振动力学课程设计报告

1、振动力学课程设计报告 课设题目：垂直振动输送机的机械振动 与隔振分析单 位：理学院专业/班级：工程力学09-1姓 名：陈圣家指导教师：于月民 2011-12-18一、前 言1、课题目的或意义主要研究双质体垂直振动输送机输送原理及设计理论，根据参数对其进行运动分析和隔振分析。通过对结构进行振动分析或参数设计，进一步巩固和加深振动力学课程中的基础理论知识，初步掌握实际结构中对振动问题分析、计算的步骤和方法，培养和提高独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力。2、课题背景： 垂直振动输送机主要应用于箱式元件的提升输送，按照进料口出料口的方向分为Z型垂直提升机和C型垂直提升机两种提升输送机。垂

2、直振动提升机主要应用于矿山、冶金、化工、轻工、建材、机械、粮食等各行业垂直输送50毫米以下的粉状、颗粒状、块状物料，在连续供料条件下也可用于输送具有滚动性的团状物料，可以代斗式提升机、倾斜使用皮带输送机等。惯性自同步垂直振动提升机由于应用了机械振动学的自同步原理具有结构简单，技术参数先进，安装调整方便，维修量小，占地面积小及对基础无特殊要求等特点，而且设备费用和运送费用较低。在有特殊要求时可同时完成冷却、干燥等多种工艺过程，是一种理想的物料垂直提升设备。ZC系列垂直振动输送机的工作原理：ZC系列垂直振动输送机的驱动装置振动安装在输送塔下部，两台振动电机堆成交叉安装，输送塔由管体和焊接在管体周围

3、的螺旋输送槽组成，输送塔座于减振装置上，减振装置有底座和隔振弹簧组成。当垂直输送机工作时，根据双振电机自同步原理，由振动电机产生激振力，强迫整个输送塔体作水平圆运动和向上垂直运动的空间复合振动，螺旋槽内的物料则受输送槽的作用，做匀速抛掷圆运动，沿输送槽体向上运动，从而完成物料的向上（或向下）输送作业。二、振动（力学）模型建立1、结构（系统）模型简介此系统为双质体垂直振动输送机，为离散体。此结构由螺旋槽体、底座、隔振弹簧、激振电动机和底架组成，底架固结于地面上，两台振动电机堆成交叉安装，输送塔由管体和焊接在管体周围的螺旋输送槽组成，输送塔座于减振装置上，减振装置有底座和隔振弹簧组成。垂直螺旋槽和

4、下质体圆盘之间用板弹簧按圆的切向联接，惯性振动器大多采用平行轴式，安装在下质体圆盘上。板弹簧除起蓄能作用外，还构成对两质体的运动起几何约束作用，使上、下两质体做相对垂直和扭转运动。双质体垂直振动输送机结构模型和实体结构及应用工程图如图所示：橡胶后处理装置一条生产线有两台垂直振动螺旋运输机简称提机 , 用于提升干燥后的颗拉橡胶, 并使之降温冷却, 以便压块成型。这是一种偏心弹性连杆驱动的双质体振动机，其主要结构参见图, 底座直接固定在基础上。为了便于分析计算，在建立力学模型时，需要对双质体给料机振动系统作一些简化，忽略次要因素，其简化原则可归纳为如下几点：（1） 质量集中：实际的振动机体构造是分

5、散的，在建立动力学模型时，需要适当的集中，如质量大的、弹性小的弹性件简化为不计弹性的集中质量；（2） 刚度集中：那质量小、弹性大的弹性件集中为不计质量的弹簧刚度，当质量大、弹性大时，把弹簧质量结合到系统中；（3） 阻尼集中：振动过程中的阻尼多种多样，弹簧的内阻、外阻、给斜槽体运动中的摩擦、冲击等等全部简化为等效线性阻尼。根据上述简化原则，参照图的双质体垂直输送机的机构，建立如图所示的力学模型：2、系统模型参数、质体1和质体2的质量；、质体1上的隔振弹簧刚度及两质体间的弹簧刚度；、质体1及质体2的竖向位移；激励频率；激励力该垂直振动输送机的系列尺寸参考值如下：三、振动分析1、振动方程建立 选取质

6、体1和质体2的竖向位移为广义坐标，由刚度影响系数法可质量阵：刚度阵：由拉格朗日第二类方程得系统的运动微分方程即2、模态定性分析（1） 固有频率:频率方程即可以得到解方程可得（2）隔振模态：隔振模态由隔振频率决定且（2） 主振模态：3、主振弹簧刚度（1）主振弹簧弹片的确定参振质体质量式中， 承载装置，包括装在承载件上所有零部件的质量； 承载件上的物料质量； 物料折算系数，与被送物料有关，一般选0.10.25。对于双质体振动输送机底座质量包括底座机架、传动机构、减震器及配重等所有零件质量之和（记为）。则双质体振动质量(2) 频比的选择振动体的激励频率与系统的固有频率之比称为频比即对一振动系统由于糖

7、比Z不同可获不同的振态 对振动输送机的影响也不同，只有当Z=075 13时属共振态，此时充分利用共振的特点，惯性力与弹性力大小相等、方向相反，激振力仅用于平衡阻尼力，因而能用较小的激振力驱动。（3） 主振弹簧的刚度确定当频比Z确定后主振弹簧的总刚度k可按下式计算：选取则4、 隔振弹簧刚度为撼少振动输送机传给地基的动载荷采取了隔振、平衡措施，在机座上加一定重量的惯性配重，使机座质量是振动质体M的6一lO倍，对双质体刚性连杆振动输送机参振体M，与机架质量之比与它们的振幅成反比；因此机座的振幅往往是槽体振幅161lo。由此可见为减轻整机重量，节省材料，设计时在满足工艺要求的前提下尽量减轻承载体的重量

8、。为使惯性力平衡部分弹性力减少工作时产生摇摆振动，承载体与机架重心的连线与槽底的夹角应等于振动方向角。选择不同重量的配重与配重的装配位置可达此目的。对部分尚未平衡的部分惯性力用减振弹簧隔振，所选的减振弹簧要有足够的承载能力和良好的隔振效果。选取减振弹簧的总刚度5、固有频率运用Matlab计算固有频率： 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、模态定量分析得到固有频率则4、 减振设计1、减振设计方案（a） 在底座下均匀设置16个隔振胶簧，这样大部分振动力为椽胶弹簧所吸收, 只有少部分才传至基础, 从而减轻基础的振动。（b）底座增加6.9的重盘, 将原底座用螺栓固定在配重盘上, 使它们联成一体。增加配重的目的, 是使槽体能有足够的振幅,以保证运输能力不致下降。（c）配重盘的主要尺寸如图四所示，由于盘体很重, 也很大, 制造、运

10、输和安装都不方便, 因此把它设计成厚度差不多的三个盘,用螺栓将其紧固成一体, 这样便于制造和安装。另外, 考虑到橡胶弹簧在受压时直径要增大, 在受倾斜的力作用时要歪斜, 因而配重盘上安装胶簧用的孔要大些, 以便运行时胶簧可自由变形, 而不影响其刚度值。（d）振机一般选在低频近共振点处工作，可解得系统稳态响应若要振机能主动隔振，就要机架不产生振动，可得主动隔振条件为将值代入式子可得工作槽、平衡槽和机架三者之间的振幅比为1-0.6080。由此可知，当杠杆比=2.208 5时，平衡槽与工作槽振动向相反，平衡槽的振幅是工作槽的60.95%时，机架不产生振动，从而不会将振机的振动通过机架传给基础，而达到主动隔振的目的。五、结 论在研究惯性式振动输送机振动特性的基础上 ,分别对其进行了被动隔振和主动隔振。采取被动隔振后 ,可使振动传递率降低 ,从而减少其振动对周围其他工作机械的影响 ,但同时也降低了振动输送机的工作效率。在被动隔振的基础上 ,再采用主动隔振 ,通过选取合适的反馈变量和反馈增益 ,可使振动输送机的工作效率和振动传递率均得到明显改善。理想隔振状态下 ,可使振动输送机的振动传递率为零 ,同时使工作效率最佳。而且通过本次课程设计，我对振动力学这门课的知识在工程应用上的重要性有了更深刻的认识，还提高了自身独立思考问题、解决问题的能力，同