淺談慣性振動給料機的動態(tài)設(shè)計及應(yīng)用

1、淺談慣性振動給料機的動態(tài)設(shè)計及應(yīng)用論文關(guān)鍵詞：慣性振動給料機動態(tài)設(shè)計atlab論文摘要：介紹了慣性振動給料機動態(tài)設(shè)計的相關(guān)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(jìn)展動力學(xué)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(yīng)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(dá)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(xué)問題愈來愈多，對動力學(xué)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(shè)計理論與方

2、法進(jìn)展較全面和系統(tǒng)的設(shè)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(shè)計目的，是希望所設(shè)計的設(shè)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(biāo)，還要求機械設(shè)備能可靠地工作，同時應(yīng)滿足工作壽命的要求。1慣性振動給料機動態(tài)設(shè)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(shè)計的內(nèi)容，大致可分為以下兩個方面：(1)在初步設(shè)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(xué)和動力學(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)計后，對所設(shè)計的機械構(gòu)造進(jìn)展建模，研究和分析其動態(tài)特性，并在可能

3、的情況下進(jìn)展試驗分析，檢驗其動態(tài)特性，進(jìn)而對機械設(shè)備的圖樣進(jìn)展審核、修改或重新設(shè)計。2慣性振動給料機動態(tài)設(shè)計的步驟與方法對于振動機械動態(tài)設(shè)計的步驟，大致包括以下幾個方面：運動學(xué)參數(shù)的計算、動力學(xué)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(zhǔn)那么及需要修改的問題、對構(gòu)造進(jìn)展動力修改J。完成上述動態(tài)設(shè)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(jié)合起來，做到理論與實際嚴(yán)密結(jié)合。(1)運動學(xué)參數(shù)的計算：振動給料機需要選擇與計算的運動學(xué)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(jìn)而選取最正確和

4、次佳的運動學(xué)參數(shù)。(2)動力學(xué)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(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)點力矩陣，即sk。及(s=l，2，r)。單元的動力學(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)而計算系統(tǒng)的慣性矩陣、阻尼矩陣、剛度矩陣和結(jié)點矩陣F。建立構(gòu)造總體坐標(biāo)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(yīng)。(3)動態(tài)特性分析與動力學(xué)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(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個自由度的系統(tǒng)有N個固有頻率，每個固有頻率都有相應(yīng)的振型。此外，還可以對動力學(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)的動力響應(yīng)。(4)實驗?zāi)B(tài)和對系統(tǒng)物理參數(shù)進(jìn)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(yīng)同時測量輸入和輸出。測得輸入和輸出便可算出頻率響應(yīng)函數(shù)，由此可按照所測得的鼓勵和響應(yīng)，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(jìn)展識別，也可以在時

6、域中進(jìn)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(jìn)展動力學(xué)分析與仿真。分以下步驟進(jìn)展：簡化力學(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、對結(jié)果進(jìn)展討論。根據(jù)單電機立式振動給料機構(gòu)造，忽略阻尼的影響，建立如圖31所示的力學(xué)模型，取給料機質(zhì)心為坐標(biāo)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(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(zhuǎn)動，

7、在這里僅考慮繞Y軸的轉(zhuǎn)動，用角位移表示。根據(jù)牛頓運動定律和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動的幅值：根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)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(cè)板)的運動軌跡由于未考慮在XY平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，軌跡為直線。假設(shè)考慮轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jìn)步了物料的運動速度，進(jìn)步了振動給料機的給料效率。4結(jié)論通過對慣性給料機的動態(tài)設(shè)計和動力學(xué)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(jìn)步了