動力學(xué)建模破碎機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響

1、動力學(xué)建模破碎機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響Lachezar NENKOV LAZOVSofi科技大學(xué)摘要:這篇論文是關(guān)于沖擊式破碎機(jī)大型轉(zhuǎn)子3 D受迫振動的執(zhí)行動力分析。創(chuàng)立了擁有三個(gè)模塊和八個(gè)自由度的動態(tài)模型。它的應(yīng)用負(fù)荷是短暫的脈沖負(fù)荷。Di fferential運(yùn)動方程可以解釋質(zhì)量、彈性、阻尼和幾何性能。運(yùn)動微分方程的數(shù)值解得到的MATLAB程序，數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出了影響破碎機(jī)的動力學(xué)特征。關(guān)鍵詞：非線性振動，旋轉(zhuǎn)軸的振動，沖擊載荷，沖擊式破碎機(jī)1 前 言這項(xiàng)工作的目的是建立沖擊式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)模型，所述的強(qiáng)迫振動來源于負(fù)載沖擊。彈性耦合剛體建模是多體動力學(xué)的一個(gè)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(yīng)變儀器測量沖擊力和有關(guān)的變形的問題，其他科學(xué)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(jī)轉(zhuǎn)子的空間振動的研究進(jìn)行一些簡化，我們認(rèn)為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和軸是離散的。我們假設(shè)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量大一些，軸的質(zhì)量小一些。這種假設(shè)允許把整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量集中在轉(zhuǎn)子的重心上，彈簧的剛度軸的剛度等效，彈性懸掛點(diǎn)，可以被轉(zhuǎn)子的寬度接受。電動機(jī)的轉(zhuǎn)和沖擊式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子可以彈性耦合成一個(gè)自由度自由旋轉(zhuǎn)。沖擊式破碎機(jī)的工作過程的性質(zhì)是固定的突然施加沖擊力。一個(gè)局部能量因破損消耗以及轉(zhuǎn)化為外表能量; 另一局部的能量用于增加轉(zhuǎn)子的動能來粉

3、碎材料。沖擊是半彈性,并且沖擊負(fù)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(zhuǎn)子上的錘子的圓周速度, k 彈性恢復(fù)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(jī)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)模型系數(shù)Kp與工作空間中的碎石的普及率有關(guān)，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(zhuǎn)子上的攻擊力

4、是由脈沖值決定(dSp = Fim·dtim)。假設(shè)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(jì)算值，沖擊脈沖和沖擊時(shí)間給出表1。表格1表現(xiàn)出了外圍設(shè)備速度四個(gè)級別的完成值。對于這全部四個(gè)級的外圍設(shè)備的速度來說，沖擊式破碎機(jī)轉(zhuǎn)子

5、的動力學(xué)模型必須得解決。表1.沖擊載荷值轉(zhuǎn)子的動力學(xué)模型顯示如圖1動力學(xué)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(xué)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(gè)絕對運(yùn)動：絕對幀

6、是，換算幀是O1'1'1'1，幀運(yùn)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(zhuǎn)，即做幀的運(yùn)動換算成n，n，n介于中心O1和中心O之間。并且旋轉(zhuǎn)中心O1有自由度n，N，n，在這里n，n，N是歐拉角。相對運(yùn)動可以派生出幀的運(yùn)動。幀O2xyz被定義與轉(zhuǎn)子體固定。在這個(gè)轉(zhuǎn)動慣量中軸O2x，O2y，O2z是主要軸，并且中心O2是一個(gè)大規(guī)模的中心。幀O2xyz的運(yùn)動可表示為有六個(gè)自由程度的幀O1111。，確定軸O2準(zhǔn)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(zhuǎn)體的重心。用這種方法定義幀1111來描述幀運(yùn)動

7、和幀O2xyz，固定體，相對運(yùn)動體的定義和幀1111有關(guān)。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(xué)模型自由程度減少是因?yàn)橐恍┫到y(tǒng)受到了約束。這個(gè)約束是：n = 0, n = 0, n = 0, n = 0, n = 0 。質(zhì)心的運(yùn)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(gè)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(guān)于軸矢量11, 11 和 11的投影, p1, q1和

8、 r1，是幀的角速度關(guān)于同一軸線的投影。他們從歐拉運(yùn)動學(xué)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(zhuǎn)子關(guān)于中心O1的角動量,公式：殘差規(guī)那么是絕對導(dǎo)數(shù)得載體和獲?。寒?dāng)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(zhuǎn)子圍繞中心O1旋轉(zhuǎn)：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(jì)算值，關(guān)于中心O1與同一軸線上k，KH和K值來自下一個(gè)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(zhuǎn)矩陣中方向余弦Kc = a·K0,，在此：式中，K0X, K0Y, K0Z是角動量K0是關(guān)于慣性主軸O2x、o2y、 O2z的投影，由以下表達(dá)式確定：A，B和C是主要的慣性力矩。假設(shè)，和范圍小于5°。用有關(guān)，和的旋轉(zhuǎn)矩陣a中的方向余弦獲取線性表達(dá)式，并得到下面的描述： 從以下得到：計(jì)算的絕對角速度超過主軸慣性獲得下一個(gè)表達(dá)方程：相對角速度的預(yù)測值超過慣性主軸：對于小的震動：預(yù)測的絕對角速度超過主

10、軸的轉(zhuǎn)動慣量得到以下方程：角動量超過預(yù)測主軸的轉(zhuǎn)動慣量，得到以下方程：在方程14中代入的角動量的計(jì)算值，并得到方程22：從這里的代如13并導(dǎo)出公式23：系統(tǒng)的動力微分方程24描述了沖擊式破碎機(jī)轉(zhuǎn)子的動力學(xué)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(gè)潛在的能量系統(tǒng)：支撐點(diǎn)的位移，小的震動，得：動力模型的具體坐標(biāo)為：從支撐點(diǎn)的位移產(chǎn)生下一個(gè)說明：剛度是：位能表達(dá)式產(chǎn)生下一個(gè)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(yùn)動微分方程的另一個(gè)方程38：解運(yùn)動系統(tǒng)微分方程的目的是創(chuàng)立一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，在MATLAB環(huán)境，得到的結(jié)果以圖表的形式給出。獲得的結(jié)果為阻尼常數(shù)b與阻尼比。這種關(guān)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(jī)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(jī)的性能曲線方程：3 結(jié)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(jī)轉(zhuǎn)子和電動馬達(dá)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子錘外圍不同速度幅值譜廣義坐標(biāo)，和。4 結(jié)論4.1三個(gè)模塊與八個(gè)自由度動力學(xué)模型被創(chuàng)立。被迫影響了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動。圖2。沖擊式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子和電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子VP外圍速度變化= 36米/秒圖3。振幅譜的廣義坐標(biāo)為VP=36米/秒圖4。振幅譜為廣義坐標(biāo)為VP=36米/秒圖5。振幅頻譜為VP的廣義坐標(biāo)=36米/秒圖6。振幅譜的廣義坐標(biāo)為VP=36米/秒圖7。振幅譜為廣義坐標(biāo)為VP=24米/秒圖8。振幅頻譜為VP的廣義坐標(biāo)=24米/秒4.2

13、 用MATLAB獲得系統(tǒng)運(yùn)動微分方程的數(shù)值解。為高幅值譜在振動過程中應(yīng)用FFT。4.3 錘外圍速度的影響數(shù)值試驗(yàn)是在廣義坐標(biāo)上開展的。5 致謝這項(xiàng)工作可能得到教授.Emil Asenov保加利亞索非亞技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教員的援助。參考文獻(xiàn)1 鮑曼，W.A.：破碎機(jī)回轉(zhuǎn)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(shí)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(jī)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(guān)于回轉(zhuǎn)沖擊式破碎機(jī)碰撞過程的統(tǒng)計(jì)研究。索非亞技術(shù)大學(xué)的碩士學(xué)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(jī)。碩士學(xué)位，TU-索非亞科學(xué)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(jié)構(gòu)動力學(xué)。 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(jī)動力。 voenno出版社，1983年，保加利亞索非亞保加利亞8 tz