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振动盘振动力的设计与计算

由原始数据和前面章节的计算推得,电磁振动给料机的给料量为30~150t/h,振动频率ω=314rad/s,调谐指数z=0.9,其动力参数计算如下:

(1) 初步分配质量比

质量m1为前质量,包括给料槽、给料槽物料的结合质量、联接叉、衔铁、主振弹簧折算质量等几部分。质量m2为后质量,包括振动器壳体、铁芯、线圈和主振弹簧折算质量部分及配重等。

由已知质量比可以确定主振弹簧采用板弹簧或剪切型橡胶弹簧,此次设计采用板弹簧。

            +=7000kg 

可以计算出=3316kg=3684kg,则

(2)求质体1和质体2振幅

在振动方向上,由于k1<<k2,所以可忽略k2的影响。将式 (2.5)中两方程式相加可得:

                                      (2.6)

也就是说,在每个瞬时,质体的惯性力与外阻力之和为零。同时外阻力近似地均布在两个质体上,大小相等方向相反,即:

                                                      (2.7)

则式(2.6)可写成:                                     (2.8)

    当强迫振动系统满足式(2.6)和式(2.7)时,则:

                                                    (2.9)

因此,电磁振动给料机具有质量与振幅成反比的特性,即:

                                                          (2.10)

式中 ——分别为质体1和质体2的振幅。

相对振幅A一般由一次谐波激振力幅和二次谐波激振力幅组成。

   

可得出:

  

 (4)计算质量m

双质体振动系统振动时,在弹簧上有一点处于景致,这一点称为震动系统的惰性中心,它随两个质量比的不同而处于不同位置。当时,惰性中心在处。当时,惰性中心接近处。如果比值更大,则双质量振动系统变为单质量振动系统。式(2.8)可以简化为单质量的强迫振动系统,其方程为:

                                        (2.11)

                                                  (2.12)

                                                        (2.13)

可公式(2.13)得出

式中  m——计算质量(kg);

      c——摩擦阻尼力折算系数。

(5)主振弹簧刚度k1

在不考虑阻尼时,可以认为均以惰性中心为静止点,以相同频率作相对运动,则振动系统固有频率为:

                         (rad/s)                      (2.14)

因此  (其中z0.9)

ω  ——角频率(rad/s)

       z——调谐指数;(z0.9

(6)激振力幅F及力与位移的夹角α的计算

方程 的特解为:

                                           (2.15)

                                            (2.16)

                      z=0.9~0.95                        (2.17)

                    b=0.05~0.07                       (2.18)

                                               (2.19)

由公式(2.19)得,

式中  x——相对位移(m);

      F——激振力幅(N);

     ——共振放大系数:

     ——激振力之后位移的相位角

      z——调谐指数;

      b——衰减系数。

激振力为主振弹簧最大变形与弹簧刚度之积:

                                                       (2.20)

将式(2.20)代入式(2.16),激振力为:

            N)                  (2.21)

      b=0.07,则

                       

式中  A——相对振幅(m);

       z——调谐指数;(z0.9 

       b——衰减系数;(b0.07)

      ——主振弹簧刚度(N·m)。

    所谓共振放大系数即在激振力F的作用下,主振弹簧的动态变形量与静态变形量之比,即相对振幅与静变形量之比。从式(2.21)也可以看出,在系统振动状态下,阻尼的变化或调谐指数的变化都将直接影响振幅的稳定性。通常电磁振动机械选择在低临界近共振状态下工作,即=0.9~0.95,以获得较稳定的振幅和用较小的激振力获得较大的效能。

    阻尼系数为参变量,在低临界近共振状态下,由于外部因素,如料槽中物料量增加或料仓压力增大等因素影响,阻尼增大时,其振动振幅将降低。但与此同时,震动系统固有频率也减小,而使调谐指数趋近于1,则振幅趋于增加,达到相互补偿作用。当阻尼减小时,则上述因素将向相反方向变化,同样能保持这种相互补偿关系,从而可使电磁振动给料机稳定运行。

当调谐指数接近1时,即电磁振动给料机在接近共振状态下工作,虽然所需激振力较小,但是阻尼的变动对共振放大系数和振幅的影响更加敏感,机器的运行稳定性就差。所以对大型电磁振动给料机一般取z=0.9,小型的取z=0.93~0.95

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