、道路等級(jí)、車態(tài)特征的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.信息與控制,1998(6):道數(shù)有關(guān),當(dāng)檢測(cè)線圈設(shè)置離交叉口距離近時(shí)1111471111464~468由于車輛排隊(duì)超過(guò)線圈設(shè)置位置,會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)阿]榮建何民,陳春妹,信號(hào)交叉口排隊(duì)長(zhǎng)度動(dòng)線圈不能立即檢測(cè)問(wèn)題;設(shè)置過(guò)遠(yuǎn)會(huì)出現(xiàn)線圈圖5不同預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)結(jié)果圖態(tài)計(jì)算方法研究.中國(guó)公路學(xué)報(bào),202,15(3)檢測(cè)的流量不是當(dāng)前通過(guò)交叉口的流量,所以5結(jié)論線圈設(shè)置位置應(yīng)在車流量盡可能均勻時(shí)離交叉本文在分析信號(hào)交叉口進(jìn)口道車流運(yùn)口最近的位置,既保證檢測(cè)的流量是當(dāng)前周期征的基礎(chǔ)上,剖析了長(zhǎng)時(shí)段交通流統(tǒng)計(jì)數(shù)H中國(guó)煤化工理論及其應(yīng)用隊(duì)科CNMHG6中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品2010N高新技術(shù)中國(guó)新技木新產(chǎn)品F=F(WT)= cos(at-)(8)對(duì)系統(tǒng)共振時(shí)振幅的影響顯著,見(jiàn)圖4.1將上式代入方程(1得c=0.1c0.2r=0.2=03兩邊同除以,化作=04x +28x+02+ kx+hcos (at-)0.5H sin(a:)(10)2其中ω為無(wú)阻尼系統(tǒng)的固有頻率8為粘性阻2尼系數(shù),且有3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的振幅和相位05將穩(wěn)態(tài)解x=m(-)人方程1.5并將右端改寫(xiě)為圖7粘性阻尼比=0.1,幅頻特性曲線Hsin(at)-H sin I(at-)+4=Hcospsin(at-c)+ Hsinpcos(at p)圖4無(wú)摩擦?xí)r,幅頻特性曲線整理得2.5[I -w2)b-Hcosc I sin(at-c)(2Sb+ h-Hsinpl cos( wt -)=0(11)對(duì)任意瞬時(shí)t,上式都必須是恒等式,則有一nSab+ h= hsingrFD.3聯(lián)立上述兩式,可得出r=1402VD=mn日m=m2=05圖8粘性阻尼乙=0.1,相頻特性曲線28b(15)2δb+h)(16)圖5無(wú)摩擦?xí)r,相頻特性曲線b-穩(wěn)態(tài)振動(dòng)時(shí)的振幅d-響應(yīng)滯后于激振力的相位角。4幅頻、相頻特性參數(shù)分析公式(14)、(15)表達(dá)了振幅和相位與激振頻率、粘性阻尼、理想干摩擦阻尼的關(guān)系。為了便于討論將這兩個(gè)公式都寫(xiě)成無(wú)量綱的形式-26ms2)2+4gn=1)+49(1-m(17)4U. s12 45+ Bn圖9粘性阻尼=0.1,相頻特性曲線(18)圖8、圖9為粘性阻尼比分別等于0.1頻率比002時(shí),摩擦力對(duì)相頻特性的影響。聯(lián)系圖5可1.5以看出無(wú)論有無(wú)摩擦力當(dāng)s=1,即共振時(shí),相位6—粘性阻尼比差β都趨于90;遠(yuǎn)離共振區(qū)時(shí),相位差β趨6無(wú)粘性阻尼時(shí),幅頻特性曲近于180。在圖8和圖9中在s=1附近,隨著摩——摩擦力與激振力幅比圖7為粘性阻尼比=01,而摩擦力不擦力的增加相位差由變化趨于平緩;在粘性阻b,=B2無(wú)阻尼系統(tǒng)的靜變形同時(shí)的幅頻特性曲線。當(dāng)s→0時(shí),β→1尼較小時(shí),摩擦力對(duì)相位差的影響較大,相頻特式中B為動(dòng)力放大系數(shù),它表示振幅相彈簧的靜變形隨著s的增大,β也隨之增大,顯酸少有兩個(gè)拐點(diǎn)(見(jiàn)圖9),這與圖5有明表明激振力頻率遠(yuǎn)小于固有頻率時(shí)振幅接近于性曲線對(duì)靜變形的放大倍數(shù)。即振幅隨激振力頻率的增大而增大;當(dāng)s→1參考文獻(xiàn)應(yīng)用Matb軟件繪制出不同參數(shù)下的幅時(shí),振幅β取最大值,系統(tǒng)發(fā)生共振;s>1,劉延柱,陳文良,陳立群振動(dòng)力學(xué)[M北京頻、相頻特性曲線,并進(jìn)行分析。值減小,振幅下降高等教育出版,1998k4圖5為無(wú)摩擦?xí)r幅頻和相頻特性共振時(shí)隨摩擦力增加振幅降低說(shuō)明摩擦阻(2鄒經(jīng)湘結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)M黑龍江:哈爾濱工業(yè)尼與粘性阻尼結(jié)合可以降低振幅,且當(dāng)摩擦力大學(xué),1996圖6為粘性阻尼比當(dāng)=0時(shí)按線性增加,共振時(shí)的振幅按線性衰減馬曉秋帶干摩擦阻尼結(jié)構(gòu)葉/盤系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)β→0,而摩擦力不同時(shí)的幅頻特性曲線這一現(xiàn)象可由下式得以證實(shí),在公式(17)分析J航空動(dòng)力學(xué)報(bào),02/01當(dāng)=0時(shí),s→0,B→即振幅趨中令。=1可得鬥劉建平,尹忠俊,馮愛(ài)蘭雙軸橢圓振動(dòng)篩系統(tǒng)近無(wú)窮大。雖然不能認(rèn)為實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)粘=1-m=-7+動(dòng)力學(xué)分析[]冶金設(shè)備,2002,131(1):12-14性阻尼完全等于零,這也說(shuō)明理想干摩擦阻中張明洪變直線振動(dòng)尼抑制系統(tǒng)的共振能力有限,不如粘性阻尼這說(shuō)明共振時(shí)當(dāng)粘性阻尼一定,B與n中國(guó)煤化工礦場(chǎng)機(jī)械,203,32性關(guān)系CNMHG中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品