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文檔簡介
1、<p> 振動力學(xué)課程設(shè)計報告</p><p> 課設(shè)題目:垂直振動輸送機(jī)的機(jī)械振動 與隔振分析</p><p> 單 位:理學(xué)院</p><p> 專業(yè)/班級:工程力學(xué)09-1</p><p><b> 姓 名: </b></p><p&
2、gt;<b> 指導(dǎo)教師: </b></p><p> 2011-12-18</p><p><b> 一、前 言</b></p><p><b> 1、課題目的或意義</b></p><p> 主要研究雙質(zhì)體垂直振動輸送機(jī)輸送原理及設(shè)計理論,根據(jù)參數(shù)對其進(jìn)行運動分析
3、和隔振分析。</p><p> 通過對結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動分析或參數(shù)設(shè)計,進(jìn)一步鞏固和加深振動力學(xué)課程中的基礎(chǔ)理論知識,初步掌握實際結(jié)構(gòu)中對振動問題分析、計算的步驟和方法,培養(yǎng)和提高獨立分析問題和運用所學(xué)理論知識解決實際問題的能力。</p><p><b> 2、課題背景: </b></p><p> 垂直振動輸送機(jī)主要應(yīng)用于箱式元件的提升輸送,
4、按照進(jìn)料口出料口的方向分為Z型垂直提升機(jī)和C型垂直提升機(jī)兩種提升輸送機(jī)。</p><p> 垂直振動提升機(jī)主要應(yīng)用于礦山、冶金、化工、輕工、建材、機(jī)械、糧食等各行業(yè)垂直輸送50毫米以下的粉狀、顆粒狀、塊狀物料,在連續(xù)供料條件下也可用于輸送具有滾動性的團(tuán)狀物料,可以代斗式提升機(jī)、傾斜使用皮帶輸送機(jī)等。</p><p> 慣性自同步垂直振動提升機(jī)由于應(yīng)用了機(jī)械振動學(xué)的自同步原理具有結(jié)構(gòu)簡單
5、,技術(shù)參數(shù)先進(jìn),安裝調(diào)整方便,維修量小,占地面積小及對基礎(chǔ)無特殊要求等特點,而且設(shè)備費用和運送費用較低。在有特殊要求時可同時完成冷卻、干燥等多種工藝過程,是一種理想的物料垂直提升設(shè)備。</p><p> ZC系列垂直振動輸送機(jī)的工作原理:ZC系列垂直振動輸送機(jī)的驅(qū)動裝置振動安裝在輸送塔下部,兩臺振動電機(jī)堆成交叉安裝,輸送塔由管體和焊接在管體周圍的螺旋輸送槽組成,輸送塔座于減振裝置上,減振裝置有底座和隔振彈簧組成
6、。當(dāng)垂直輸送機(jī)工作時,根據(jù)雙振電機(jī)自同步原理,由振動電機(jī)產(chǎn)生激振力,強(qiáng)迫整個輸送塔體作水平圓運動和向上垂直運動的空間復(fù)合振動,螺旋槽內(nèi)的物料則受輸送槽的作用,做勻速拋擲圓運動,沿輸送槽體向上運動,從而完成物料的向上(或向下)輸送作業(yè)。</p><p> 二、振動(力學(xué))模型建立</p><p> 1、結(jié)構(gòu)(系統(tǒng))模型簡介</p><p> 此系統(tǒng)為雙質(zhì)體垂直振
7、動輸送機(jī),為離散體。此結(jié)構(gòu)由螺旋槽體、底座、隔振彈簧、激振電動機(jī)和底架組成,底架固結(jié)于地面上,兩臺振動電機(jī)堆成交叉安裝,輸送塔由管體和焊接在管體周圍的螺旋輸送槽組成,輸送塔座于減振裝置上,減振裝置有底座和隔振彈簧組成。垂直螺旋槽和下質(zhì)體圓盤之間用板彈簧按圓的切向聯(lián)接,慣性振動器大多采用平行軸式,安裝在下質(zhì)體圓盤上。板彈簧除起蓄能作用外,還構(gòu)成對兩質(zhì)體的運動起幾何約束作用,使上、下兩質(zhì)體做相對垂直和扭轉(zhuǎn)運動。</p><
8、;p> 雙質(zhì)體垂直振動輸送機(jī)結(jié)構(gòu)模型和實體結(jié)構(gòu)及應(yīng)用工程圖如圖所示:</p><p> 橡膠后處理裝置一條生產(chǎn)線有兩臺垂直振動螺旋運輸機(jī)簡稱提機(jī) , 用于提升干燥后的顆拉橡膠, 并使之降溫冷卻, 以便壓塊成型。這是一種偏心彈性連桿驅(qū)動的雙質(zhì)體振動機(jī),其主要結(jié)構(gòu)參見圖, 底座直接固定在基礎(chǔ)上。</p><p> 為了便于分析計算,在建立力學(xué)模型時,需要對雙質(zhì)體給料機(jī)振動系統(tǒng)作一些
9、簡化,忽略次要因素,其簡化原則可歸納為如下幾點:</p><p> 質(zhì)量集中:實際的振動機(jī)體構(gòu)造是分散的,在建立動力學(xué)模型時,需要適當(dāng)?shù)募?,如質(zhì)量大的、彈性小的彈性件簡化為不計彈性的集中質(zhì)量;</p><p> 剛度集中:那質(zhì)量小、彈性大的彈性件集中為不計質(zhì)量的彈簧剛度,當(dāng)質(zhì)量大、彈性大時,把彈簧質(zhì)量結(jié)合到系統(tǒng)中;</p><p> 阻尼集中:振動過程中的阻
10、尼多種多樣,彈簧的內(nèi)阻、外阻、給斜槽體運動中的摩擦、沖擊等等全部簡化為等效線性阻尼。</p><p> 根據(jù)上述簡化原則,參照圖的雙質(zhì)體垂直輸送機(jī)的機(jī)構(gòu),建立如圖所示的力學(xué)模型:</p><p><b> 2、系統(tǒng)模型參數(shù)</b></p><p> 、質(zhì)體1和質(zhì)體2的質(zhì)量;</p><p> 、、質(zhì)體1上的隔
11、振彈簧剛度及兩質(zhì)體間的彈簧剛度;</p><p> 、質(zhì)體1及質(zhì)體2的豎向位移;</p><p><b> 激勵頻率;</b></p><p><b> 激勵力</b></p><p> 該垂直振動輸送機(jī)的系列尺寸參考值如下:</p><p><b>
12、三、振動分析</b></p><p><b> 1、振動方程建立 </b></p><p> 選取質(zhì)體1和質(zhì)體2的豎向位移為廣義坐標(biāo),由剛度影響系數(shù)法可</p><p><b> 質(zhì)量陣:</b></p><p><b> 剛度陣:</b></p>
13、;<p> 由拉格朗日第二類方程得系統(tǒng)的運動微分方程</p><p><b> 即</b></p><p><b> 2、模態(tài)定性分析</b></p><p><b> 固有頻率:</b></p><p><b> 頻率方程</b>
14、;</p><p><b> 即</b></p><p><b> 可以得到</b></p><p><b> 解方程可得</b></p><p> ?。?)隔振模態(tài):隔振模態(tài)由隔振頻率決定且</p><p><b> 主振模態(tài):<
15、;/b></p><p><b> 3、主振彈簧剛度</b></p><p> ?。?)主振彈簧彈片的確定</p><p><b> 參振質(zhì)體質(zhì)量</b></p><p><b> 式中,</b></p><p> 承載裝置,包括裝在承載件
16、上所有零部件的質(zhì)量;</p><p> 承載件上的物料質(zhì)量;</p><p> 物料折算系數(shù),與被送物料有關(guān),一般選0.1~0.25。</p><p> 對于雙質(zhì)體振動輸送機(jī)底座質(zhì)量包括底座機(jī)架、傳動機(jī)構(gòu)、減震器及配重等所有零件質(zhì)量之和(記為)。</p><p><b> 則雙質(zhì)體振動質(zhì)量</b></p&g
17、t;<p><b> 頻比的選擇</b></p><p> 振動體的激勵頻率與系統(tǒng)的固有頻率之比稱為頻比即</p><p> 對一振動系統(tǒng)由于糖比Z不同可獲不同的振態(tài) 對振動輸送機(jī)的影響也不同,只有當(dāng)Z=0.75— 1.3時屬共振態(tài),此時充分利用共振的特點,慣性力與彈性力大小相等、方向相反,激振力僅用于平衡阻尼力,因而能用較小的激振力驅(qū)動。<
18、/p><p><b> 主振彈簧的剛度確定</b></p><p> 當(dāng)頻比Z確定后主振彈簧的總剛度k可按下式計算:</p><p><b> 選取</b></p><p><b> 則</b></p><p><b> 隔振彈簧剛度&
19、lt;/b></p><p> 為撼少振動輸送機(jī)傳給地基的動載荷采取了隔振、平衡措施,在機(jī)座上加一定重量的慣性配重,使機(jī)座質(zhì)量是振動質(zhì)體M的6一lO倍,對雙質(zhì)體剛性連桿振動輸送機(jī)參振體M,與機(jī)架質(zhì)量之比與它們的振幅成反比;因此機(jī)座的振幅往往是槽體振幅1/6~1/lo。由此可見為減輕整機(jī)重量,節(jié)省材料,設(shè)計時在滿足工藝要求的前提下盡量減輕承載體的重量。為使慣性力平衡部分彈性力減少工作時產(chǎn)生搖擺振動,承載體與
20、機(jī)架重心的連線與槽底的夾角應(yīng)等于振動方向角。選擇不同重量的配重與配重的裝配位置可達(dá)此目的。對部分尚未平衡的部分慣性力用減振彈簧隔振,所選的減振彈簧要有足夠的承載能力和良好的隔振效果。</p><p><b> 選取</b></p><p><b> 減振彈簧的總剛度</b></p><p><b> 5、固
21、有頻率</b></p><p> 運用Matlab計算固有頻率:</p><p> >> M=[800 0;0 600]</p><p><b> M =</b></p><p><b> 800 0</b></p><p><b
22、> 0 600</b></p><p> >> K=[1.234*10^6 -1.234*10^6;-1.234*10^6 1.4483*10^6]</p><p><b> K =</b></p><p> 1.234*10^6 -1.234*10^6</p><p>
23、; -1.234*10^6 1.4483*10^6</p><p> >> P=inv(M)*K</p><p><b> P=</b></p><p><b> 1.0e+003*</b></p><p> 1.5425 -1.5425</p>
24、<p> -2.0567 2.4138</p><p> >> [ev,ed]=eig(P)</p><p><b> ev=</b></p><p> -0.7410 0.5622</p><p> -0.6715 -0.8270</p><
25、p><b> ed=</b></p><p><b> 1.0e+003*</b></p><p> 0.1445 0</p><p> 0 3.8118</p><p><b> 6、模態(tài)定量分析</b></p>
26、;<p><b> 得到固有頻率</b></p><p><b> 則</b></p><p><b> 減振設(shè)計</b></p><p><b> 1、減振設(shè)計方案</b></p><p> 在底座下均勻設(shè)置16個隔振膠簧,這樣大
27、部分振動力為椽膠彈簧所吸收, 只有少部分才傳至基礎(chǔ), 從而減輕基礎(chǔ)的振動。</p><p> (b)底座增加6.9的重盤, 將原底座用螺栓固定在配重盤上, 使它們聯(lián)成一體。增加配重的目的, 是使槽體能有足夠的振幅,以保證運輸能力不致下降。</p><p> (c)配重盤的主要尺寸如圖四所示,由于盤體很重, 也很大, 制造、運輸和安裝都不方便, 因此把它設(shè)計成厚度差不多的三個盤,用螺栓將
28、其緊固成一體, 這樣便于制造和安裝。另外, 考慮到橡膠彈簧在受壓時直徑要增大, 在受傾斜的力作用時要歪斜, 因而配重盤上安裝膠簧用的孔要大些, 以便運行時膠簧可自由變形, 而不影響其剛度值。</p><p> ?。╠)振機(jī)一般選在低頻近共振點處工作,可解得系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)</p><p> 若要振機(jī)能主動隔振,就要機(jī)架不產(chǎn)生振動,可得主動隔振條件為</p><p>
29、 將μ值代入式子可得工作槽、平衡槽和機(jī)架三者之間的振幅比為1∶-0.608∶0。由此可知,當(dāng)杠桿比μ=2.208 5時,平衡槽與工作槽振動向相反,平衡槽的振幅是工作槽的60.95%時,機(jī)架不產(chǎn)生振動,從而不會將振機(jī)的振動通過機(jī)架傳給基礎(chǔ),而達(dá)到主動隔振的目的。</p><p><b> 五、結(jié) 論</b></p><p> 在研究慣性式振動輸送機(jī)振動特性的基礎(chǔ)上
30、,分別對其進(jìn)行了被動隔振和主動隔振。采取被動隔振后 ,可使振動傳遞率降低 ,從而減少其振動對周圍其他工作機(jī)械的影響 ,但同時也降低了振動輸送機(jī)的工作效率。在被動隔振的基礎(chǔ)上 ,再采用主動隔振 ,通過選取合適的反饋變量和反饋增益 ,可使振動輸送機(jī)的工作效率和振動傳遞率均得到明顯改善。理想隔振狀態(tài)下 ,可使振動輸送機(jī)的振動傳遞率為零 ,同時使工作效率最佳。而且通過本次課程設(shè)計,我對振動力學(xué)這門課的知識在工程應(yīng)用上的重要性有了更深刻的認(rèn)識,還
31、提高了自身獨立思考問題、解決問題的能力,同時學(xué)會了更加有效地快速的進(jìn)行信息檢索!我運用了Matlab、CAD工程軟件,提高了我的動手能力??偟膩碚f這次課程設(shè)計我從中受益菲淺,更希望自己的設(shè)計能讓老師滿意!</p><p><b> 參考文獻(xiàn):</b></p><p> 《振動力學(xué)》 劉延柱 陳文良 陳立群 高等教育出版社 &
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