旋振系统动力学分析设计

16粮食与饲料工业/2003年第4期 CEREAL&FEED| NDUSTRY/2003N4旋振系统动力学分析设计滕红华(武汉工业学院,湖北武汉430023)摘要理论上分析了旋振系统的动力学问题在所抽象出的力学模型的基础上给出了振动体系的主要参数设计计算方法。关键词旋振系统动力学分析振动设计图分类号S375文献标识码∶A文章编号:1003-62012003)4-0016-02Dynamical Analysis and Parameterization Design of a Helical vibration System滕红华讲师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在粮食、油脂原料的制备和预处理中以旋振系统为底分别为激振器总偏重在κ方向旳激振力和在水平面內绕ε轴层的设备越来越多地被应用于各个不同的作业中。其中最扭转的激振力矩∑m为偏重总质量;为偏重块中心对振典型的应用当属旋振流化干燥机这是普通平台式振动流化动器主轴的偏心距ε为激振器轴线偏置角γ为激振器旋床的一种创新设计。文献1玢析了该类干燥机的使用特性转相位为激振器主轴轴心半距m为振动体计算质量及其物料运动机制指出了其独特的应用效果。另一种以旋f为振动体位移扭转当量阻尼系数心k为支承振系统为激振源的应用装备是振动式物料调质机2主要是弹簧z向刚度和绕z轴的扭转刚度J为计算质量偏重完成物料的水分及温度调节。文献同时指出由于旋振系统对z轴的转动惯量。给物料提供的复合空间螺线运动及交变的动力作用使得物料受到强制热交换和振动活化因而该系统也能用于冷却机、破拱器、旋振筛等装置的设计中。本文在既有工作的基础上撒开具体的机型从理论上抽象岀旋振系统的力学模型分析其动力学特性,为此类装备的应用及其结构化设计提供理论上的指导。激振器激振器1旋振系统的动力学模型及动力响应分析旋振系统通常由两台振动电机为激振器激振器反向对图1旋振力学模型称安裝于由弹性元件支承的振动体两侧或底部。两台激振方程1)(2)为常系数二阶微分方程根据工程应用的器同步反向转动振动体在激振器的合力及力偶作用下产实际对方程作合理简化。因自由振动分量随时间而衰减至生垂直方向和水平扭转方向两自由度振动两自由度振动合零只考虑其位形响应的强迫振动分量。又因阻尼对远超共成为空间螺旋佳复运动。其简化的力学模型如图1。参见文振区工作的振体振幅的影响较小忽略系统阻尼作用并利献3]可以建立该系统的数学模型——振动微分方程组用系统在惯性区工作的实际得方程的解为△)+fA:z=F(t)(1)中国煤化工(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方数掘作者简介滕红华1968-)女讲师从事粮油及食品机械的教学和科研工作,滕红华旋振系统动力学分析设计/2003年第4期此式即为振动系统的振动响应量的方程,它表明振动体因为被处理物料的运动状态变化、位置变化及进出料变以激振频率ω为响应频率作简谐空间往复螺旋线运ˉ化参振质量及受振系统的转动惯量是不断变化的,因而不可能精确地获得在各激振相位点处的响应。用文献3]提出2振动参数设计的方法別入物料结合系数k用∑m=∑m,+k∑m旋振系统设计包含两方面的设计内容惯性单元设计和计算参振质量。式中,∑m,为除偏重外振动体质量∑m弹性单元设计通过惯性单元设计选择振动电杋机并计算参振为物料质量。视物料静止、滑动跳动情况k在1至0间变质量通过弹性单元设计得到主振弹簧刚度文献4]对不同化由所确定的∑m值结合结构尺寸求得∑!的大作业要求下的振动系统建立了不同的振动系统的运行体制。2.4功率计算与激振器选择文献3]针对旋振干燥机上的物料运行要求给出了振动体系旋振系统的功耗主要有振动阻尼功耗和激振器轴承摩的设计原则。事实上这些都是振动设计时的约束条件必须按照这些条件来设计和选择主要参数擦功耗总功率按下式计算3-41:Nf2A2式中0.95~0.98为传动效率f为阻尼系数,抛掷运动时取设A“+∑m4=3m分别为垂Jf=(0.1~0.314)4=√A2+92R即为振体的直振动振幅、扭转振动振幅。合成振幅。2.1振幅与激励频率的设计至此已获得振幅ω及激振所需功率N按使用说明或粮食、油脂工业中大多数被处理物料为散状料。对散粒电机手册可以最终选定激振电机。物料振幅取值范围一般在2A=3~10m旋振系统中两2.5隔振计算自由度运动合成为振幅A=√A2+A42R2的螺旋运动式主振弹簧是对振动体系而言的。对机架或基础而言弹中R为振动体半径故A、4由振体结构及工艺要求共同确性支承又是隔振弹簧隔振效果用隔振系数或隔振效率η表定。当A、R选定后可由振幅之比值来分配A、A的大振频ω的确定首先要求保证振动体运动体制的要求即P满足物料运动要求其次要考虑可以选择的振动电机或其他n=p×100%类型激振器的规格通常取∫=15~30H即a=9.2-式中:P一传给基础或构架的动载荷幅值,P」=4rad/s由此选定主振电机并进行传动部分的具体设计。√(∑C.A)+(A)机槭指数κ。c2A的大小既直接影响物料运行状态及P—激振力幅值,P=△my2r其结合系数又对振动部件结构的强度和刚度直接相关故通常要求隔振系数为0.25~0.01。般应使K值处于许用值范围K]=1~8高频时取K]=Ⅰ~1.3。在已经选取了振幅和振频后需校验此指数使其在3结语容许之范围。旋振系统是一类独具特色的、具有广泛应用前景的基础弹簧刚度设计体系其理论上的分析与主要参数的计算为该类机械装备的工程中常选取橡胶弹簧为弹性支撑。其刚度设计要保证开发和创新提供了重要的武器。本文所作的理论研讨与总系统在远超共振区工作即弹簧轴向刚度>λ和扭转刚度结正是为了从本质上揭示其激励与响应的规律进而为产品设计打下基础。均要满足a≥m0+[参考文献]现已取定ω等参数,故按∑λ2=[1]张永林涡振螺旋干燥机内物料的运矶武汉工业学院学Jo+>Jx中国煤化工[2]3里J]粮食与饲料工业2001CNMHG来设计刚度。将设计计算所得到的总刚度∑∑入按支承布局分配给各个独立支撑后由各支承结构设3]闻邦樁振动筛振动给料机振动输送机的设计与调M]北京北学工业出版社989计来保证λ:和入值。[4]刘协舫.食品机械M]武汉湖北科学技术出版社002.3振动耷笈揭力惯量计算责任编辑程启芬)