动力学在振动给料机中的应用

国新技术新产品N2na New Technologies and Produc:高新技术动力学在振动给料机中的应用张桂莲(哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨1500摘要:本文介绍了带有摩擦阻尼的振动給料机的结构特点,建立了振动給料杋在既冇粘性阻尼又有摩擦阻尼的情况下受简谐激励振动时的力学模型。通过将运动微分方程中的理想τ摩擦阻尼力展开为Fσ uric級敫,取级敏展开的笫一项作为近似,求岀了振幅及相位差角的般表达式。最后应用 Matlab语言实现了振幅、相位的参毅计算,绘制出不同粘性阻尼和摩擦阻尼时幅频特性曲线和相频特性曲线。并与之结合,分析讨论了理想干摩檫阻尼对幅频特性和相频特性的影响,指岀了摩擦阻尼与粘性阻尼结合可以有效降低共振时的振幅,且共振时,若摩檫力按线性増加则振幅按线性衰减;而粘性阻尼较小时,理想干摩擦阻尼力对相频特性的影响极为明显关键词:振动给料机;简谐振动;摩擦阻尼;响应特性引言的压块始终紧压在箱体上。μ--滑动摩擦系数振动给料机是冶金、煤炭、建材、石油、化FN--摩擦阻尼器对箱壁的正压力工、食品加工等行业普遍使用的设备。它是利用振动将松散物料均匀地输送给下一道工序的受5n-符号函数料设备。振动给料机一般都是远离共振区工作。但在开机和停机时必须通过共振区。为了降低横向摆动,大型的振动给料机往往带有摩擦阻1进料口2支撑横梁3支撑弹簧4千摩擦阻尼器稳态运动的解可x>0(3共振对设备的不利影响,同时为了限制设备的①⊙⑤尼限位装置。研究带有摩擦阻尼的振动给料机激振电机6出料口7下料托板8加强梁的动力响应,对设备维护利用、提高生产效率和振动给料机结构图x= bsin(ot-p)(4) t(ar)对设备的失效分析都具有重要意义摩擦阻尼力2振动给料机结构特点3振动给料机的运动微分方程某型号的带有摩擦阻尼的振动给料机,其31运动微分方程的建立F4=F(o:)=Fsgn(x可结构如图1所示。该振动给料机由箱体两台激带有摩擦阻尼的振动给料机受简谐激振力近似为方波振电机、连接激振电机的加强梁、前后支承横作用作直线运动,可建立如图2所示的力学模如图3所示,其中梁、四组弹簧四个干摩擦阻尼器及内部下料托型。系统的运动微分方程为图3方波波形板等组成。两台激振电机平行安装激振电机为m+xx:= Resin( at)(1)F=an(m双出轴,即转轴对称外伸出电机两端。激振电机设干摩擦阻尼力遵循库将F=F:sgnx进行 Fourier级数展开,即的两个外伸部分各装有一对偏心块,通过调整仑定律,即摩擦力的大小与接偏心块的相对位置可以调整激振力的大小。工触物体之间的正压力大小成fwr)=an+2I acostnorl+ b,s inh@Tl(6)作时两个同型号的自同步电机反向旋转,沿连正比,力的方向与运动方向相可推得a0=0,b。=0接激振电机加强梁的轴线方向的惯性力相互抵反,此时干摩擦力可用下式表消,沿垂直于转轴和加强梁所确定平面的惯性示力相互叠加,形成激振力。选择合适的设计参n7 n=2m+1(7)数,可使振动给料机沿直线作周期性的往复运动。振动给料机运动过程中四个干摩擦阻尼器F=EN滑动摩擦力大小;图2力学模型如取级数展开第一项近似代替,联系(4)式则有3.3交通流预测的配套设施的流量,又保证检测线圈检测时车流均匀。因列与短时段交通流统计数据序列的变化规律,此,为了满足上述要求,一般线圈设在距交叉口闸述了自适应信号控制中既不能用长时段的交50米左右。通流预测方法,也不能用短时段的交通流预测4案例分析方法结合两种预测方法的优点,建立了综合功实验验证结果如图5所示。图中,序列1代效的自适应交通流预测模型。经实际调查数据表实测的车辆到达率、序列2代表用短时段交验证表明:综合功效的自适应交通流预测模型通流预测方法预测得到的结果、序列3代表用具有较高的预测精度和实时性,完全能满足自长时段交通流预测方法预测得到的结果、序列4适应信号控制中的预测要求为综合功效交通流预测方法预测得到的结果。参考文献图4交叉口示意图短时段交通流预测方法采用的是灰色预测方法凹1]王殿海,曲大义.一种实时动态交通量预测如图4所示,在交叉口A和B之间有一个,长时段交通流预測方法采用的是神经网络预方法研究,中国公路学报、199V0115p检测从B到A交通流量的检测线圈,从B交叉测方法,从图中可以看出,综合功效的预测模型p102-10口出来的车流经过检测线圈到交叉口A,如果预测得到的结果与实测交通流参数更接近凹2]尹宏宾,徐建闽,黄仕进,基于模糊神经网络口B到口A之间的距离较长(大于150米),车流的信号交叉口交通量预测方法研究.中国公路在这过程就会出现离散现象,如果距离较短,在学报2013(3):78~81通过BA段时,车流较积聚。所以设置好检测线圈的位置,使车流量稳定,以保证对进入A口的二报模型研究公安大学学报9152÷5交通量正确检测。线圈的设置位置与进口交通灬图袁文平,葛颖恩,刘安.平面交叉口交通流动流量大小、两个交叉口相隔距离、道路等级、车态特征的神经网络模型.信息与控制,1998(6):道数有关,当检测线圈设置离交叉口距离近时1111471111464~468由于车辆排队超过线圈设置位置,会出现检测阿]荣建何民,陈春妹,信号交叉口排队长度动线圈不能立即检测问题;设置过远会出现线圈图5不同预测方法的预测结果图态计算方法研究.中国公路学报,202,15(3)检测的流量不是当前通过交叉口的流量,所以5结论线圈设置位置应在车流量尽可能均匀时离交叉本文在分析信号交叉口进口道车流运口最近的位置,既保证检测的流量是当前周期征的基础上,剖析了长时段交通流统计数H中国煤化工理论及其应用队科CNMHG6中国新技术新产品2010N高新技术中国新技木新产品F=F(WT)= cos(at-)(8)对系统共振时振幅的影响显著,见图4.1将上式代入方程(1得c=0.1c0.2r=0.2=03两边同除以,化作=04x +28x+02+ kx+hcos (at-)0.5H sin(a:)(10)2其中ω为无阻尼系统的固有频率8为粘性阻2尼系数,且有3.2稳态响应的振幅和相位05将稳态解x=m(-)人方程1.5并将右端改写为图7粘性阻尼比=0.1,幅频特性曲线Hsin(at)-H sin I(at-)+4=Hcospsin(at-c)+ Hsinpcos(at p)图4无摩擦时,幅频特性曲线整理得2.5[I -w2)b-Hcosc I sin(at-c)(2Sb+ h-Hsinpl cos( wt -)=0(11)对任意瞬时t,上式都必须是恒等式,则有一nSab+ h= hsingrFD.3联立上述两式,可得出r=1402VD=mn日m=m2=05图8粘性阻尼乙=0.1,相频特性曲线28b(15)2δb+h)(16)图5无摩擦时,相頻特性曲线b-稳态振动时的振幅d-响应滞后于激振力的相位角。4幅频、相频特性参数分析公式(14)、(15)表达了振幅和相位与激振频率、粘性阻尼、理想干摩擦阻尼的关系。为了便于讨论将这两个公式都写成无量纲的形式-26ms2)2+4gn=1)+49(1-m(17)4U. s12 45+ Bn图9粘性阻尼=0.1,相频特性曲线(18)图8、图9为粘性阻尼比分别等于0.1频率比002时,摩擦力对相频特性的影响。联系图5可1.5以看出无论有无摩擦力当s=1,即共振时,相位6—粘性阻尼比差β都趋于90;远离共振区时,相位差β趋6无粘性阻尼时,幅频特性曲近于180。在图8和图9中在s=1附近,随着摩——摩擦力与激振力幅比图7为粘性阻尼比=01,而摩擦力不擦力的增加相位差由变化趋于平缓;在粘性阻b,=B2无阻尼系统的静变形同时的幅频特性曲线。当s→0时,β→1尼较小时,摩擦力对相位差的影响较大,相频特式中B为动力放大系数,它表示振幅相弹簧的静变形随着s的增大,β也随之增大,显酸少有两个拐点(见图9),这与图5有明表明激振力频率远小于固有频率时振幅接近于性曲线对静变形的放大倍数。即振幅随激振力频率的增大而增大;当s→1参考文献应用Matb软件绘制出不同参数下的幅时,振幅β取最大值,系统发生共振;s>1,刘延柱,陈文良,陈立群振动力学[M北京频、相频特性曲线,并进行分析。值减小,振幅下降高等教育出版,1998k4图5为无摩擦时幅频和相频特性共振时随摩擦力增加振幅降低说明摩擦阻(2邹经湘结构动力学M黑龙江:哈尔滨工业尼与粘性阻尼结合可以降低振幅,且当摩擦力大学,1996图6为粘性阻尼比当=0时按线性增加,共振时的振幅按线性衰减马晓秋带干摩擦阻尼结构叶/盘系统动力学β→0,而摩擦力不同时的幅频特性曲线这一现象可由下式得以证实,在公式(17)分析J航空动力学报,02/01当=0时,s→0,B→即振幅趋中令。=1可得鬥刘建平,尹忠俊,冯爱兰双轴椭圆振动筛系统近无穷大。虽然不能认为实际的振动系统粘=1-m=-7+动力学分析[]冶金设备,2002,131(1):12-14性阻尼完全等于零,这也说明理想干摩擦阻中张明洪变直线振动尼抑制系统的共振能力有限,不如粘性阻尼这说明共振时当粘性阻尼一定,B与n中国煤化工矿场机械,203,32性关系CNMHG中国新技术新产品