動(dòng)力學(xué)在振動(dòng)給料機中的應用

國新技術(shù)新產(chǎn)品N2na New Technologies and Produc:高新技術(shù)動(dòng)力學(xué)在振動(dòng)給料機中的應用張桂蓮(哈爾濱工業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱1500摘要:本文介紹了帶有摩擦阻尼的振動(dòng)給料機的結構特點(diǎn),建立了振動(dòng)給料杋在既冇粘性阻尼又有摩擦阻尼的情況下受簡(jiǎn)諧激勵振動(dòng)時(shí)的力學(xué)模型。通過(guò)將運動(dòng)微分方程中的理想τ摩擦阻尼力展開(kāi)為Fσ uric級敫,取級敏展開(kāi)的笫一項作為近似,求岀了振幅及相位差角的般表達式。最后應用 Matlab語(yǔ)言實(shí)現了振幅、相位的參毅計算,繪制出不同粘性阻尼和摩擦阻尼時(shí)幅頻特性曲線(xiàn)和相頻特性曲線(xiàn)。并與之結合,分析討論了理想干摩檫阻尼對幅頻特性和相頻特性的影響,指岀了摩擦阻尼與粘性阻尼結合可以有效降低共振時(shí)的振幅,且共振時(shí),若摩檫力按線(xiàn)性増加則振幅按線(xiàn)性衰減;而粘性阻尼較小時(shí),理想干摩擦阻尼力對相頻特性的影響極為明顯關(guān)鍵詞:振動(dòng)給料機;簡(jiǎn)諧振動(dòng);摩擦阻尼;響應特性引言的壓塊始終緊壓在箱體上。μ--滑動(dòng)摩擦系數振動(dòng)給料機是冶金、煤炭、建材、石油、化FN--摩擦阻尼器對箱壁的正壓力工、食品加工等行業(yè)普遍使用的設備。它是利用振動(dòng)將松散物料均勻地輸送給下一道工序的受5n-符號函數料設備。振動(dòng)給料機一般都是遠離共振區工作。但在開(kāi)機和停機時(shí)必須通過(guò)共振區。為了降低橫向擺動(dòng),大型的振動(dòng)給料機往往帶有摩擦阻1進(jìn)料口2支撐橫梁3支撐彈簧4千摩擦阻尼器穩態(tài)運動(dòng)的解可x>0(3共振對設備的不利影響,同時(shí)為了限制設備的①⊙⑤尼限位裝置。研究帶有摩擦阻尼的振動(dòng)給料機激振電機6出料口7下料托板8加強梁的動(dòng)力響應,對設備維護利用、提高生產(chǎn)效率和振動(dòng)給料機結構圖x= bsin(ot-p)(4) t(ar)對設備的失效分析都具有重要意義摩擦阻尼力2振動(dòng)給料機結構特點(diǎn)3振動(dòng)給料機的運動(dòng)微分方程某型號的帶有摩擦阻尼的振動(dòng)給料機,其31運動(dòng)微分方程的建立F4=F(o:)=Fsgn(x可結構如圖1所示。該振動(dòng)給料機由箱體兩臺激帶有摩擦阻尼的振動(dòng)給料機受簡(jiǎn)諧激振力近似為方波振電機、連接激振電機的加強梁、前后支承橫作用作直線(xiàn)運動(dòng),可建立如圖2所示的力學(xué)模如圖3所示,其中梁、四組彈簧四個(gè)干摩擦阻尼器及內部下料托型。系統的運動(dòng)微分方程為圖3方波波形板等組成。兩臺激振電機平行安裝激振電機為m+xx:= Resin( at)(1)F=an(m雙出軸,即轉軸對稱(chēng)外伸出電機兩端。激振電機設干摩擦阻尼力遵循庫將F=F:sgnx進(jìn)行 Fourier級數展開(kāi),即的兩個(gè)外伸部分各裝有一對偏心塊,通過(guò)調整侖定律,即摩擦力的大小與接偏心塊的相對位置可以調整激振力的大小。工觸物體之間的正壓力大小成fwr)=an+2I acostnorl+ b,s inh@Tl(6)作時(shí)兩個(gè)同型號的自同步電機反向旋轉,沿連正比,力的方向與運動(dòng)方向相可推得a0=0,b。=0接激振電機加強梁的軸線(xiàn)方向的慣性力相互抵反,此時(shí)干摩擦力可用下式表消,沿垂直于轉軸和加強梁所確定平面的慣性示力相互疊加,形成激振力。選擇合適的設計參n7 n=2m+1(7)數,可使振動(dòng)給料機沿直線(xiàn)作周期性的往復運動(dòng)。振動(dòng)給料機運動(dòng)過(guò)程中四個(gè)干摩擦阻尼器F=EN滑動(dòng)摩擦力大小;圖2力學(xué)模型如取級數展開(kāi)第一項近似代替,聯(lián)系(4)式則有3.3交通流預測的配套設施的流量,又保證檢測線(xiàn)圈檢測時(shí)車(chē)流均勻。因列與短時(shí)段交通流統計數據序列的變化規律,此,為了滿(mǎn)足上述要求,一般線(xiàn)圈設在距交叉口閘述了自適應信號控制中既不能用長(cháng)時(shí)段的交50米左右。通流預測方法,也不能用短時(shí)段的交通流預測4案例分析方法結合兩種預測方法的優(yōu)點(diǎn),建立了綜合功實(shí)驗驗證結果如圖5所示。圖中,序列1代效的自適應交通流預測模型。經(jīng)實(shí)際調查數據表實(shí)測的車(chē)輛到達率、序列2代表用短時(shí)段交驗證表明:綜合功效的自適應交通流預測模型通流預測方法預測得到的結果、序列3代表用具有較高的預測精度和實(shí)時(shí)性,完全能滿(mǎn)足自長(cháng)時(shí)段交通流預測方法預測得到的結果、序列4適應信號控制中的預測要求為綜合功效交通流預測方法預測得到的結果。參考文獻圖4交叉口示意圖短時(shí)段交通流預測方法采用的是灰色預測方法凹1]王殿海,曲大義.一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交通量預測如圖4所示,在交叉口A(yíng)和B之間有一個(gè),長(cháng)時(shí)段交通流預測方法采用的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )預方法研究,中國公路學(xué)報、199V0115p檢測從B到A交通流量的檢測線(xiàn)圈,從B交叉測方法,從圖中可以看出,綜合功效的預測模型p102-10口出來(lái)的車(chē)流經(jīng)過(guò)檢測線(xiàn)圈到交叉口A(yíng),如果預測得到的結果與實(shí)測交通流參數更接近凹2]尹宏賓,徐建閩,黃仕進(jìn),基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )口B到口A(yíng)之間的距離較長(cháng)(大于150米),車(chē)流的信號交叉口交通量預測方法研究.中國公路在這過(guò)程就會(huì )出現離散現象,如果距離較短,在學(xué)報2013(3):78~81通過(guò)BA段時(shí),車(chē)流較積聚。所以設置好檢測線(xiàn)圈的位置,使車(chē)流量穩定,以保證對進(jìn)入A口的二報模型研究公安大學(xué)學(xué)報9152÷5交通量正確檢測。線(xiàn)圈的設置位置與進(jìn)口交通灬圖袁文平,葛穎恩,劉安.平面交叉口交通流動(dòng)流量大小、兩個(gè)交叉口相隔距離、道路等級、車(chē)態(tài)特征的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型.信息與控制,1998(6):道數有關(guān),當檢測線(xiàn)圈設置離交叉口距離近時(shí)1111471111464~468由于車(chē)輛排隊超過(guò)線(xiàn)圈設置位置,會(huì )出現檢測阿]榮建何民,陳春妹,信號交叉口排隊長(cháng)度動(dòng)線(xiàn)圈不能立即檢測問(wèn)題;設置過(guò)遠會(huì )出現線(xiàn)圈圖5不同預測方法的預測結果圖態(tài)計算方法研究.中國公路學(xué)報,202,15(3)檢測的流量不是當前通過(guò)交叉口的流量,所以5結論線(xiàn)圈設置位置應在車(chē)流量盡可能均勻時(shí)離交叉本文在分析信號交叉口進(jìn)口道車(chē)流運口最近的位置,既保證檢測的流量是當前周期征的基礎上,剖析了長(cháng)時(shí)段交通流統計數H中國煤化工理論及其應用隊科CNMHG6中國新技術(shù)新產(chǎn)品2010N高新技術(shù)中國新技木新產(chǎn)品F=F(WT)= cos(at-)(8)對系統共振時(shí)振幅的影響顯著(zhù),見(jiàn)圖4.1將上式代入方程(1得c=0.1c0.2r=0.2=03兩邊同除以,化作=04x +28x+02+ kx+hcos (at-)0.5H sin(a:)(10)2其中ω為無(wú)阻尼系統的固有頻率8為粘性阻2尼系數,且有3.2穩態(tài)響應的振幅和相位05將穩態(tài)解x=m(-)人方程1.5并將右端改寫(xiě)為圖7粘性阻尼比=0.1,幅頻特性曲線(xiàn)Hsin(at)-H sin I(at-)+4=Hcospsin(at-c)+ Hsinpcos(at p)圖4無(wú)摩擦時(shí),幅頻特性曲線(xiàn)整理得2.5[I -w2)b-Hcosc I sin(at-c)(2Sb+ h-Hsinpl cos( wt -)=0(11)對任意瞬時(shí)t,上式都必須是恒等式,則有一nSab+ h= hsingrFD.3聯(lián)立上述兩式,可得出r=1402VD=mn日m=m2=05圖8粘性阻尼乙=0.1,相頻特性曲線(xiàn)28b(15)2δb+h)(16)圖5無(wú)摩擦時(shí),相頻特性曲線(xiàn)b-穩態(tài)振動(dòng)時(shí)的振幅d-響應滯后于激振力的相位角。4幅頻、相頻特性參數分析公式(14)、(15)表達了振幅和相位與激振頻率、粘性阻尼、理想干摩擦阻尼的關(guān)系。為了便于討論將這兩個(gè)公式都寫(xiě)成無(wú)量綱的形式-26ms2)2+4gn=1)+49(1-m(17)4U. s12 45+ Bn圖9粘性阻尼=0.1,相頻特性曲線(xiàn)(18)圖8、圖9為粘性阻尼比分別等于0.1頻率比002時(shí),摩擦力對相頻特性的影響。聯(lián)系圖5可1.5以看出無(wú)論有無(wú)摩擦力當s=1,即共振時(shí),相位6—粘性阻尼比差β都趨于90;遠離共振區時(shí),相位差β趨6無(wú)粘性阻尼時(shí),幅頻特性曲近于180。在圖8和圖9中在s=1附近,隨著(zhù)摩——摩擦力與激振力幅比圖7為粘性阻尼比=01,而摩擦力不擦力的增加相位差由變化趨于平緩;在粘性阻b,=B2無(wú)阻尼系統的靜變形同時(shí)的幅頻特性曲線(xiàn)。當s→0時(shí),β→1尼較小時(shí),摩擦力對相位差的影響較大,相頻特式中B為動(dòng)力放大系數,它表示振幅相彈簧的靜變形隨著(zhù)s的增大,β也隨之增大,顯酸少有兩個(gè)拐點(diǎn)(見(jiàn)圖9),這與圖5有明表明激振力頻率遠小于固有頻率時(shí)振幅接近于性曲線(xiàn)對靜變形的放大倍數。即振幅隨激振力頻率的增大而增大;當s→1參考文獻應用Matb軟件繪制出不同參數下的幅時(shí),振幅β取最大值,系統發(fā)生共振;s>1,劉延柱,陳文良,陳立群振動(dòng)力學(xué)[M北京頻、相頻特性曲線(xiàn),并進(jìn)行分析。值減小,振幅下降高等教育出版,1998k4圖5為無(wú)摩擦時(shí)幅頻和相頻特性共振時(shí)隨摩擦力增加振幅降低說(shuō)明摩擦阻(2鄒經(jīng)湘結構動(dòng)力學(xué)M黑龍江:哈爾濱工業(yè)尼與粘性阻尼結合可以降低振幅,且當摩擦力大學(xué),1996圖6為粘性阻尼比當=0時(shí)按線(xiàn)性增加,共振時(shí)的振幅按線(xiàn)性衰減馬曉秋帶干摩擦阻尼結構葉/盤(pán)系統動(dòng)力學(xué)β→0,而摩擦力不同時(shí)的幅頻特性曲線(xiàn)這一現象可由下式得以證實(shí),在公式(17)分析J航空動(dòng)力學(xué)報,02/01當=0時(shí),s→0,B→即振幅趨中令。=1可得鬥劉建平,尹忠俊,馮愛(ài)蘭雙軸橢圓振動(dòng)篩系統近無(wú)窮大。雖然不能認為實(shí)際的振動(dòng)系統粘=1-m=-7+動(dòng)力學(xué)分析[]冶金設備,2002,131(1):12-14性阻尼完全等于零,這也說(shuō)明理想干摩擦阻中張明洪變直線(xiàn)振動(dòng)尼抑制系統的共振能力有限,不如粘性阻尼這說(shuō)明共振時(shí)當粘性阻尼一定,B與n中國煤化工礦場(chǎng)機械,203,32性關(guān)系CNMHG中國新技術(shù)新產(chǎn)品