動力學建模破碎機轉子系統(tǒng)的影響

1、動力學建模破碎機轉子系統(tǒng)的影響Lachezar NENKOV LAZOVSofi科技大學摘要:這篇論文是關于沖擊式破碎機大型轉子3 D受迫振動的執(zhí)行動力分析。創(chuàng)立了擁有三個模塊和八個自由度的動態(tài)模型。它的應用負荷是短暫的脈沖負荷。Di fferential運動方程可以解釋質(zhì)量、彈性、阻尼和幾何性能。運動微分方程的數(shù)值解得到的MATLAB程序，數(shù)值實驗結果得出了影響破碎機的動力學特征。關鍵詞：非線性振動，旋轉軸的振動，沖擊載荷，沖擊式破碎機1 前 言這項工作的目的是建立沖擊式破碎機的轉子系統(tǒng)動力學模型，所述的強迫振動來源于負載沖擊。彈性耦合剛體建模是多體動力學的一個重要問題。許多來源都在討論剛體

2、的空間振動與彈性支撐的問題例如2和7。確定問題3中描述的沖動力量。來源4、5討論了應變儀器測量沖擊力和有關的變形的問題，其他科學家創(chuàng)立了一些有噪音工作流程的固定字符。2、理論根底對沖擊式破碎機轉子的空間振動的研究進行一些簡化，我們認為轉子結構和軸是離散的。我們假設轉子的質(zhì)量大一些，軸的質(zhì)量小一些。這種假設允許把整個系統(tǒng)的質(zhì)量集中在轉子的重心上，彈簧的剛度軸的剛度等效，彈性懸掛點，可以被轉子的寬度接受。電動機的轉和沖擊式破碎機的轉子可以彈性耦合成一個自由度自由旋轉。沖擊式破碎機的工作過程的性質(zhì)是固定的突然施加沖擊力。一個局部能量因破損消耗以及轉化為外表能量; 另一局部的能量用于增加轉子的動能來粉

3、碎材料。沖擊是半彈性,并且沖擊負荷是由方程決定：S p = k p ×mr × v p × (1 + k ) N× s 1其中： mr = 0.0353 kg 是碎石的質(zhì)量，vp = 31 m/s 轉子上的錘子的圓周速度, k 彈性恢復系數(shù)根據(jù)3 K =0.45為材料中等硬度。圖1.沖擊式破碎機的轉子系統(tǒng)動力學模型系數(shù)Kp與工作空間中的碎石的普及率有關，定義公式： 2其中：kd = (2·hh)/D = 2´0.035/0.03 = 2.33,hh = 0.035 m 高沖擊錘，D = 0.03 m 碎石的平均直徑。加在轉子上的攻擊力

4、是由脈沖值決定(dSp = Fim·dtim)。假設脈沖的形式是三角形。例如，可以確定為：， 3， 4其中： ，和變量取決于材料的性能：kim = 0.005, nd n = 0.5。S p = 0.91×0.0353× 36× (1 + 0.45) = 1.6768N× s，F(xiàn)im = 400 × Sp × = 400 ×1.677 ×= 4024.34 N，根據(jù)沖擊力的計算值，沖擊脈沖和沖擊時間給出表1。表格1表現(xiàn)出了外圍設備速度四個級別的完成值。對于這全部四個級的外圍設備的速度來說，沖擊式破碎機轉子

5、的動力學模型必須得解決。表1.沖擊載荷值轉子的動力學模型顯示如圖1動力學模型的參數(shù)是：M = 47.87 kg; C = 0.35635 kg·m2; A = B = 0.28675 kg·m2; L = 0.11 m; k = 2.91545´108 N/m;kx = k/4; kZ = 3´109 N/m; ks = 2.3311´105 N/rad;kb = 1.6´105 N·m/rad。在動力學模型中，自由度向量被描述為：q = x h z q y j jn j 2 一般情況下剛體的振動是分開的兩個絕對運動：絕對幀

6、是，換算幀是O1'1'1'1，幀運動的自由度為n，n，n，軸線上換算為O，O，O。幀1111 圍繞O1中心旋轉，即做幀的運動換算成n，n，n介于中心O1和中心O之間。并且旋轉中心O1有自由度n，N，n，在這里n，n，N是歐拉角。相對運動可以派生出幀的運動。幀O2xyz被定義與轉子體固定。在這個轉動慣量中軸O2x，O2y，O2z是主要軸，并且中心O2是一個大規(guī)模的中心。幀O2xyz的運動可表示為有六個自由程度的幀O1111。，確定軸O2準確的的換算是隨著軸O11, O11 和 O11還有, , 的變化而變化 。用歐拉角確定旋轉體的重心。用這種方法定義幀1111來描述幀運動

7、和幀O2xyz，固定體，相對運動體的定義和幀1111有關。在幀中，自由度n，n，n，n，n，N，充分確定固定體的位置。所審查的動力學模型自由程度減少是因為一些系統(tǒng)受到了約束。這個約束是：n = 0, n = 0, n = 0, n = 0, n = 0 。質(zhì)心的運動規(guī)律是：M ×vC = H + (-M ×W) 5其中，VC是幀1111加速的重心，M是這個固定體的質(zhì)量，W - 幀的加速度和H - 外力的主要載體。經(jīng)過投影方程511，11和11得到系統(tǒng)誤差方程，對固定體的解釋：vcx, vch, 和 vcz是速度矢量vc關于軸矢量11, 11 和 11的投影, p1, q1和

8、 r1，是幀的角速度關于同一軸線的投影。他們從歐拉運動學方程得到了：其中：1 = p1 q1 r1T; p1 = 0; q1 = 0; r1 = n;vcx = ; vch = ; vcz = 。簡化后，固定體解的方程描述如下：方程組表示轉子關于中心O1的角動量,公式：殘差規(guī)那么是絕對導數(shù)得載體和獲取：當推算的方程10超過了軸11，11和11就得到系統(tǒng)誤差方程，來描述轉子圍繞中心O1旋轉：其中K，KH和K是KO1推算值，軸11，11和11和M，MH和M是主要載體的瞬間外力ME的計算值，關于中心O1與同一軸線上k，KH和K值來自下一個方程： 經(jīng)過矢量產(chǎn)生的投影，得到主軸：其中Kc，KCH和Kc角

9、的推算超過軸O2"1, O2h"1和O2z"1的動量，Alpha，平行于軸O21，O2h1和O2z1，并通過中心O2。Kc，KCH和Kc得確定都是用旋轉矩陣中方向余弦Kc = a·K0,，在此：式中，K0X, K0Y, K0Z是角動量K0是關于慣性主軸O2x、o2y、 O2z的投影，由以下表達式確定：A，B和C是主要的慣性力矩。假設，和范圍小于5°。用有關，和的旋轉矩陣a中的方向余弦獲取線性表達式，并得到下面的描述： 從以下得到：計算的絕對角速度超過主軸慣性獲得下一個表達方程：相對角速度的預測值超過慣性主軸：對于小的震動：預測的絕對角速度超過主

10、軸的轉動慣量得到以下方程：角動量超過預測主軸的轉動慣量，得到以下方程：在方程14中代入的角動量的計算值，并得到方程22：從這里的代如13并導出公式23：系統(tǒng)的動力微分方程24描述了沖擊式破碎機轉子的動力學模型具有以下描述：外力得主要載體與瞬間外力主要包括以下情況：他們被定義為：和其中彈力u得工作方式可以表示為方程29，其中是一個潛在的能量系統(tǒng)：支撐點的位移，小的震動，得：動力模型的具體坐標為：從支撐點的位移產(chǎn)生下一個說明：剛度是：位能表達式產(chǎn)生下一個方程32：從上可以得到彈力公式：對于小型震動替代方程，可以從方程34、28得到瞬間彈性力方程35：由于替代和簡化，我們獲得方程36： 阻尼力和瞬間

11、阻尼得判定，如彈性力和瞬間彈性確定方程37：從上得到系統(tǒng)運動微分方程的另一個方程38：解運動系統(tǒng)微分方程的目的是創(chuàng)立一個計算機程序，在MATLAB環(huán)境，得到的結果以圖表的形式給出。獲得的結果為阻尼常數(shù)b與阻尼比。這種關系是：阻尼比自然阻尼值系統(tǒng)的范圍是： = 0.2%÷ 20%。在此范圍內(nèi)，遵循方程6和9，=0.5和阻尼常數(shù)：4bx = 4by = b = 1180 N·s/m; bz = 3800 N·s/m。表2給出了不同比例的電動機性能曲線的不同方程，還給出了不同比例的減少慣性矩。表2，電動機的性能曲線方程：3 結果1 系統(tǒng)微分方程的解提供圖形化的形式，通過

12、頻率域特性。頻域圖形表示幅值譜獲得快速傅立葉變換/FFT/方法。2 圖2給出了沖擊式破碎機轉子和電動馬達轉子角速度變化的系統(tǒng)微分方程的解決方案3 從數(shù)據(jù)3到8提出了轉子錘外圍不同速度幅值譜廣義坐標，和。4 結論4.1三個模塊與八個自由度動力學模型被創(chuàng)立。被迫影響了轉子系統(tǒng)的轉動。圖2。沖擊式破碎機的轉子和電動馬達的轉子VP外圍速度變化= 36米/秒圖3。振幅譜的廣義坐標為VP=36米/秒圖4。振幅譜為廣義坐標為VP=36米/秒圖5。振幅頻譜為VP的廣義坐標=36米/秒圖6。振幅譜的廣義坐標為VP=36米/秒圖7。振幅譜為廣義坐標為VP=24米/秒圖8。振幅頻譜為VP的廣義坐標=24米/秒4.2

13、 用MATLAB獲得系統(tǒng)運動微分方程的數(shù)值解。為高幅值譜在振動過程中應用FFT。4.3 錘外圍速度的影響數(shù)值試驗是在廣義坐標上開展的。5 致謝這項工作可能得到教授.Emil Asenov保加利亞索非亞技術大學機械工程學院教員的援助。參考文獻1 鮑曼，W.A.：破碎機回轉窯。mashinostroenie出版社，1973年，俄羅斯莫斯科俄羅斯2 加尼耶夫，R.F. kononenko，W.O.：實體振動。nauka出版社，UDK的539.30/32，俄羅斯，1976年，莫斯科俄羅斯3 jantoven：建材機械。TEHNIKA出版社，69.002.5:621 UDK中，索非亞，保加利亞，1980年保加利亞4 tsutsekov，大腸桿菌和所有關于回轉沖擊式破碎機碰撞過程的統(tǒng)計研究。索非亞技術大學的碩士學位。三十四，圖書5，P117-122，1975年，索非亞，保加利亞保加利亞5 tsutsekov，大腸桿菌和所有的碰撞對沖擊式破碎機。碩士學位，TU-索非亞科學會議。P39-40，1978年，保加利亞，索非亞保加利亞6 伊萬諾夫重新印發(fā)：建筑物的結構動力學。 infogarg出版社，UDK的531+624，保加利亞，索非亞，2004年保加利亞7 minchev，N.D.：海軍機動力。 voenno出版社，1983年，保加利亞索非亞保加利亞8 tz