玻璃磨邊機(jī)的機(jī)械振動(dòng)研究

1、玻璃磨邊機(jī)的機(jī)械振動(dòng)研究題目:立式玻璃磨邊機(jī)的機(jī)械振動(dòng)研究研究生:石瑞指導(dǎo)教師:張向慧專業(yè):機(jī)械研09學(xué)號(hào):2009Y070301082010年8月14日立式玻璃磨邊機(jī)的機(jī)械振動(dòng)研究摘要:本文從機(jī)械振動(dòng)入手，首先介紹了模態(tài)分析的定義，它是研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用。其次利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬，同時(shí)利用有限元分析在模態(tài)分析中的應(yīng)用。最后本文從立式玻璃磨邊機(jī)切入，介紹了玻璃磨邊機(jī)的種類并加以舉例，同時(shí)描述了如何對(duì)玻璃磨邊機(jī)進(jìn)行模態(tài)分析。關(guān)鍵詞:模態(tài)分析有限元分析方法玻璃磨邊機(jī)Abstract:Thispaperbeginw

2、ithMechanicalVibration,followedupwiththeintroductionofthedefinitionofModelAnalysis.ModelAnalysisisamodernmethodbasedontheresearchofdynamicstructuralcharacter,andanapplicationofsystemidentificationmethodofengineeringvibrationarea.Thensimulatetherealphysicalsystemwithmathematicalapproach,andapplicatio

3、nofFEM-finiteelementmethodinmodelanalysis.Thevarietyofarrissingmachineandmodelanalysisofarrissingmachineareintroduced.Keywords:modelanalysis,FEM-finiteelementmethod,arrissingmachine1. 引言現(xiàn)代機(jī)械不斷向高速、輕量、低能耗和高性能發(fā)展，機(jī)械和結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與噪聲問題日益突出，故在機(jī)械核結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造過程中，必須進(jìn)行機(jī)械和結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性分析。對(duì)樣機(jī)進(jìn)行振動(dòng)模態(tài)試驗(yàn)，已成為新產(chǎn)品研制中不可或缺的重要步驟。因此，機(jī)械振動(dòng)和

4、試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的理論，已近成為現(xiàn)代工程技術(shù)人員必備的知識(shí)。在結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析中，對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)而言，建立精確的理論模型十分困難，從現(xiàn)有文獻(xiàn)資料看，對(duì)于立式磨邊機(jī)的動(dòng)力學(xué)已做了簡化，使得計(jì)算結(jié)果并非精確。隨著有限元技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用有限元分析軟件，可以建立復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有限元模型，進(jìn)行模態(tài)分析。其中，ansyS!供了多種模態(tài)分析的方法，具有強(qiáng)大的模態(tài)分析能力，可以準(zhǔn)確快速的計(jì)算出結(jié)構(gòu)的特征頻率和振型，這是其他分析軟件不能比擬的。ANSY歌件能夠高效求解各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜力、動(dòng)力、振動(dòng)、線性和非線性、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、斷裂力學(xué)等問題，具有完善的前后處理模塊和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)接口，是計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）、

5、工程數(shù)值分析和仿真的有效工具。模態(tài)分析技術(shù)從20世紀(jì)60年代后期發(fā)展至今已趨成熟，它和有限元分析技術(shù)一起成為結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的兩大支柱。模態(tài)分析作為一種“逆問題”分析方法，是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，采用實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的方法來處理工程中的振動(dòng)問題。結(jié)構(gòu)在動(dòng)力載荷作用下，總要產(chǎn)生一定的振動(dòng)響應(yīng)。而結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，常常是結(jié)構(gòu)損壞、環(huán)境惡化，設(shè)備的精度或可靠性降低等工程事故的主要原因。因此，研究結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和動(dòng)力強(qiáng)度，已日益成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要課題。結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性主要取決于它的各階固有頻率、主振型和阻尼比等。這些參數(shù)也就是所謂的模態(tài)參數(shù)。如果已經(jīng)有了結(jié)構(gòu)的實(shí)物圖或設(shè)計(jì)圖紙，并掌握所有材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，那么原則上

6、可以用有限元分析等數(shù)值計(jì)算方法求出結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。然而，由于諸方面的原因，例如:非線性因素，材料的不均勻性，阻尼機(jī)理的復(fù)雜性，在加上構(gòu)件與構(gòu)件、整機(jī)與基礎(chǔ)的連接剛度難以確定等，使有限元計(jì)算的準(zhǔn)確性受到限制。在本世紀(jì)六、七十年代發(fā)展起來的現(xiàn)代模態(tài)試驗(yàn)分析技術(shù)彌補(bǔ)了有限元分析技術(shù)的某些不足。模態(tài)試驗(yàn)分析與有限元分析的相互結(jié)合及相互補(bǔ)充，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和設(shè)備診斷等許多方面，都取得良好的成效。本文將著重從定義方面介紹模態(tài)分析、有限元分析，以及研究玻璃磨邊機(jī)中的機(jī)械振動(dòng)。2. 模態(tài)分析定義模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用。模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性，每一個(gè)模

7、態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。通常，模態(tài)分析都是指試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。振動(dòng)模態(tài)是彈性結(jié)構(gòu)的固有的、整體的特性。如果通過模態(tài)分析方法搞清楚了結(jié)構(gòu)物在某一易受影響的頻率范圍內(nèi)各階主要模態(tài)的特性，就可能預(yù)言結(jié)構(gòu)在此頻段內(nèi)在外部或內(nèi)部各種振源作用下實(shí)際振動(dòng)響應(yīng)。因此，模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及設(shè)備的故障診斷的重要方法。2.1 模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)模態(tài)分析用于確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或機(jī)器部件的振動(dòng)特性,即結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型,給出模態(tài)參數(shù)與系數(shù)。計(jì)算各階模態(tài)就是為了在工作中避免發(fā)生共振。根據(jù)動(dòng)載荷虛功原理得到有限個(gè)自由度的彈性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程為:MCKQ,，,(1)式中M結(jié)構(gòu)總質(zhì)量矩陣c-結(jié)構(gòu)總阻尼矩陣K結(jié)構(gòu)總剛度矩

8、陣節(jié)點(diǎn)位移列陣,Q結(jié)構(gòu)載荷列陣在模態(tài)分析過程中，取Q為零矩陣，忽略阻尼對(duì)系統(tǒng)的影響，可得到無阻尼自由振動(dòng)方程M,，K,0(2)式(2)為常系數(shù)線性齊次微分方程，其解的形式為,sin(,t，,)0(3),式中振動(dòng)固有頻率，Hz,振動(dòng)初相位，(?)2將式(3)帶入(2)中后，可得到齊次線性方程組(4)(K,M),02K,M,0式(4)有非零解的條件是其系數(shù)行列式等于零，即(5)2時(shí)，式(5)是的n次實(shí)系數(shù)方程，系統(tǒng)自由振動(dòng)特性(固有頻率當(dāng)矩陣K以及M的階數(shù)為n,和振型)的求解問題即可轉(zhuǎn)化為求矩陣的特征值和特征向量的問題。ANSY我有強(qiáng)大的模態(tài)分,析能力，提供了包括Subspace(子空間法)等7種

9、模態(tài)提取方法，其中子空間法適用于大型對(duì)稱特征值求解問題，可以通過集中求解控制選項(xiàng)來控制子空間迭代過程。2.2 模態(tài)試驗(yàn)時(shí)最佳點(diǎn)(1) 最佳懸掛點(diǎn):模態(tài)試驗(yàn)時(shí)，一般希望將懸掛點(diǎn)選擇在振幅較小的位置，最佳懸掛點(diǎn)應(yīng)該是某階振型的節(jié)點(diǎn)。(2) 最佳激勵(lì)點(diǎn):最佳激勵(lì)點(diǎn)視待測(cè)試的振型而定，若單階，則應(yīng)選擇最大振幅點(diǎn)，若多階，則激勵(lì)點(diǎn)處各階的振幅都不小于某一值。如果是需要許多能量才能激勵(lì)的結(jié)構(gòu)，可以考慮多選擇幾個(gè)激勵(lì)點(diǎn)。(3) 最佳測(cè)試點(diǎn):模態(tài)試驗(yàn)時(shí)測(cè)試點(diǎn)所得到的信息要求有盡可能高的信噪比，因此測(cè)試點(diǎn)不應(yīng)該靠近節(jié)點(diǎn)。在最佳測(cè)試點(diǎn)位置其ADDOF(AverageDrivingDOFDisplacement)值

10、應(yīng)該較大，一般可用EI(EffectiveIndependance)法確定最佳測(cè)試點(diǎn)。2.3模態(tài)參數(shù)理想的情況下我們希望得到一個(gè)結(jié)構(gòu)的完整的模態(tài)集，實(shí)際應(yīng)用中這即不可能也不必要。實(shí)際上并非所有的模態(tài)對(duì)響應(yīng)的貢獻(xiàn)都是相同的。對(duì)低頻響應(yīng)來說，高階模態(tài)的影響較小。對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)而言，我們感興趣的往往是它的前幾階或十幾階模態(tài)，更高的模態(tài)常常被舍棄。這樣盡管會(huì)造成一點(diǎn)誤差，但頻響函數(shù)的矩陣階數(shù)會(huì)大大減小，使工作量大為減小。這種處理方法稱為模態(tài)截?cái)唷模態(tài)的特征參數(shù)，即振動(dòng)系統(tǒng)的各階固有頻率、振型、模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度與模態(tài)阻尼。b無阻尼系統(tǒng)的各階模態(tài)稱為主模態(tài)，各階模態(tài)向量所張成的空間稱為主空間，其相應(yīng)的模態(tài)

11、坐標(biāo)稱為主坐標(biāo)。2.4實(shí)模態(tài)和復(fù)模態(tài)按照模態(tài)參數(shù)（主要指模態(tài)頻率及模態(tài)向量）是實(shí)數(shù)還是復(fù)數(shù)，模態(tài)可以分為實(shí)模態(tài)和復(fù)模態(tài)。對(duì)于無阻尼或比例阻尼振動(dòng)系統(tǒng)，其各點(diǎn)的振動(dòng)相位差為零或180度，其模態(tài)系數(shù)是實(shí)數(shù)，此時(shí)為實(shí)模態(tài);對(duì)于非比例阻尼振動(dòng)系統(tǒng)，各點(diǎn)除了振幅不同外相位差也不一定為零或180度，這樣模態(tài)系數(shù)就是復(fù)數(shù)，即形成復(fù)模態(tài)。2.6模態(tài)分析和有限元分析的結(jié)合使用1）利用有限元分析模型確定模態(tài)試驗(yàn)的測(cè)量點(diǎn)、激勵(lì)點(diǎn)、支持點(diǎn)（懸掛點(diǎn)），參照計(jì)算振型對(duì)測(cè)試模態(tài)參數(shù)進(jìn)行辯識(shí)命名，尤其是對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)很重要。2） 利用試驗(yàn)結(jié)果對(duì)有限元分析模型進(jìn)行修改，以達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)要求。3） 利用有限元模型對(duì)試驗(yàn)條件

12、所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行仿真分析，如邊界條件模擬、附加質(zhì)量、附加剛度所帶來的誤差及其消除。4） 兩套模型頻譜一致性和振型相關(guān)性分析。5） 利用有限元模型仿真分析解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題3. 有限元分析方法3.1 有限元分析方法的定義利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。利用簡單而又相互作用的單元，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。有限元分析是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一單圖1機(jī)械振動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)元假定一個(gè)合適的近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件，如結(jié)構(gòu)的平衡條件，從而得到問題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而

13、是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計(jì)算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實(shí)用高效的數(shù)值分析方法。3.2 有限元分析方法的特點(diǎn)有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性僅限于相對(duì)小的子域中。20世紀(jì)60年代初首次提出結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算有限元概念的克拉夫(Clough)教授形象地將其描繪為:“有限元法=

14、RayleighRitz法，分片函數(shù)”，即有限元法是RayleighRitz法的一種局部化情況。不同于求解滿足整個(gè)定義域邊界條件的允許函數(shù)的RayleighRitz法，有限元法將函數(shù)定義在簡單幾何形狀如二維問題中的三角形或任意四邊形的單元域上的分片函數(shù)，且不考慮整個(gè)定義域的復(fù)雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一。3.3 分析步驟對(duì)于不同物理性質(zhì)和數(shù)學(xué)模型的問題，有限元求解法的基本步驟是相同的，只是具體公式推導(dǎo)和運(yùn)算求解不同。有限元求解問題的基本步驟通常為:第一步:問題及求解域定義:根據(jù)實(shí)際問題近似確定求解域的物理性質(zhì)和幾何區(qū)域。第二步:求解域離散化:將求解域近似為具有不同有限大小

15、和形狀且彼此相連的有限個(gè)單元組成的離散域，習(xí)慣上稱為有限元網(wǎng)絡(luò)劃分。顯然單元越小(網(wǎng)絡(luò)越細(xì))則離散域的近似程度越好，計(jì)算結(jié)果也越精確，但計(jì)算量及誤差都將增大，因此求解域的離散化是有限元法的核心技術(shù)之一。第三步:確定狀態(tài)變量及控制方法:一個(gè)具體的物理問題通?？梢杂靡唤M包含問題狀態(tài)變量邊界條件的微分方程式表示，為適合有限元求解，通常將微分方程化為等價(jià)的泛函形式。第四步:單元推導(dǎo):對(duì)單元構(gòu)造一個(gè)適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標(biāo)系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而形成單元矩陣。為保證問題求解的收斂性，單元推導(dǎo)有許多原則要遵循。對(duì)工程應(yīng)用而言，重

16、要的是應(yīng)注意每一種單元的解題性能與約束。例如，單元形狀應(yīng)以規(guī)則為好，畸形時(shí)不僅精度低，而且有缺秩的危險(xiǎn)，將導(dǎo)致無法求解。第五步:總裝求解:將單元總裝形成離散域的總矩陣方程（聯(lián)合方程組），反映對(duì)近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足一定的連續(xù)條件。總裝是在相鄰單元結(jié)點(diǎn)進(jìn)行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)連續(xù)性建立在結(jié)點(diǎn)處。第六步:聯(lián)立方程組求解和結(jié)果解釋:有限元法最終導(dǎo)致聯(lián)立方程組。聯(lián)立方程組的求解可用直接法、選代法和隨機(jī)法。求解結(jié)果是單元結(jié)點(diǎn)處狀態(tài)變量的近似值。對(duì)于計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量，將通過與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提供的允許值比較來評(píng)價(jià)并確定是否需要重復(fù)計(jì)算。簡言之，有限元分析可分成三個(gè)階段，前處理、處理和后處理

17、。前處理是建立有限元模型，完成單元網(wǎng)格劃分;后處理則是采集處理分析結(jié)果，使用戶能簡便提取信息，了解計(jì)算結(jié)果。4. 立式自動(dòng)玻璃磨邊機(jī)玻璃磨邊機(jī)是玻璃深加工設(shè)備中產(chǎn)生最早且用量最大的機(jī)械設(shè)備之一。主要作用是玻璃的磨平，以及制作一些特殊形狀。立式自動(dòng)玻璃磨邊機(jī)（automaticverticalarrissingmachine)就是其中一種。立式自動(dòng)玻璃磨邊機(jī)是集高效及占地小的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同厚度、尺寸大小的玻璃進(jìn)行批量直線磨削。立式自動(dòng)磨邊機(jī)用于大型到中型不等尺寸的磨邊，主要用于批量生產(chǎn)直邊玻璃的磨邊。它主要由遞送機(jī)構(gòu)、上磨頭、下磨頭、機(jī)架、卷簾機(jī)構(gòu)、支架和擋水板等組成。對(duì)于立式自動(dòng)磨邊機(jī)的模態(tài)

18、分析，主要是用有限元分心方法分析磨頭部分振動(dòng)干擾對(duì)于玻璃磨邊機(jī)的影響，從而進(jìn)行優(yōu)化。圖1磨頭卷筒圖2瓷輪組合4.1 玻璃磨邊機(jī)分類玻璃磨邊機(jī)根據(jù)所磨削玻璃類型劃分，主要分為以下幾種：(1)單臂異型磨邊機(jī)單臂異型磨邊機(jī)簡稱異形機(jī)或單臂機(jī)，異形機(jī)的最大特點(diǎn)是用途廣泛，價(jià)格低廉。異形機(jī)既可以磨直邊，也可磨圓邊、鴨嘴邊，還可磨斜邊；既可以磨圓形工件，也可磨橢圓及異形工件。在獨(dú)立吸盤上裝上靠模，用異形機(jī)可以磨一些形狀不規(guī)則的工件。異形機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本相對(duì)較低，所以價(jià)格也比較便宜，一般的國產(chǎn)機(jī)兩萬元左右就能買到。(2)直線磨邊機(jī)直線磨邊機(jī)的特點(diǎn)有三：一是用途比較單一，只能磨各類直線邊；二是可連續(xù)性磨削

19、，生產(chǎn)效率較高；三是可磨削尺寸較大的平板玻璃。直線磨邊機(jī)是各類磨邊機(jī)中品種、規(guī)格最多的磨邊機(jī)，按能磨削的直線邊的不同，它又可分為如下三種圖3磨邊機(jī)上磨頭軸測(cè)圖a直線磨邊機(jī)（簡稱直邊機(jī)）直邊機(jī)只能磨削玻璃的平底邊及兩棱角，按磨頭數(shù)分，有三、五、八、九、十、十三、十四磨頭等數(shù)種機(jī)型。一般來說，磨頭數(shù)越多，則磨削精度和生產(chǎn)效率越高，相應(yīng)地機(jī)器的價(jià)格也越高。而電腦控制的直邊機(jī)（一般磨頭數(shù)都在十或十以上）則價(jià)格更高。近些年來，國內(nèi)市場(chǎng)上又出現(xiàn)一種既可磨平底邊，又可磨45度底邊的兩用直邊機(jī)，用量也比較多。另外還有可磨一組或兩組互成角度底邊的磨邊機(jī)，叫多級(jí)磨邊機(jī)。這種機(jī)型磨頭較多，一般為電腦控制，設(shè)備價(jià)格相

20、對(duì)較高。b直線圓（簡稱圓邊機(jī)）圓邊機(jī)可以磨削玻璃的圓邊、鴨嘴邊等，在家具、玻璃的加工中用的較多。圓邊機(jī)也有三、五、六、七、八、九磨頭斜邊機(jī)。c斜邊機(jī)斜邊機(jī)一般用于等數(shù)種機(jī)型，直線斜邊機(jī)，簡稱磨削機(jī)?，F(xiàn)在，有的斜邊機(jī)也可磨削45度的斜邊。斜邊機(jī)按磨頭數(shù)分，也有七、八、九、十、十一、十四磨頭等機(jī)型。近些年來又出現(xiàn)一種能在玻璃斜邊上磨出各種波浪花紋的斜邊機(jī)，叫波浪斜邊機(jī)。(3)靠模磨邊機(jī)(簡稱靠模機(jī)仿形機(jī))靠模磨邊機(jī)簡稱靠模機(jī)仿形機(jī)，靠模機(jī)利用模板準(zhǔn)確定位，可精確磨削圓形或異形玻璃的直邊、圓邊、鴨嘴邊、斜邊等，這種磨邊機(jī)磨出的玻璃形狀準(zhǔn)確，尺寸統(tǒng)一，生產(chǎn)效率較高。使用靠模磨邊機(jī)需要制作專門的模板，當(dāng)

21、生產(chǎn)品種較多時(shí)，不但制作模板費(fèi)用較高，而且管理、更換模板也較麻煩，因此這種機(jī)型適用于生產(chǎn)品種不多，但生產(chǎn)批量很大的玻璃加工?？磕C(jī)也有單頭、雙頭、四頭、六頭等數(shù)種機(jī)型，其中四頭及六頭靠模機(jī)可一次磨削。4.2 簡述立式玻璃磨邊機(jī)的振動(dòng)分析在生產(chǎn)實(shí)踐中，一般說來機(jī)械設(shè)備中并不希望產(chǎn)生振動(dòng)。這是因?yàn)檎駝?dòng)所產(chǎn)生的噪聲會(huì)刺激操作工人引起疲勞，從而降低工作效率。同時(shí)，它也會(huì)使機(jī)床零件過早出現(xiàn)疲勞破壞，從而使零件的安全程度、可靠性和強(qiáng)度降低。與此同時(shí)，玻璃磨邊機(jī)的振動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致被磨削玻璃的表面精度降低，砂輪使用壽命也會(huì)下降。在機(jī)械振動(dòng)中，振動(dòng)的強(qiáng)弱用振動(dòng)量來衡量，振動(dòng)量可以是振動(dòng)體的位移、速度或加速度。振動(dòng)量

22、如果超過允許范圍，機(jī)械設(shè)備便會(huì)產(chǎn)生較大的動(dòng)載荷和噪聲，從而影響其工作性能和使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致零、部件的早期失效。圖4機(jī)械振動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(1)振動(dòng)產(chǎn)生的原因機(jī)械振動(dòng)的簡單定義，物體或物體的一部分在平衡位置附近來回做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，常簡稱振動(dòng)。簡而言之，立式玻璃磨邊機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的原因是機(jī)器設(shè)備在工作過程中，機(jī)構(gòu)零部件產(chǎn)生振動(dòng)造成。振動(dòng)不可避免，但如果振動(dòng)量超出允許范圍，人為地消除或減小振動(dòng)就成為一種必須。通常磨邊機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)依照受力形式不同可分為受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。受迫振動(dòng)是夾送機(jī)構(gòu)中的不平衡力的干擾力對(duì)磨邊機(jī)磨頭機(jī)構(gòu)持續(xù)作用的結(jié)果。立式玻璃磨邊機(jī)在玻璃磨削過程中所產(chǎn)生的自激振動(dòng)類型較多，例如上

23、磨頭磨削玻璃側(cè)邊時(shí)，滾珠絲杠副帶動(dòng)上磨頭上下移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng);夾送機(jī)構(gòu)在玻璃傳動(dòng)過程中，由于同步帶的振動(dòng)，以及磨邊機(jī)頂端同步輪工作過程中的振動(dòng)而引起的自激振動(dòng)。事實(shí)上，形成不連續(xù)切削的周期與玻璃、磨頭砂輪以及夾送機(jī)構(gòu)中的任一部分振動(dòng)的固有周期相同，是產(chǎn)生磨邊機(jī)振動(dòng)的主要原因之一。(2) 振動(dòng)產(chǎn)生的位置立式玻璃磨邊機(jī)夾送裝置與磨頭機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)就會(huì)引起振動(dòng)，如砂輪軸的徑向抖動(dòng)，這會(huì)使玻璃邊緣出現(xiàn)凹凸不平的紋理，即“狗牙”現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)，玻璃邊會(huì)產(chǎn)生裂紋。與此同時(shí)，玻璃邊的磨削質(zhì)量也會(huì)受到影響。立式玻璃磨邊機(jī)機(jī)械部分的傳動(dòng)系統(tǒng)采用齒輪傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)由于輪齒嚙合剛度的變形，輪齒傳遞誤差、嚙入嚙出沖擊以

24、及傳動(dòng)系統(tǒng)輸入力矩和負(fù)載力矩等的變化均會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)嚙合力，這樣由于動(dòng)態(tài)嚙合力的激勵(lì)，使輪齒產(chǎn)生振動(dòng)，從而引起齒輪及其系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲。磨頭機(jī)構(gòu)磨削過程中的上下移動(dòng)，由滾珠絲桿副傳動(dòng)。滾珠循環(huán)系統(tǒng)中的碰撞接觸現(xiàn)象，由于幾何形狀的不連續(xù)性，當(dāng)滾珠進(jìn)入導(dǎo)管時(shí)兩者之間發(fā)生碰撞。這樣就導(dǎo)致磨頭傳動(dòng)過程中滾珠絲杠的振動(dòng)和噪聲，甚至?xí)?dǎo)致滾珠再循環(huán)系統(tǒng)的疲勞失效。夾送機(jī)構(gòu)是立式玻璃磨邊機(jī)中的一個(gè)重要機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)玻璃磨削過程中玻璃的夾緊和遞送。從動(dòng)輥位置可調(diào)用以夾緊，主動(dòng)輥和從動(dòng)輥相向旋轉(zhuǎn)用以遞送。同步輪上裝有皮帶傳動(dòng)，傳動(dòng)過程中過度不平衡、偏心滑輪、機(jī)械式松動(dòng)等原因，會(huì)造成皮帶打滑生成反作用力，而至可見程度

25、的振動(dòng)狀態(tài)。(3) 如何解決產(chǎn)生的振動(dòng)設(shè)計(jì)磨邊設(shè)備時(shí)，應(yīng)周密地考慮所設(shè)計(jì)的對(duì)象會(huì)出現(xiàn)何種振動(dòng)，包括線性和非線性;振動(dòng)的程度;以及把振動(dòng)量控制在允許范圍內(nèi)的方法。對(duì)于已有的磨邊設(shè)備，振動(dòng)量超過允許范圍時(shí)，需要采取減振措施，如配置各類減振器。為減小機(jī)械設(shè)備振動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境的影響，或減小周圍環(huán)境的振動(dòng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的影響，可采取隔振措施。對(duì)于已有磨邊設(shè)備，也可采用Ansys分析軟件及機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生平臺(tái)(圖4)實(shí)驗(yàn)分析振動(dòng)產(chǎn)生的位置，從而在下次生產(chǎn)中保證將有害振動(dòng)降至最低幅度。只有在已知機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力學(xué)模型、外部激勵(lì)和工作條件的基礎(chǔ)上，才能分析研究機(jī)械設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)態(tài)分析包括計(jì)算或測(cè)定磨邊設(shè)備受到激勵(lì)時(shí)有關(guān)點(diǎn)的位移、速度、加速度、相位、頻譜和振動(dòng)的時(shí)間歷程等動(dòng)態(tài)響應(yīng)，根據(jù)動(dòng)態(tài)響應(yīng)考核設(shè)備承受振動(dòng)和沖擊的能力，尋找其薄弱環(huán)節(jié)和浪費(fèi)環(huán)節(jié)，為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。還可建立用模態(tài)參數(shù)表示的機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，分析計(jì)算機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力穩(wěn)定性，確定機(jī)械設(shè)備不穩(wěn)定，即產(chǎn)生自激振動(dòng)的臨界條件。保證機(jī)械設(shè)備在充分發(fā)揮其性能的條件下不產(chǎn)生自激振動(dòng)，并能穩(wěn)定的工作。5. 模態(tài)分析在工程中的應(yīng)用作為振動(dòng)工程理論的一個(gè)重要分支，模態(tài)分析或?qū)嶒?yàn)?zāi)B(tài)分析為各種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具，其可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往作為產(chǎn)品性能評(píng)估的有效標(biāo)準(zhǔn)，而