大型自同步惯性振动给料机隔振系统的参数计算

图6 10t×50m龙门起重机主桁架简图图7 A点的应变响应曲线图可见,动态系数值有一个范围,因工况不同而不同。起重机实际工作时,工况复杂得多,动载荷系数 有时可达3或更高。因此根据起重机类型,工作环 境条件等诸因素正确把握由动载荷引起的内力与变 形的增值,是起重机动态设计的关键,也是提高起重机设计可靠性的必要环节。 综上所述,由杆单元组成的结构承受冲击载荷 时的内力响应采用波动方程式及Bernoulle2Euler梁 振动方程式进行数值解析,并用实验验证,说明结果准确可行。这种计算方法可提高设计的可靠性,对 大型结构尤为必要。参 考 文 献1 陈道南 1 起重运输机械 1 北京:冶金工业出版社,198812 杨桂通 1 弹性力学 1 北京:中国铁道出版社,198813 季庸惠 1 桁架金属结构节点与结构应变响应 1 昆明理工 大学学报,19961作 者:季庸惠 地 址:昆明市昆明理工大学成教学院理工教研室 邮 编:650093 收稿日期:1998210205大型自同步惯性振动给料机 隔振系统的参数计算江苏海安振动机械厂 钱志根摘要:为使大型自同步惯性振动给料机能平稳地工作,减小传递给地基或结构架的动载荷,必须对隔振弹簧参 数及其支承(吊挂)点的位置进行较精确的设计计算。 叙词:振动给料机 隔振系统 计算Abstract :For large self2synchronizing inertial vibrating feeder ,the parameters of vibration2insulated spring and its suspensionpoint position must be accurately calculated to achieve smooth operation and reduce dynamic loads added to ground foundation andstructure frame1Key words :Vibrating feeder Vibration2insulated system Calculation大型自同步惯性振动给料机多数为单质体振动系统,其隔振弹簧的作用主要是对振动质体进行弹 性支承,配合机体实现所要求的振动规律,同时减小传递给地基或结构架的动载荷。对隔振弹簧的基本要求是工作时不致于失效,从给料机工作稳定的角 度出发,对隔振弹簧的支承位置也需要设计计算。4起重运输机械 1999(7)因此,正确选择隔振系统的弹簧参数有助于振动机 体满足工况要求,并能较平稳地运转。对于大型自同步惯性振动给料机,如果只按照一般的简单近似 计算,则隔振系统往往难以满足使用要求。现介绍一种较精确的计算方法。1 隔振系统的频率比及隔振弹簧刚度的选 择(1)为使给料机隔振系统能够满足实际工作需要,并实现良好的隔振效果,需要根据给定的要求,对每个支承(吊挂)点的垂直方向动载荷允许值Pdy 及水平方向的动载荷允许值Pdx 限定,计算出每个支承点弹簧刚度的最高值kyi和kxi。正常工作时,给料机每个支承点传递给基础的垂直方向动载荷Pdyi及水平方向动载荷Pdxi分别为:Pdyi=kyiy=kyisin(N)(1)Pdxi= kxix=kxicos(N)(2)式中 kyi、kxi 与基础相连的每个支承(吊挂)的 弹簧刚度在垂直及水平方向的最大值, N/ min y、 x、 机体在垂直方向、 水平方向及振动方向上的振幅, mm 振动方向角,(°) 启动或停车时,给料机每个支承点传递给基础的垂直方向动载荷Pdyi与水平方向动载荷Pdxi分别 为:Pdyi=jPdyi= (37)kyisin(N)(3)Pdxj=jPdxi= (37)kxicos(N)(4)式中 j 机体共振时振幅扩大倍数,一般取37 ,使用能耗制动控制箱时取小值可见,自同步惯性振动给料机启动和停车时,传 递给基础的动载荷幅值较大,要求:Pdyi Pdy(5)Pdxi Pdx(6)由式(3) (4) (5) (6)得单个隔振弹簧刚度的最大值kyi和kxi为:kyi Pdy/(37)sin (7)kxi Pdx/(37) cos (8)设给料机支承弹簧为4个,则弹簧在垂直方向的总刚度为kg,ky= 4kyi4Pdy(37)sin(N/ mm)(9)(2)为使给料机振幅稳定,对于单质体的自同步惯性振动给料机一般要求垂直方向隔振系统的频率比zoy(激振圆频率/振动系统固有频率)为:zoy215(10)忽略阻尼的影响,隔振弹簧的总刚度ky:ky=1 z2oym2/ 1000 =1 zoy2mp+km(mm+F g) 2/1000(11)式中 m 振动质体计算质量,kgm=mp+km(mm+F g)mp 由槽体和连接件等构件组成的质量,kgkm 振动质体物料结合系数mm 槽体中物料的振动质体质量,kgF 振动质体承受的仓压, Ng 重力加速度, m/ s2 激振圆频率, l/ s比较式(9) (11) ,取其较小值作为自同步惯性振 动给料机隔振系统在垂直方向上的总刚度设计值 ky。2 弹簧刚度的分配如图1所示,C为振动质体重心,l1、l2为重心C与前、 后弹簧支承点的距离。对于大型自同步惯 性振动给料机,为了保证机体在工作时不致出现较 大的摆动,要求前、 后隔振弹簧的刚度k1和k2满足 下式:k1yl1=k2yl2(12)图1 自同步惯性振动给料机支承形式5起重运输机械 1999(7)式中 k1y 前隔振弹簧的刚度和,N/ mmk2y 后隔振弹簧的刚度和,N/ mm在l1=l2时k1y=k2y 由于k1y+k2y=ky(总刚度) 故k1=k2=ky/ 2(13)设l2>l1,此时k1y>k2y,为使k1y和k2y满足式(9)要求,取k1y=ky/ 2(14)根据式(12)得k2y= (l1/ l2) k1y= (l1/ l2)ky/ 2(15)这样可以满足前弹簧与后弹簧具有相同变形量的要 求。弹簧实际总刚度ky=l1+l2 2l2ky(16)3 隔振弹簧静变形的计算一般的设计自同步惯性振动给料机未考虑料仓压力对给料机料槽的影响。对于中、 小型的产品,由于给 料槽中物料质量mm小于或近似等于机体的质量mp, 隔振弹簧的静变形f0可由参考文献1 表424或者文 献 2 表621查出。而对于比较大型的自同步惯性振动 给料机,由于料槽中物料质量较大,还承受着较大的料仓压力,虽使用了溜槽供料减压,但仍有一部分压力作 用在料槽上,在设计隔振弹簧的静变形时,若仍采用上 述文献中推荐的参数,则会使产品在使用中出现弹簧 并圈、 机构撞击等现象,严重时会引起弹簧钢丝或吊钩 断裂,应该进行较精确的计算。忽略阻尼影响,振动系统在垂直方向上的固有 圆频率oy可用下式表示,oy=1000ky m(l/ s)(17)停机时,隔振弹簧静变形f0与静载荷Pj有如下关系:Pj= (mp+mm+F g)g(N)(18)Pj=kyf0(N)(19)由此可得关系式:oy=1000Pj mf0=(mp+mn+F g)gmp+km(mm+F g)f0>1000g f0(1/ s)(20)4 弹簧静变形量f0的校核为使大型自同步惯性振动给料机正常工作,或 在启动、 停车过程中振动机体与隔振弹簧不发生脱离或冲击,其运转过程中可能产生的最大动变形量fd应小于静变形量f0,fdfd因此 ky<Pj/fd(23)当按照式(23)计算所得的隔振弹簧总刚度不能 满足要求时,则要对弹簧进行调整。5 确定弹簧参数弹簧的一般参数可参考有关机械设计手册或参 考文献1 进行设计计算。 弹簧的实际圈数n0,n0=n+ 115(24)式中 n 弹簧的工作圈数弹簧的节距t,t=(f0+jsin)1/ n+d(mm)(25)式中 振动方向角,(°) 弹簧螺旋角 , = arctan(t/D) (°)(26)式中 D 弹簧中径,mm 弹簧自由高度H0,H0=f0+jsin+( n0- 015) d(mm)(27)式中 d 弹簧钢丝直径,mm 弹簧的最小载荷Pmin,最大载荷Pmax和极限载 荷PJ分别按下式计算:Pmin=ky(f0-y) =ky(f0-sin) (N)(28)Pmax=ky(f0+y) =ky(f0+sin) (N)(29)PJ=ky(f0+jy) =ky(f0+jsin)(N)(30)6 弹簧水平刚度kx的校核(1)计算单个弹簧的水平刚度可参考有关设计手册。6起重运输机械 1999(7)门式起重机双葫芦运行控制回路的设计江苏省送变电公司电力工程机械厂 印国强我厂最近为武汉华电钢结构公司设计、 制造了 一台2×10 t双葫芦门式起重机。根据用户要求,桥 架设计成双悬臂,采用2台10 t电动葫芦作为起升 机构(见图1)。2台葫芦在梁上可单独运行,也可联动运行。当重物超过10 t但不大于20 t时,可由2 台葫芦的吊钩共同抬吊。在此工况下,只需控制葫 芦A即可实现2台葫芦的吊钩上下左右同时动作。 显然,2台葫芦单独运行或联动运行比只有一台葫 芦时的情况要复杂,具体要求如下:(1)葫芦运行不得超出桥架的两端。单独运行时,葫芦A必须在位置 、 停住,葫芦B必须在位 置 、 停住。(2)单独运行时,当一台葫芦撞上另一台葫芦时必须停住。(3)联动运行时,2台葫芦均不得超过两边的图1 2×10 t双葫芦门式起重机11 刚性腿 21 司机室 31 电动葫芦A41 电动葫芦B 51 柔性腿 支腿,即必须在位置 、 停住。 为实现上述限位要求,在设计中一共用了6个LX10 - 12型限位开关。其中1个固定在葫芦A上,用 于对撞限位;另外5个固定在工字钢轨道上。双葫芦 运行采用联动台控制,其控制回路原理见图2。图2 双葫芦运行控制回路原理图(2)根据式(8)的要求,单个弹簧的水平刚度kxi应满足下式:kxiPdx(37)cos如果不能满足此式要求,则重新调整弹簧的有关参数。参 考 文 献1 闻邦椿,刘凤翘 1 振动机械的理论及应用 1 北京:机械工业出版社,198212 闻邦椿,刘凤翘,刘杰 1 振动筛 振动给料机 振动输送机的设计与调试 1 北京:化学工业出版社,19891作 者:钱志根地 址:江苏海安永安北路69号邮 编:2266007起重运输机械 1999(7)