振動(dòng)力學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、振動(dòng)力學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課設(shè)題目：垂直振動(dòng)輸送機(jī)的機(jī)械振動(dòng) 與隔振分析單 位：理學(xué)院專業(yè)/班級(jí)：工程力學(xué)09-1姓 名：陳圣家指導(dǎo)教師：于月民 2011-12-18一、前 言1、課題目的或意義主要研究雙質(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)分析和隔振分析。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。2、課題背景： 垂直振動(dòng)輸送機(jī)主要應(yīng)用于箱式元件的提升輸送，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)。垂

2、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。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(jiǎn)單，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。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

3、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。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)。二、振動(dòng)（力學(xué)）模型建立1、結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)）模型簡(jiǎn)介此系統(tǒng)為雙質(zhì)體垂直振動(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

4、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)。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：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(jiǎn)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。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)作一些簡(jiǎn)化，忽略次要因素，其簡(jiǎn)化原則可歸納為如下幾點(diǎn)：（1） 質(zhì)量集中：實(shí)際的振動(dòng)機(jī)體構(gòu)造是分

5、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(jiǎn)化為不計(jì)彈性的集中質(zhì)量；（2） 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；（3） 阻尼集中：振動(dòng)過程中的阻尼多種多樣，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(jiǎn)化為等效線性阻尼。根據(jù)上述簡(jiǎn)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：2、系統(tǒng)模型參數(shù)、質(zhì)體1和質(zhì)體2的質(zhì)量；、質(zhì)體1上的隔振彈簧剛度及兩質(zhì)體間的彈簧剛度；、質(zhì)體1及質(zhì)體2的豎向位移；激勵(lì)頻率；激勵(lì)力該垂直振動(dòng)輸送機(jī)的系列尺寸參考值如下：三、振動(dòng)分析1、振動(dòng)方程建立 選取質(zhì)

6、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)法可質(zhì)量陣：剛度陣：由拉格朗日第二類方程得系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程即2、模態(tài)定性分析（1） 固有頻率:頻率方程即可以得到解方程可得（2）隔振模態(tài)：隔振模態(tài)由隔振頻率決定且（2） 主振模態(tài)：3、主振彈簧剛度（1）主振彈簧彈片的確定參振質(zhì)體質(zhì)量式中， 承載裝置，包括裝在承載件上所有零部件的質(zhì)量； 承載件上的物料質(zhì)量； 物料折算系數(shù)，與被送物料有關(guān)，一般選0.10.25。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）。則雙質(zhì)體振動(dòng)質(zhì)量(2) 頻比的選擇振動(dòng)體的激勵(lì)頻率與系統(tǒng)的固有頻率之比稱為頻比即對(duì)一振動(dòng)系統(tǒng)由于糖

7、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=075 13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)。（3） 主振彈簧的剛度確定當(dāng)頻比Z確定后主振彈簧的總剛度k可按下式計(jì)算：選取則4、 隔振彈簧剛度為撼少振動(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161lo。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

8、。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。選取減振彈簧的總剛度5、固有頻率運(yùn)用Matlab計(jì)算固有頻率： M=800 0;0 600M = 800 0 0 600 K=1.234*106 -1.234*106;-1.234*106 1.4483*106 K = 1.234*106 -1.234*106 -1.234*106 1.4483*106 P=inv(M)*KP= 1.0e+003* 1.54

9、25 -1.5425 -2.0567 2.4138 ev,ed=eig(P)ev= -0.7410 0.5622 -0.6715 -0.8270 ed= 1.0e+003* 0.1445 0 0 3.81186、模態(tài)定量分析得到固有頻率則4、 減振設(shè)計(jì)1、減振設(shè)計(jì)方案（a） 在底座下均勻設(shè)置16個(gè)隔振膠簧，這樣大部分振動(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)。（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(yùn)輸能力不致下降。（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(yùn)

10、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。（d）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)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)隔振條件為將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1-0.6080。由此可知，當(dāng)杠桿比=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。五、結(jié) 論在研究慣性式振動(dòng)輸送機(jī)振動(dòng)特性的基礎(chǔ)上 ,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)，還提高了自身獨(dú)立思考問題、解決問題的能力，同