吸振器原理在离心脱水机改进设计中的研究

№．4·74·陕西科技大学学报JOURNALOFSHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE＆TECHNOIOGYAug．2010Vo1．28文章编号：1000—5811(2010)04—0074～04吸振器原理在离心脱水机改进设计中的研究原霞，樊文欣，李保集。(1．中北大学机械工程与自动化学院，山西太原030051；2．太原生产力促进中心，山西太原030009)摘要：离心脱水机广泛应用于煤炭、化工、冶金等行业，主要利用离心运动将物料中的水分脱离出去．作者运用吸振器原理，在分析了某离心脱水机的原理、结构和工作过程的基础上建立了其动力学模型及数学模型，并利用MATLAB软件仿真得到了其响应曲线，通过分析得到了最佳参数，为该离心脱水机的改进设计提供了理论依据．关键词：离心脱水机；振动；MATLAB；吸振器中图法分类号：TQ051．84文献标识码：A0前言离心脱水机是利用离心运动把物料中的水分脱离出去L1]，其工作时是将物料放在筛篮、筛网或分离转筒里，当转的比较慢时，水滴跟物体的附着力足以提供所需的向心力，使水滴做圆周运动；当转的比较快时，附着力不足以提供所需的向心力，于是水滴做离心运动，从而实现水分和物料分离．离心脱水机广泛应用于煤炭、化工、冶金等行业，锥形筛篮是离心脱水机关键部件之一．1振动控制的分类及采用的措施剧烈的振动常常会损害结构物的强度或妨碍机器的正常功能，还会使机器的联接件产生松动，从而影响加工精度．本文所研究的某新型卧式振动离心脱水机其主要技术采用非线性惯性振动系统排料，双电机驱动强迫同步振动器激振，筛篮主轴和两激振主轴的支承轴承采用3个独立的油腔浸油润滑，并采用橡胶隔振器，同时筛篮和大皮带轮与筛篮主轴间均采用胀套联结．该新型卧式离心脱水机在使用过程中存在一些问题，主要运动部件振动偏大．系统受外界振源的激励可产生强迫振动，因而要求避免共振和降低系统的振动水平，同时系统内由于一些耦合作用而产生通常具有发散性的动不稳定性，也会使振动不断扩大，最终导致灾难性破坏，因此必须加以控制和消除：按不同性质的振动分动力响应的控制和动稳定性的控制；按采用的抑制振动的手段分隔振、吸振、消振、阻振和结构修改；按是否需要能源分为无源控制和有源控制．卧式离心脱水机常采用的减振措施有大基础吸振和隔振．针对运动部件振动偏大常用的措施有将离心机机座钢板厚度加厚，加隔振橡胶块后用特制螺栓固定离心机基础；及时更换减振垫和筛网减振弹簧；通过模拟法进行主振弹簧刚度的计算及结构的选取，设计主振弹簧弹性模量及外型尺寸．2吸振器原理如图1中由质量和弹簧k组成的系统是主系统．为了在相当宽的工作范围内使主系统的振动保*收稿日期：2010—05-14作者简介：原霞(1976一)，女，山西省运城市人，讲师，在读博士生，研究方向：振动与噪声控制第4期原霞等：吸振器原理在离心脱水机改进设计中的研究·75·持在设计要求的范围之内，设计了由质量m、弹簧忌和阻尼器c组成的系统，称之为有阻尼吸振器．主系统和吸振器组成了一个新的两自由度系统，其运动微分方程为：一cJ(．~zJ+-k==：㈩解方程c，可得z·一互弓享zz=￡c2，式(2)中a一(志1-f．O。1)(忌2一∞m2)一cc，k22，6===c(k1一∞。m1一cc，。2)．我们关心的是如何选择吸振器参数m。、k：和C，将主系统在激励力Fsin∞t的作用下的稳态响应振幅减小到允许的数值范围内．为了简化讨论，引入下列记号～㈣一一602r一赤图系统的力学模型把式(2)上述符号化为无量纲的形式(一r2)。+4，．。[(1-r。)(mr。)一。]。q-4~Zr(1nr一)。利用式(3)可以得到：==1，一1时为0、0．1、0．32、。。的4厶U条曲线如图2所示．在图2中，所有响应的曲线都交于S点和T点，表明这两点所对应的频率比、质量。的稳态响应的振幅与吸振器的阻尼c无关，S点和T点的r值可由任两个不同阻尼值的响应曲线求得．对于工程问题，并不要求使主系统的振幅X一定要等于零，只要小于允许的数值就可以了．因此，为了使主系统在相当宽的频率范围内工作，我们将这样来设计吸振器：使X一X，并使X和X为某个响应曲线的最大值．合理选择和确定吸振器参数，把X。s和X。r控制在要求的数值以内．根据文献Ez-I可得：——1(3)⋯LI～上一l_娃墨叠竺；一：}iifor1{¨¨il—r⋯一-卜⋯⋯材⋯}¨一一～～{{；0．60．70．80．91．01．11．21．3r图2=时振幅与r的关系曲线(4)商r一1(千)㈣XlS一-XlTX一√Ia(6)00⋯这样可以由主系统允许的最大振动确定，从而确定吸振器质量。；由tz值可得，即确定了0．1z，从而得到吸振器弹簧常数忌；最后要确定吸振器的阻尼系数C．为使和为响应曲线的最大值，则应在响应曲线的S点和丁点