振動(dòng)力學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告--垂直振動(dòng)輸送機(jī)的機(jī)械振動(dòng)與隔振分析

1、<p>　　振動(dòng)力學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　課設(shè)題目：垂直振動(dòng)輸送機(jī)的機(jī)械振動(dòng) 與隔振分析</p><p>　　單 位：理學(xué)院</p><p>　　專業(yè)/班級(jí)：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(dòng)輸送機(jī)輸送原理及設(shè)計(jì)理論，根據(jù)參數(shù)對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析

3、和隔振分析。</p><p>　　通過對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)分析或參數(shù)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固和加深振動(dòng)力學(xué)課程中的基礎(chǔ)理論知識(shí)，初步掌握實(shí)際結(jié)構(gòu)中對(duì)振動(dòng)問題分析、計(jì)算的步驟和方法，培養(yǎng)和提高獨(dú)立分析問題和運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。</p><p><b>　　2、課題背景： </b></p><p>　　垂直振動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)提升機(jī)由于應(yīng)用了機(jī)械振動(dòng)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(duì)基礎(chǔ)無特殊要求等特點(diǎn)，而且設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)送費(fèi)用較低。在有特殊要求時(shí)可同時(shí)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(dòng)輸送機(jī)的工作原理：ZC系列垂直振動(dòng)輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置振動(dòng)安裝在輸送塔下部，兩臺(tái)振動(dòng)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(shí)，根據(jù)雙振電機(jī)自同步原理，由振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生激振力，強(qiáng)迫整個(gè)輸送塔體作水平圓運(yùn)動(dòng)和向上垂直運(yùn)動(dòng)的空間復(fù)合振動(dòng)，螺旋槽內(nèi)的物料則受輸送槽的作用，做勻速拋擲圓運(yùn)動(dòng)，沿輸送槽體向上運(yùn)動(dòng)，從而完成物料的向上（或向下）輸送作業(yè)。</p><p>　　二、振動(dòng)（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(dòng)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(dòng)機(jī)和底架組成，底架固結(jié)于地面上，兩臺(tái)振動(dòng)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(dòng)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(duì)兩質(zhì)體的運(yùn)動(dòng)起幾何約束作用，使上、下兩質(zhì)體做相對(duì)垂直和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><

8、;p>　　雙質(zhì)體垂直振動(dòng)輸送機(jī)結(jié)構(gòu)模型和實(shí)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(tái)垂直振動(dòng)螺旋運(yùn)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(dòng)的雙質(zhì)體振動(dòng)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(jì)算，在建立力學(xué)模型時(shí)，需要對(duì)雙質(zhì)體給料機(jī)振動(dòng)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(diǎn)：</p><p>　　質(zhì)量集中：實(shí)際的振動(dòng)機(jī)體構(gòu)造是分散的，在建立動(dòng)力學(xué)模型時(shí)，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(jì)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(jì)質(zhì)量的彈簧剛度，當(dāng)質(zhì)量大、彈性大時(shí)，把彈簧質(zhì)量結(jié)合到系統(tǒng)中；</p><p>　　阻尼集中：振動(dòng)過程中的阻

10、尼多種多樣，彈簧的內(nèi)阻、外阻、給斜槽體運(yùn)動(dòng)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?qǐng)D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(lì)頻率；</b></p><p><b>　　激勵(lì)力</b></p><p>　　該垂直振動(dòng)輸送機(jī)的系列尺寸參考值如下：</p><p><b>　　

12、三、振動(dòng)分析</b></p><p><b>　　1、振動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(duì)于雙質(zhì)體振動(dòng)輸送機(jī)底座質(zhì)量包括底座機(jī)架、傳動(dòng)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(dòng)質(zhì)量</b></p&g

17、t;<p><b>　　頻比的選擇</b></p><p>　　振動(dòng)體的激勵(lì)頻率與系統(tǒng)的固有頻率之比稱為頻比即</p><p>　　對(duì)一振動(dòng)系統(tǒng)由于糖比Z不同可獲不同的振態(tài) 對(duì)振動(dòng)輸送機(jī)的影響也不同，只有當(dāng)Z=0．75— 1．3時(shí)屬共振態(tài)，此時(shí)充分利用共振的特點(diǎn)，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(dòng)。<

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(jì)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(dòng)輸送機(jī)傳給地基的動(dòng)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(dòng)質(zhì)體M的6一lO倍，對(duì)雙質(zhì)體剛性連桿振動(dòng)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(jì)時(shí)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(shí)產(chǎn)生搖擺振動(dòng)，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(dòng)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(duì)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(yùn)用Matlab計(jì)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(jì)</b></p><p><b>　　1、減振設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　在底座下均勻設(shè)置16個(gè)隔振膠簧，這樣大

27、部分振動(dòng)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(dòng)。</p><p>　?。╞）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(yùn)輸能力不致下降。</p><p>　?。╟）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(yùn)輸和安裝都不方便, 因此把它設(shè)計(jì)成厚度差不多的三個(gè)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(shí)直徑要增大, 在受傾斜的力作用時(shí)要歪斜, 因而配重盤上安裝膠簧用的孔要大些, 以便運(yùn)行時(shí)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(diǎn)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(dòng)隔振，就要機(jī)架不產(chǎn)生振動(dòng)，可得主動(dòng)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(shí)，平衡槽與工作槽振動(dòng)向相反，平衡槽的振幅是工作槽的60.95%時(shí)，機(jī)架不產(chǎn)生振動(dòng)，從而不會(huì)將振機(jī)的振動(dòng)通過機(jī)架傳給基礎(chǔ)，而達(dá)到主動(dòng)隔振的目的。</p><p><b>　　五、結(jié) 論</b></p><p>　　在研究慣性式振動(dòng)輸送機(jī)振動(dòng)特性的基礎(chǔ)上

30、,分別對(duì)其進(jìn)行了被動(dòng)隔振和主動(dòng)隔振。采取被動(dòng)隔振后 ,可使振動(dòng)傳遞率降低 ,從而減少其振動(dòng)對(duì)周圍其他工作機(jī)械的影響 ,但同時(shí)也降低了振動(dòng)輸送機(jī)的工作效率。在被動(dòng)隔振的基礎(chǔ)上 ,再采用主動(dòng)隔振 ,通過選取合適的反饋?zhàn)兞亢头答佋鲆?,可使振動(dòng)輸送機(jī)的工作效率和振動(dòng)傳遞率均得到明顯改善。理想隔振狀態(tài)下 ,可使振動(dòng)輸送機(jī)的振動(dòng)傳遞率為零 ,同時(shí)使工作效率最佳。而且通過本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)振動(dòng)力學(xué)這門課的知識(shí)在工程應(yīng)用上的重要性有了更深刻的認(rèn)識(shí)，還

31、提高了自身獨(dú)立思考問題、解決問題的能力，同時(shí)學(xué)會(huì)了更加有效地快速的進(jìn)行信息檢索！我運(yùn)用了Matlab、CAD工程軟件，提高了我的動(dòng)手能力?？偟膩碚f這次課程設(shè)計(jì)我從中受益菲淺，更希望自己的設(shè)計(jì)能讓老師滿意！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　《振動(dòng)力學(xué)》 劉延柱 陳文良 陳立群 高等教育出版社 &