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电磁振动给料机中多层板弹簧的刚度建模
作者:管理员    发布于:2016-07-02 15:18:26    文字:【】【】【

  电磁振动给料机是通过电磁激振器的振动使物料在料槽上作滑行或抛掷运动,从而达到输送物料的目的。因此,料槽、电磁激振器等零部件工作时都处在振动状态,其它零部件或者处在振动状态中,或者受到交变载荷。所以对电磁振动给料系统进行研究时,在考虑振幅、频率、料槽的振动方向角等参数的同时,还要考虑各个零部件的动力学特性,对其进行刚度分析。

  电磁振动给料系统的弹性元件包括主振弹簧和减振弹簧。主振弹簧的作用是使振动系统工作在指定的工作状态下(如近共振状态)并连接前质量和后质量,形成双质体振动系统。减振弹簧的作用是对振动机体实现弹性支撑,使机体得以实现弹性振动,并减小传给地基或建筑物的动载荷,这类弹簧的刚度取得较小,机械振动系统的固有频率远小于其激振频率111.目前在振动机械中,所采用的弹簧型式很多,电磁振动给料系统根据工作需要可选用板弹簧、圆柱螺旋弹簧或橡胶弹簧。

  本文中所研究的电磁振动给料机的主振弹簧采用的是多层板弹簧,一般由4片或5片矩形等截面的弹簧钢板或环氧树脂复合板叠加而成,中间压紧处均用1的钢垫片隔开,以消除板弹簧之间的摩擦力和增加板弹簧的散热面积,而减振弹簧则采用橡胶弹簧。多层板弹簧作为电磁振动给料系统的主要工作部件,其主要作用是在持续的振动过程中提供弹性恢复力,故多层板弹簧在工作中受到长期交变应力的作用121,如果设计不当,将导致板弹簧的疲劳折断、开裂和蠕变,所以要求板弹簧要有较高的疲劳强度和工作耐久性。

  2多层板弹簧刚度建模的现状分析目前,对于圆盘式电磁振动给料机,在计算多层板弹簧常数时,国内有报道把圆盘式电磁振动给料机考虑成双质体三个自由度的振动系统,进而求解弹簧常数和系统的固有频率。这种方法考虑了多层板弹簧沿厚度方向的变形,又考虑了多层板弹簧的扭转变形。国外的相关从多层板弹簧的变形能的角度求解弹簧常数和系统的固有频率,这种方法考虑了多层板弹簧沿厚度方向的变形及扭转变形,又考虑了多层板弹簧沿宽度方向的变形。但是,对于直槽式电磁振动给料机,目前国内介绍的计算方法是把多层板弹簧按两端完全紧固、且两端可作相对平移运动的梁来考虑(如),也就是说它的主要受力方向垂直于板弹簧的长度方向,认为工作时多层板弹簧只有厚度方向的弯曲变形。同时,由于其变形相对于板弹簧的长度很小,因此可以利用材料力学中有关挠度的理论来进行分析计算。

  3多层板弹簧刚度模型的建立在本文中多层板弹簧上端用压紧螺钉固定在上调整架上,下端也是用压紧螺钉固定在下调整架上。针对此结构,同样是把多层板弹簧按两端完全紧固的梁来考虑,但是认为板弹簧变形时一端固定不动,而另一端相对于此端作平移运动,平移运动端只有挠度的变化而转角为零,如(a)所示。板弹簧的主要受力方向垂直于其长度方向,工作时也只有厚度方向的弯曲变形,即弯曲变形是由沿板弹簧主振方向的激振力所引起的,因此,板弹簧除了作为一个结构零件外,还可以作为一个储能装置。在计算过程中,我们把此种结构的板弹簧视为一端固定而另一端受载荷作用的超静定悬臂梁,为了使梁的自由端的转角为零,从而施加了一个约束力矩M如(b)所示。此外,假设梁的变形与它的长度比较起来是非常小的,所以认为在板弹簧变形过程中,激振力的作用方向不变。为了便于计算,把(b)分解为如所示的形式。

  板弹簧的等效变形如(a)所示,根据可知,在力F的作用下,悬臂梁的挠度为在力F的作用下,悬臂梁的转角为1如如所示根据「4可知,力矩m的作用下下悬臂梁的挠度为reserved在力矩M的作用下,悬臂梁的转角为由于超静定悬臂梁的转角为零,即9=0,所以不考虑变形方向,上式写为由可知,多层板弹簧各层在长度上的变形量相等,且变形曲线一致,可以判断每层的受力和变形相对独立。若多层板弹簧的弹簧片数为i,则多层板弹簧刚度的计算公式为上式是两端完全紧固的情况下求得的刚度,考虑到在实际的电磁振动给料系统设计中,多层板弹簧的两端是通过压板用螺钉压紧的,不可能达到完全紧固的程度,所以还需考虑压不紧系数151.则多层板弹簧实际刚度的计算公式为1.05~1.4.对于小型机器,可取n=1.05~1.25;对于大型机器,可取n= 4结论对振动系统中的多层板弹簧刚度与结构参数进行了研究,把多层板弹簧按两端完全紧固的梁来考虑,但是认为板弹簧变形时一端固定不动,而另一端相对于此端作平移运动,平移运动端只有挠度的变化而转角为零。同时在计算过程中,把此种结构的板弹簧视为一端固定而另一端受载荷作用的超静定悬臂梁,建立的超静定多层板弹簧的刚度模型和计算方法科学合理,理论误差很小。

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