淺談慣性振動(dòng)給料機(jī)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、淺談慣性振動(dòng)給料機(jī)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及應(yīng)用論文關(guān)鍵詞：慣性振動(dòng)給料機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)atlab論文摘要：介紹了慣性振動(dòng)給料機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容及其一般步驟與方法，并利用atlab對(duì)ZG型單電機(jī)慣性振動(dòng)給料機(jī)進(jìn)展動(dòng)力學(xué)分析。慣性振動(dòng)給料機(jī)是一種利用振動(dòng)原理來(lái)完成各種給料過(guò)程的振動(dòng)機(jī)械。目前，這類(lèi)機(jī)械已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)消費(fèi)及國(guó)防建立等各個(gè)部門(mén)，利用振動(dòng)的槽體可以使物料沿著指定的方向作滑行或拋擲運(yùn)動(dòng)，從而到達(dá)輸送物料的目的。這種振動(dòng)機(jī)械與其它機(jī)械的共同點(diǎn)是：它們正向大型化、自動(dòng)化、集成化、智能化方向開(kāi)展，工作中出現(xiàn)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題愈來(lái)愈多，對(duì)動(dòng)力學(xué)特性的要求愈來(lái)愈高。因此，對(duì)機(jī)械整體系統(tǒng)及其零部件，按照動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理論與方

2、法進(jìn)展較全面和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)不可缺少的工作，是保證該類(lèi)機(jī)械和整個(gè)系統(tǒng)可靠和有效運(yùn)行的重要措施和必要的手段【】J。慣性振動(dòng)給料機(jī)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)目的，是希望所設(shè)計(jì)的設(shè)備在投入消費(fèi)后，能處在較理想的狀態(tài)下工作，不僅能獲得滿(mǎn)意的工藝指標(biāo)，還要求機(jī)械設(shè)備能可靠地工作，同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足工作壽命的要求。1慣性振動(dòng)給料機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為了有效利用振動(dòng)而賦予振動(dòng)給料機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，大致可分為以下兩個(gè)方面：(1)在初步設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)以往的經(jīng)歷和理論成果來(lái)選擇和計(jì)算運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，確定零部件的形式、形狀和尺寸，以便獲得良好的工藝指標(biāo)；(2)在完成初步設(shè)計(jì)后，對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械構(gòu)造進(jìn)展建模，研究和分析其動(dòng)態(tài)特性，并在可能

3、的情況下進(jìn)展試驗(yàn)分析，檢驗(yàn)其動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)而對(duì)機(jī)械設(shè)備的圖樣進(jìn)展審核、修改或重新設(shè)計(jì)。2慣性振動(dòng)給料機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的步驟與方法對(duì)于振動(dòng)機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的步驟，大致包括以下幾個(gè)方面：運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的計(jì)算、動(dòng)力學(xué)建模、動(dòng)態(tài)特性分析與動(dòng)力參數(shù)計(jì)算、用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出機(jī)器的模態(tài)、參數(shù)識(shí)別、找出修改準(zhǔn)那么及需要修改的問(wèn)題、對(duì)構(gòu)造進(jìn)展動(dòng)力修改J。完成上述動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)通常采用解析法、數(shù)值法和實(shí)驗(yàn)法。最理想的是將這些方法結(jié)合起來(lái)，做到理論與實(shí)際嚴(yán)密結(jié)合。(1)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的計(jì)算：振動(dòng)給料機(jī)需要選擇與計(jì)算的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)有：振幅、頻率、振動(dòng)方向角、工作面的傾角和運(yùn)動(dòng)軌跡等，這些參數(shù)選擇原那么是找出物料最正確和次佳運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而選取最正確和

4、次佳的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。(2)動(dòng)力學(xué)建?！?J：根據(jù)慣性振動(dòng)給料機(jī)的特點(diǎn)，采用有限元法建立動(dòng)力學(xué)方程步驟如下：將系統(tǒng)劃分為假設(shè)干有限單元，選取單元坐標(biāo)系。計(jì)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(diǎn)力矩陣，即sk。及(s=l，2，r)。單元的動(dòng)力學(xué)方程為su。+五+ksu。=(1)確定系統(tǒng)坐標(biāo)向量u及各單元的變換矩陣，進(jìn)而計(jì)算系統(tǒng)的慣性矩陣、阻尼矩陣、剛度矩陣和結(jié)點(diǎn)矩陣F。建立構(gòu)造總體坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)微分方程式腑+，+KU=F(6然后按照方程求系統(tǒng)的固有頻率、振型和動(dòng)力響應(yīng)。(3)動(dòng)態(tài)特性分析與動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算對(duì)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(shí)方程可寫(xiě)成肭+KU：F(7

5、式中：、系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣；、一位移向量和加速度向量。上述方程有以下形式的解U=sin(8式中：一與時(shí)間無(wú)關(guān)的位移向量。將式(8)代入(7)式，得(K一(u)=0由以上方程即可以求得系統(tǒng)的固有頻率和振型。N個(gè)自由度的系統(tǒng)有N個(gè)固有頻率，每個(gè)固有頻率都有相應(yīng)的振型。此外，還可以對(duì)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)展坐標(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(dòng)力響應(yīng)。(4)實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)和對(duì)系統(tǒng)物理參數(shù)進(jìn)展識(shí)別通過(guò)試驗(yàn)可以測(cè)得機(jī)器的動(dòng)態(tài)特性。振動(dòng)測(cè)量時(shí)，應(yīng)同時(shí)測(cè)量輸入和輸出。測(cè)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(cè)得的鼓勵(lì)和響應(yīng)，推算出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。模態(tài)參數(shù)的識(shí)別可在頻域中進(jìn)展識(shí)別，也可以在時(shí)

6、域中進(jìn)展識(shí)別。3慣性振動(dòng)給料機(jī)動(dòng)態(tài)分析實(shí)例本文擬采用alfab對(duì)單電機(jī)立式安裝ZG型振動(dòng)給料機(jī)進(jìn)展動(dòng)力學(xué)分析與仿真。分以下步驟進(jìn)展：簡(jiǎn)化力學(xué)模型、受力分析、微分方程的建立、微分方程的求解與結(jié)果仿真、對(duì)結(jié)果進(jìn)展討論。根據(jù)單電機(jī)立式振動(dòng)給料機(jī)構(gòu)造，忽略阻尼的影響，建立如圖31所示的力學(xué)模型，取給料機(jī)質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)，程度方向?yàn)閄軸，垂直方向?yàn)閅軸。單電機(jī)立式安裝由于偏心塊旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生周期激振力F=IF,(，分解為沿力心0和質(zhì)心連線方向的力，=F$t，進(jìn)一步分解為和，另一個(gè)分力沿z軸方向垂直于D。=Fsintt，因此會(huì)產(chǎn)生沿、Y、三個(gè)方向的振動(dòng)。又由于力心0和質(zhì)心不重合，由F產(chǎn)生的力矩會(huì)引起機(jī)體的轉(zhuǎn)動(dòng)，

7、在這里僅考慮繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，用角位移表示。根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和轉(zhuǎn)動(dòng)方程式_5J，可建立系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程：由于給料機(jī)是在過(guò)共振區(qū)工作，所以忽略阻尼的條件下a=y=再將其代入方程(10)，展開(kāi)、整理可以求得三個(gè)方向的振幅和繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的幅值：根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)分別畫(huà)出XY平面和XZ平面軌跡如圖2。從圖2中曲線可以看出，槽體在XY平面內(nèi)(側(cè)板)的運(yùn)動(dòng)軌跡由于未考慮在XY平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)，軌跡為直線。假設(shè)考慮轉(zhuǎn)動(dòng)那么那么為近似直線的橢圓(短軸非常小)。槽體在XZ平面內(nèi)(料槽底平面)的運(yùn)動(dòng)軌跡為近似橢圓(由沿Z軸的直線振動(dòng)與繞y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)合成)。由于振動(dòng)機(jī)體在這幾個(gè)方向上產(chǎn)生振動(dòng)，料槽中的物料在XZ平面內(nèi)的橢圓振動(dòng)作用下，使物料產(chǎn)生了一個(gè)松散物料的作用，從而進(jìn)步了物料的運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)步了振動(dòng)給料機(jī)的給料效率。4結(jié)論通過(guò)對(duì)慣性給料機(jī)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)分析，繪出振開(kāi)工作面上運(yùn)動(dòng)曲線的軌跡，從中得出料槽中的物料在xz平面內(nèi)的橢圓振動(dòng)作用下，使物料產(chǎn)生一個(gè)松散物料的作用，從而進(jìn)步了