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    彈性連桿振動系統動力參數的計算

    日期:2022-11-02 | 來源:史煥義
    目前在鑄造行業廣泛應用的采用了單質體慣性式振動系統的S45系列篩砂機和s86系列振動沸騰砂冷卻機,若改用彈性連桿振動系統,可以實現節電和大型化的技術進步。準確計算彈性連桿振動系統的動力參數是重要的一步,要求阻尼比ζ與頻率比Z匹配得當本文不同于現有計算思路的新觀點。驅動電機功率要同時滿足系統啟動和正常振動對功率的要求。選用 YH系列六級電機、兩臺電機組合驅動可以更省電。

      關鍵詞:阻尼比與頻率比匹配得當、 YH系列六級電機、過載系數Ke、兩臺電機組合驅動。

     
      內容摘要:目前在鑄造行業廣泛應用的采用了單質體慣性式振動系統的S45系列篩砂機和s86系列振動沸騰砂冷卻機,若改用彈性連桿振動系統,可以實現節電和大型化的技術進步。準確計算彈性連桿振動系統的動力參數是重要的一步,要求阻尼比ζ與頻率比Z匹配得當本文不同于現有計算思路的新觀點。驅動電機功率要同時滿足系統啟動和正常振動對功率的要求。選用 YH系列六級電機、兩臺電機組合驅動可以更省電。
     
      1.彈性連桿振動系統與慣性式振動系統的比較
     
      單質體慣性式振動系統,采用兩個振動電機驅動,兩個振動電機的偏心配重通過追逐自平衡提供激振力。系統屬于過共振模式。頻率960次/分。振幅小于3.5mm;頻率比3—5??赏ㄟ^調整偏心配重夾角改變激振力,從而改變振幅。槽體受力大,所以一般機器長度不大于六米;限制了S86系列砂冷機的長度。停機過程中,不規則搖晃較大。S45系列篩砂機和s86系列振動流化砂冷卻機即是如此。
     
      彈性連桿振動系統用偏心連桿驅動振動機;導向板彈簧控制振動方向;由于采用亞近共振模式,槽體受力小,機器長度可大于6米,有利于砂冷卻機的大型化;振動頻率400—600次/分;振幅小于15mm;消耗電能??;停機過程平穩;無不規則搖晃。若單質體彈性連桿振動系統用于振動篩砂機和振動流化(沸騰)砂冷卻機,可實現節電和大型化的技術進步。
     
      2.振動參數的計算示例,仍以機械設計手冊第六版19—174頁例題和(現代)機械設計手冊27—171頁例題數據演算過程如下:
     
      2.1.  機械設計手冊單行本第六版19一174頁例題。彈性連桿振動參數的計算,表1.
     
    表1
     
      小結:對比上表左右發現:頻率比Z修正前、后的各項參數值均不相同??梢婎l率比修正的必要性。
     
      2-2.機械設計手冊單行本第六版19--174頁例題,彈性連桿振動參數的計算 表2
     
    表2
      
              2.3 (現代)機械設計乎冊27-171頁例題、彈性連桿振動參數的計算  表3
     
     
      3.結束語—總結
     
      3.1設計一臺彈性連桿輸送機時,要滿足物料輸送量和輸送距離的要求,決定了振動機結構,同時決定振動質量m、振動角速度ω振幅B和振動方向。在設定阻尼ζ(在0.02—0.07之間選擇)、頻率比Z(在0.8--0.9之間選擇)之后,計算出:主振彈簧剛度K,連振彈簧剛度K。遲后角α和曲柄半徑r。下一步要驗證阻尼比,計算出:粘性阻尼系數C,衰減系數n阻尼比 ζ;然后,比較計算出的阻尼比與初選的阻尼比;若一致,最好;若不一致,則應修正初選的頻率比Z值,再重新計算;直至計算出的阻尼比與初選的阻尼比一致。至此,實現了阻尼比 ζ與頻率比Z匹配合理。
     
      3.2一般阻尼比初選為0.07,只是因為:無法準確選定 ζ值,所以寧大勿小,確??煽慷?。一臺振動機的阻尼比只能是:在自由衰減曲線做出之后用公式求出。而單件或小批量生產振動機時,無條件做自由振動衰減曲線。只能寧大勿小估算。
     
      3.3另外值得注意的還有:振動所受質體粘性阻尼力的大小,除了與質體的質量和角速度相關之外,還應與之自身的體積大小及迎風面積大小有關。若振動質體體積大。迎風面積也大,則阻尼比也大,可選 ζ=0.07;例如:振動輸送落砂機。反之,若振動質體體積較小,迎風面積也較小,則阻尼比也應略小,可選定ζ=0.065,例如:振動篩砂機。
     
      3.4在計算驅動電機功率時:首先選用較Y系列電機更適應頻繁過載(每振動1周,在中點兩次過載)的YH系列六極電機。接下來,電機功率應滿足振動系統啟動、正常振動對功率的要求。利用啟動最大扭距Me,啟動過載系數Ke,計算出啟動功率Ne1;接下來利用曲柄啟動第一個90°的做功,計算出啟動功率Ne2(過載時可發出更大能量);最后利用正常振動的平均扭距(質體在中點所受扭距的1/2),計算出正常振動功率N。比較Ne1與N,發現Ne1小于N;計算電機功率N電=KsN(Ks為安全系數在1.2—1.5之間)。選擇電機時,電機功率除了應在N電=KsN范圍之內外,也不應小于Ne2,以保證啟動時能量足夠。
     
      3.5還應注意到:振動系統啟動過程中,除了要克服系統的扭距之外,還要克服傳動系統的慣性—由靜止加速到額定轉速。所以,在啟動過程中,驅動電機始終處于過載狀態,電機功率合理,啟動過程就順利。Ne1沒有注意到傳動系統加速所需要的能量。而兩臺電機組合驅動,更符合節電原則。
     
      參考資料:
     
      1.機械設計手冊第6版單行本第19篇
     
      2.(現代)機械設計手冊第1版第27篇
     
      3.《鑄造設備與工藝》2019年第4期“彈性連桿振動系統參數計算、分析與認識”
     
      4.《中國振動機械網》2022.9.13“彈性連桿振動系統驅動電機功率的計算”
     


    責任編輯:韓玉珍
    本文關鍵詞:振動 YH系列六級電機 電機組合驅動
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