淺談慣性振動給料機的動態(tài)設計及應用

1、淺談慣性振動給料機的動態(tài)設計及應用論文關鍵詞：慣性振動給料機動態(tài)設計atlab論文摘要：介紹了慣性振動給料機動態(tài)設計的相關內(nèi)容及其一般步驟與方法，并利用atlab對ZG型單電機慣性振動給料機進展動力學分析。慣性振動給料機是一種利用振動原理來完成各種給料過程的振動機械。目前，這類機械已廣泛應用于工農(nóng)業(yè)消費及國防建立等各個部門，利用振動的槽體可以使物料沿著指定的方向作滑行或拋擲運動，從而到達輸送物料的目的。這種振動機械與其它機械的共同點是：它們正向大型化、自動化、集成化、智能化方向開展，工作中出現(xiàn)的動力學問題愈來愈多，對動力學特性的要求愈來愈高。因此，對機械整體系統(tǒng)及其零部件，按照動態(tài)設計理論與方

2、法進展較全面和系統(tǒng)的設計是一項不可缺少的工作，是保證該類機械和整個系統(tǒng)可靠和有效運行的重要措施和必要的手段【】J。慣性振動給料機的動態(tài)設計目的，是希望所設計的設備在投入消費后，能處在較理想的狀態(tài)下工作，不僅能獲得滿意的工藝指標，還要求機械設備能可靠地工作，同時應滿足工作壽命的要求。1慣性振動給料機動態(tài)設計的內(nèi)容為了有效利用振動而賦予振動給料機動態(tài)設計的內(nèi)容，大致可分為以下兩個方面：(1)在初步設計過程中，根據(jù)以往的經(jīng)歷和理論成果來選擇和計算運動學和動力學參數(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；(2)在完成初步設計后，對所設計的機械構造進展建模，研究和分析其動態(tài)特性，并在可能

3、的情況下進展試驗分析，檢驗其動態(tài)特性，進而對機械設備的圖樣進展審核、修改或重新設計。2慣性振動給料機動態(tài)設計的步驟與方法對于振動機械動態(tài)設計的步驟，大致包括以下幾個方面：運動學參數(shù)的計算、動力學建模、動態(tài)特性分析與動力參數(shù)計算、用實驗方法測出機器的模態(tài)、參數(shù)識別、找出修改準那么及需要修改的問題、對構造進展動力修改J。完成上述動態(tài)設計通常采用解析法、數(shù)值法和實驗法。最理想的是將這些方法結合起來，做到理論與實際嚴密結合。(1)運動學參數(shù)的計算：振動給料機需要選擇與計算的運動學參數(shù)有：振幅、頻率、振動方向角、工作面的傾角和運動軌跡等，這些參數(shù)選擇原那么是找出物料最正確和次佳運動狀態(tài)，進而選取最正確和

4、次佳的運動學參數(shù)。(2)動力學建?！?J：根據(jù)慣性振動給料機的特點，采用有限元法建立動力學方程步驟如下：將系統(tǒng)劃分為假設干有限單元，選取單元坐標系。計算在總坐標系中單元的慣性矩陣、阻尼矩陣、剛度矩陣和結點力矩陣，即sk。及(s=l，2，r)。單元的動力學方程為su。+五+ksu。=(1)確定系統(tǒng)坐標向量u及各單元的變換矩陣，進而計算系統(tǒng)的慣性矩陣、阻尼矩陣、剛度矩陣和結點矩陣F。建立構造總體坐標系下的運動微分方程式腑+，+KU=F(6然后按照方程求系統(tǒng)的固有頻率、振型和動力響應。(3)動態(tài)特性分析與動力學參數(shù)計算對于求他們的固有頻率和振型，可先略去外作用力和阻尼，這時方程可寫成肭+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：一與時間無關的位移向量。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個自由度的系統(tǒng)有N個固有頻率，每個固有頻率都有相應的振型。此外，還可以對動力學方程進展坐標變換，將方程變換到主坐標或正規(guī)坐標上，然后求出系統(tǒng)的動力響應。(4)實驗模態(tài)和對系統(tǒng)物理參數(shù)進展識別通過試驗可以測得機器的動態(tài)特性。振動測量時，應同時測量輸入和輸出。測得輸入和輸出便可算出頻率響應函數(shù)，由此可按照所測得的鼓勵和響應，推算出系統(tǒng)的動態(tài)特性。模態(tài)參數(shù)的識別可在頻域中進展識別，也可以在時

6、域中進展識別。3慣性振動給料機動態(tài)分析實例本文擬采用alfab對單電機立式安裝ZG型振動給料機進展動力學分析與仿真。分以下步驟進展：簡化力學模型、受力分析、微分方程的建立、微分方程的求解與結果仿真、對結果進展討論。根據(jù)單電機立式振動給料機構造，忽略阻尼的影響，建立如圖31所示的力學模型，取給料機質(zhì)心為坐標原點，程度方向為X軸，垂直方向為Y軸。單電機立式安裝由于偏心塊旋轉將產(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，進一步分解為和，另一個分力沿z軸方向垂直于D。=Fsintt，因此會產(chǎn)生沿、Y、三個方向的振動。又由于力心0和質(zhì)心不重合，由F產(chǎn)生的力矩會引起機體的轉動，

7、在這里僅考慮繞Y軸的轉動，用角位移表示。根據(jù)牛頓運動定律和轉動方程式_5J，可建立系統(tǒng)的振動微分方程：由于給料機是在過共振區(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、整理可以求得三個方向的振幅和繞Y軸轉動的幅值：根據(jù)系統(tǒng)的響應分別畫出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)(側板)的運動軌跡由于未考慮在XY平面內(nèi)的轉動，軌跡為直線。假設考慮轉動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)的運動軌跡為近似橢圓(由沿Z軸的直線振動與繞y軸的轉動合成)。由于振動機體在這幾個方向上產(chǎn)生振動，料槽中的物料在XZ平面內(nèi)的橢圓振動作用下，使物料產(chǎn)生了一個松散物料的作用，從而進步了物料的運動速度，進步了振動給料機的給料效率。4結論通過對慣性給料機的動態(tài)設計和動力學分析，繪出振開工作面上運動曲線的軌跡，從中得出料槽中的物料在xz平面內(nèi)的橢圓振動作用下，使物料產(chǎn)生一個松散物料的作用，從而進步了