机械振动在工程中的应用课件

机械振动在工程中的应用从人类的生活及周围工作环境来说，也到处在利用振动。例如电视机和收音机中的振荡电路、门铃、电话机、机械表与电子表、挂钟、理发用电推子、各部门使用的各种类型的振动机、光导纤维通信技术、医疗设备中的彩超、医用CT和核磁共振、机械设备与结构故障的振动诊断技术等等都是对振动与波动原理的实际应用，都属于振动利用的范畴。一、振动现象无处不在自然界和人类社会中的某一个量随时间或大或小的变化即称为振动。振动是物质世界运动的一种基本形式，物质世界中的每一个物体及其中的每一个分子都始终处于振动之中。毫无例外，人类自身的每一器官也每时每刻都处在振动之中，例如，心脏的搏动、血液的循环、肺部的张缩呼吸、脑细胞的思维以及耳膜的振动和声带的振动等，前面所列举的这些振动都有人体对振动的有效利用，离开这些振动人类就无法生存从广义的角度来看，在社会与经济生活中看，例如：人口的增长与衰减、农作物虫灾发生的周期性现象、股市的升跌和振荡、社会经济发展过程中速度的增长与衰减等，都可以归纳为不同形式的振动。

对这些振动和波动现象进行研究，找出其内在规律并进行有效用就会对社会产生重大的社会效益与经济效益，为人类造福。在自然界及宇宙中也到处存在着振动，月亮的圆缺、潮汐的涨落、树木的年轮、一些树木和花草年复一年的发芽、生长与枯萎等等。例如：在工程地质部门，利用振动所发生的应力波进行检测和地质勘探，在石油开采中，利用振动所引发的弹性波提高原油产量，在海洋工程方面，海浪波动的能量可以用来发电，在医疗方面，利用超声波等诊断和治疗疾病，彩超、医用CT和核磁共振等，光导纤维和激光的应用是光波工程应用的范例，具有十分重大的理论意义与实际价值。工程中利用振动原理的设备来说，目前成功应用于工矿企业的该类设备举不胜数。在许多部门，如采矿、冶金、煤炭、石油化工、机械以及在人类日常生活过程中数以万计的振动机器和振动仪器已用来完成许多不同的工艺过程如给料、上料、输送、筛分、布料、烘干。振动筛超声波的应用1、机械设备故障分析

(1)不平衡。不平衡就是设备重量与其几何的中心线不重合从而产生的故障。当转子在旋转时，它的重心在轴承上产生了离心力作用，这个离心力的大小随转子旋转形成稳定的变化。它的类型分为：静不平衡、力不平衡以及力矩不平衡。(2)没有对中。这种现象普遍存在，而且其产生的影响非常重要，由于不对中现象因而增加的旋转作用力将对机械轴承与密封构件施以异常的加应力。它的类型分为：平行、角度、平行与角度均不对中。振动是机械设备在使用中普遍存在的特性，同时也是机械设备的运行状态与其故障诊断的重要系数基于机械振动的设备故障常见的有以下4类：三、应用举例(3)部件松动。部件松动是普遍且易发生的故障，主要情况有：机械设备的结构框架或者其底座发生松动，产生的后果就是整个机械设备发生松动同时剧烈振动；另一类情况就是原本在零部件间正常配合的关系被破坏，从而造成其间隙超过误差范围导致松动。(4)轴承故障。其分为滚动轴承故障：疲劳剥落、塑性变形、锈蚀、磨损、保持胶合架损坏等；滑动轴承故障：巴士合金损坏、松脱、壳体间松动与间隙过大。数控机床设备振动故障也时有发生，其中主要故障有：(1)电气元件原因。编码器及其连接线、电源三相输入、伺服电动机、驱动板、变频器等电气元件是负责速度信号的反馈与调节速度的。在此之中，编码器的故障最为普遍。其作为闭环系统检测的元件，直接对各轴电动机速度调整产生影响，当编码器出现故障致使其反馈的信号不稳定时，变频器或者驱动部分就会根据其信号不停地对频率和电压进行调整，以便完成系统给出的指令。而电动机频繁加减速，导致机床振动。(2)共振与振荡。在某特定转速时就可能会出现共振的现象，当出现共振时，所采用的方式通常是在加工时避免进入共振范围或是利用阻尼法对共振进行消除。此外机床参数设定不佳，就会引起系统的振荡，发生这种情况时，对系统放大倍数进行减小可有效消除振荡。振动筛是一种适合潮湿细粒级难筛物料干法筛分的振动筛分机械设备，是目前国内处理难筛物料的振动筛分机械设备。振动筛具有大振幅、大振动强度、较低频率和弹性筛面的工艺特点。工作过程中始终保持最大的开孔率，从而筛分效率高、处理能力大，筛板更换方便，降低了成本。振动筛超大筛面和大处理能力可满足现场的生产需要。振动筛筛子的结构采用多段筛面振动而筛箱和机架不参与振动的运动方式，使筛子实现了大型化。2、振动筛机械结构振动筛一般由振动器、筛箱、支承或悬挂装置、传动装置等部分组成。

振动器

单轴振动筛和双轴振动筛的振动器，按偏心重配置方式区分一般有两种型式。偏心重的配置方式以块偏心型式较好。

筛箱

筛箱由筛框、筛面及其压紧装置组成。筛框是由侧板和横梁构成。筛框必须要有足够的刚性。

支承装置

振动筛的支承装置有吊式和座式两种。座式安装较为简单，且安装高度低，一般应优先选用。振动筛的支承装置主要由弹性元件组成，常用的有螺旋弹簧、板弹簧和橡胶弹簧。

传动装置振动筛通常采用三角带传动装置，振动筛的结构简单，可以任意选择振动器的转数，但运转时皮带容易打滑，可能导致筛孔堵塞。振动筛也有采用联轴器直接驱动的。联轴器可以保持振动器的稳定转数，而且使用寿命很长，但振动器的转数调整困难。振动筛工作面是由横向排列的一根根滚动轴构成的，轴上有盘子，细粒物料就从滚轴或盘子间的缝隙通过。大块物料由滚轴带动向一端移动并从末端排出。选矿厂一般很少用这种筛子。振动筛工作部分为圆筒形，整个筛子绕筒体轴线回转，轴线在一般情况下装成不大的倾角。物料从圆筒的一端给入，细级别物料从筒形工作表面的筛孔通过，粗粒物料从圆筒的另一端排出。圆筒筛的转速很低、工作平稳、动力平衡好。但是其筛孔易堵塞、筛分效率低，工作面积小，生产率低。选矿厂很少用它来作筛分设备。振动筛机体是一个平面内摆动或振动。按其平面运动轨迹又分为直线运动、圆周运动、椭圆运动和复杂运动。摇动筛和振动筛属于这一类。振动筛工作时，两电机同步反向放置使激振器产生反向激振力，迫使筛体带动筛网做纵向运动，使其上的物料受激振力而周期性向前抛出一个射程，从而完成物料筛分作业。摇动筛是以曲柄连杆机构作为传动部件。电动机通过皮带和皮带轮带动偏心轴回转，借连杆使机体沿着一定方向作往复运动。3、振动摊铺及振动压路

振动摊铺机和振动压路机是筑路作业中的关键设备，是振动技术在筑路工程中的典型应用实例。振动摊铺机在工作过程中先将物料撒布在整个宽度上，再利用熨平机构的激振器对被摊铺物料进行熨平和压实。振动系统决定了对物料摊铺的工作效率和密实效果，是决定摊铺质量的关键系统之一。振动压路机依靠高速旋转的偏心质量块产生离心力，使振动碾作受迫振动压实路面。装在连接板上的振动马达带动偏心轴高速旋转，产生离心力使振动碾振动。装在偏心轴上的调幅装置用于改变振动的振幅，振动碾由装在梅花板上的驱动马达来驱动。由于在压路机引入振动，使路面的密实度由90%提高到95%以上，进而显著提高了其工作质量与使用寿命，这在筑路作业中具有十分重要的意义。振动压路机技术不断革新，其发展趋势可归纳为如下几个方面1、液压化。液压技术使全液压振动压路机结构简单、布置方便且操纵简单、省力特别是液压传动使行走系统无级变速振动系统可根据施工要求在较大范围内调频和变幅。振动压路机使用性能和应用范围大大改善和提高。同时液压化为机器自动检测和控制提供了条件。近年来小型振动压路机和振动平板夯也逐步应用液压技术。2、机电一体化。计算机技术、微电子技术、传感技术、测试技术的迅速发展及在振动压路机上的应用,大大提高了机器性能和生产能力。例如:已实现对振动压路机状态和参数的检测以及压实密度自动检测,测试压路机可以在工程施工过程中对压实质量进行监控,智能压路机可以自动调节自身状态,使之与周围环境及压实材料相适应,优化压实过程等。3、结构模块化。生产有不同功能的模块结构和标准附件通过更换模块和标准附件来改变压实性能和用途及压路机类型。例如：英国柯斯特尔公司设计生产有平足型、凸块型、Z型等多种轮面结构的套筒或组合模块，瑞典戴纳帕克公司改进CA15、CA25、CA51机型的设计，使压路机的一些零部件尽可能通过，便于组织大批量生产。

4、一机多用化。改进振动机构的操作控制，可使压路机具有垂直振动、振荡和静碾压功能，而且可以根据需要进行变换，以扩大同一振动压路机的使用范围。也有的在压路机上增设附