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      弹性连杆振动系统动力参数的计算

      日期:2022-11-02 | 来源:史焕义
      目前在铸造行业广泛应用的采用了单质体惯性式振动系统的S45系列筛砂机和s86系列振动沸腾砂冷却机,若改用弹性连杆振动系统,可以实现节电和大型化的技术进步。准确计算弹性连杆振动系统的动力参数是重要的一步,要求阻尼比ζ与频率比Z匹配得当本文不同于现有计算思路的新观点。驱动电机功率要同时满足系统启动和正常振动对功率的要求。选用 YH系列六级电机、两台电机组合驱动可以更省电。

        关键词:阻尼比与频率比匹配得当、 YH系列六级电机、过载系数Ke、两台电机组合驱动。

       
        内容摘要:目前在铸造行业广泛应用的采用了单质体惯性式振动系统的S45系列筛砂机和s86系列振动沸腾砂冷却机,若改用弹性连杆振动系统,可以实现节电和大型化的技术进步。准确计算弹性连杆振动系统的动力参数是重要的一步,要求阻尼比ζ与频率比Z匹配得当本文不同于现有计算思路的新观点。驱动电机功率要同时满足系统启动和正常振动对功率的要求。选用 YH系列六级电机、两台电机组合驱动可以更省电。
       
        1.弹性连杆振动系统与惯性式振动系统的比较
       
        单质体惯性式振动系统,采用两个振动电机驱动,两个振动电机的偏心配重通过追逐自平衡提供激振力。系统属于过共振模式。频率960次/分。振幅小于3.5mm;频率比3—5。可通过调整偏心配重夹角改变激振力,从而改变振幅。槽体受力大,所以一般机器长度不大于六米;限制了S86系列砂冷机的长度。停机过程中,不规则摇晃较大。S45系列筛砂机和s86系列振动流化砂冷却机即是如此。
       
        弹性连杆振动系统用偏心连杆驱动振动机;导向板弹簧控制振动方向;由于采用亚近共振模式,槽体受力小,机器长度可大于6米,有利于砂冷却机的大型化;振动频率400—600次/分;振幅小于15mm;消耗电能小;停机过程平稳;无不规则摇晃。若单质体弹性连杆振动系统用于振动筛砂机和振动流化(沸腾)砂冷却机,可实现节电和大型化的技术进步。
       
        2.振动参数的计算示例,仍以机械设计手册第六版19—174页例题和(现代)机械设计手册27—171页例题数据演算过程如下:
       
        2.1.  机械设计手册单行本第六版19一174页例题。弹性连杆振动参数的计算,表1.
       
      表1
       
        小结:对比上表左右发现:频率比Z修正前、后的各项参数值均不相同。可见频率比修正的必要性。
       
        2-2.机械设计手册单行本第六版19--174页例题,弹性连杆振动参数的计算 表2
       
      表2
        
                2.3 (现代)机械设计乎册27-171页例题、弹性连杆振动参数的计算  表3
       
       
        3.结束语—总结
       
        3.1设计一台弹性连杆输送机时,要满足物料输送量和输送距离的要求,决定了振动机结构,同时决定振动质量m、振动角速度ω振幅B和振动方向。在设定阻尼ζ(在0.02—0.07之间选择)、频率比Z(在0.8--0.9之间选择)之后,计算出:主振弹簧刚度K,连振弹簧刚度K。迟后角α和曲柄半径r。下一步要验证阻尼比,计算出:粘性阻尼系数C,衰减系数n阻尼比 ζ;然后,比较计算出的阻尼比与初选的阻尼比;若一致,最好;若不一致,则应修正初选的频率比Z值,再重新计算;直至计算出的阻尼比与初选的阻尼比一致。至此,实现了阻尼比 ζ与频率比Z匹配合理。
       
        3.2一般阻尼比初选为0.07,只是因为:无法准确选定 ζ值,所以宁大勿小,确保可靠而已。一台振动机的阻尼比只能是:在自由衰减曲线做出之后用公式求出。而单件或小批量生产振动机时,无条件做自由振动衰减曲线。只能宁大勿小估算。
       
        3.3另外值得注意的还有:振动所受质体粘性阻尼力的大小,除了与质体的质量和角速度相关之外,还应与之自身的体积大小及迎风面积大小有关。若振动质体体积大。迎风面积也大,则阻尼比也大,可选 ζ=0.07;例如:振动输送落砂机。反之,若振动质体体积较小,迎风面积也较小,则阻尼比也应略小,可选定ζ=0.065,例如:振动筛砂机。
       
        3.4在计算驱动电机功率时:首先选用较Y系列电机更适应频繁过载(每振动1周,在中点两次过载)的YH系列六极电机。接下来,电机功率应满足振动系统启动、正常振动对功率的要求。利用启动最大扭距Me,启动过载系数Ke,计算出启动功率Ne1;接下来利用曲柄启动第一个90°的做功,计算出启动功率Ne2(过载时可发出更大能量);最后利用正常振动的平均扭距(质体在中点所受扭距的1/2),计算出正常振动功率N。比较Ne1与N,发现Ne1小于N;计算电机功率N电=KsN(Ks为安全系数在1.2—1.5之间)。选择电机时,电机功率除了应在N电=KsN范围之内外,也不应小于Ne2,以保证启动时能量足够。
       
        3.5还应注意到:振动系统启动过程中,除了要克服系统的扭距之外,还要克服传动系统的惯性—由静止加速到额定转速。所以,在启动过程中,驱动电机始终处于过载状态,电机功率合理,启动过程就顺利。Ne1没有注意到传动系统加速所需要的能量。而两台电机组合驱动,更符合节电原则。
       
        参考资料:
       
        1.机械设计手册第6版单行本第19篇
       
        2.(现代)机械设计手册第1版第27篇
       
        3.《铸造设备与工艺》2019年第4期“弹性连杆振动系统参数计算、分析与认识”
       
        4.《中国振动机械网》2022.9.13“弹性连杆振动系统驱动电机功率的计算”
       


      责任编辑:韩玉珍
      本文关键词:振动 YH系列六级电机 电机组合驱动
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