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1、第5期选煤技术No152009年10月COALPREPARATIONTECHNOLOGYOct12009文章编号:1001-3571(2009)05-0009-03双质体卧式振动离心机振动特性分析冯朱涛,阚晓平,陈海员,赵艳平,詹克岩(煤炭科学研究总院唐山研究院,河北唐山063012)摘要:介绍了双质体卧式振动离心机的结构原理,并简化了双质体振动系统,建立了数学模型。通过对模型推导计算,得出了振动系统的振幅解,进而得到了双质体卧式振动离心机的理想工作点。文章还对双质体振动系统振动特性进行了详细分析。关键词:双质体;力学模型;振动特性;分析+中图书分类号:TD
2、46211文献标识码:A随着煤炭深加工技术的不断更新和提高,作为选煤重要辅助设备的卧式振动离心机正向着大型化、模块化发展。目前,国内大型卧式振动离心机的主导机型为WZY1400、WZT1400,二者均为远共振惯性线性一次激振,虽解决了参数不稳定、主轴承和弹簧易损坏等技术问题,但与进口设备相比还存在不足之处。进口设备采用双质体二次激振原理,具有参振质量小、筛篮振幅大、处理量大、对图1双质体受迫振动原理模型图入料变化适应性强、运行稳定等优点。因此,加快112双质体卧式振动离心机结构原理双质体卧式振动离心机的研发,以降低国内生产对双质体卧式振动离心机振动部分结构简
3、图如图国外进口设备的依赖性,是国内离心脱水设备研究2所示。初级振动体由振动电机、振动箱体、机壳工作者的努力方向。组成,二级振动体由筛篮、主轴承、主轴、轴承箱、皮带轮组成。初级振动体与基础用隔振弹簧连1双质体卧式振动离心机力学模型接,初级振动体与二级振动体靠强力橡胶和预压装[1]111双质体振动的概念置连在一起。启动振动电机,初级振动体受轴向简双质体振动是一种两自由度的振动系统,系统谐力作用产生强迫振动,通过激振橡胶弹簧传递给中含有两个质体m1和m2,联接刚度与阻尼情况如二级振动体,由于振动电机产生的激振频率与双质图1所示。图中:k1、k2为系统的连接弹簧;c
4、1、c2分体振动系统二级振动体的固有频率接近,二级振动别为质体m1和m2的阻尼。工作时,质体m1受到谐系统通过激振弹簧传给初级振动系统的力恰好与作波激励,产生振动并通过k2传递给m2,m2获得较大用在初级振动系统上的激振力相平衡。这样,初级的振幅,从而减少了m1的振动,以较小的激振力获振动系统的受迫振动就被二级振动系统吸收掉了,得了较大振幅的振动,实际上是系统放大的过程。初级振动系统就如同不受激振力作用一样,保持静此系统属于两自由度带有阻尼的受迫振动系止,而二级振动体却获得了较大的振幅,因此,可统。根据牛顿第二定律,导出微分方程:以避免一些有害振动。m1¨x
5、1+(c1+c2)Ûx1-c2Ûx2+(k1+k2)x1-k2x2=F0sinwt此外,从结构上看,双质体卧式振动离心脱水,m2¨x2-c2Ûx1+c2Ûx2-k2x1+k2x2=0机将参振质体分成两部分,减少了单个质体的参振(1)质量,这在一定程度上降低了对材料强度和结构刚[2]式中:F0为激振力。度的要求。[3]113双质体卧式振动离心机力学模型的建立收稿日期:2009-05-12双质体卧式振动离心机(以下简称双质体卧作者简介:冯朱涛(1983-),男,安徽颍上人,助理工程师,振)振动体结构原理图如图2所示,运用质量集2005年毕业于安徽理工大学机械设计
6、专业,现就职于天地科技股份有限公司唐山分公司,主要从事离心机的开发和推广工作,E-中法建立如图1所示的力学模型,此模型运算过程maiL:fengyun198255121@1631com,联系电话:(0315)7759409。较为复杂,考虑该力学模型为两质量块之间有几何9第5期选煤技术2009年10月25日约束的双自由度非线性振动系统,橡胶弹簧变形均计,可将之简化为如图3所示的力学模型。在线性区域内,且阻尼很小,因此阻尼可忽略不11基础支撑;21隔振弹簧;31振动电机;41激振弹簧;51振动箱体;61主轴承;71主轴;81轴承箱图2双质体卧振振动部分结构简图对
7、(4)式求二阶导数,有:x¨1=-B1ωsinωt。(6)x¨2=-B2ωsinωt将(4)、(6)式代入(3)式,得:2(i-ω)B1-jB2=h。(7)2-uB1+(u-ω)B2=0当撤出激振力F=F0sinωt,即h=0时,系统处图3双质体卧振振动模型简图于自由振动状态,则以上方程组为:图3所示为双质体无阻尼受迫振动系统的动力2(i-ωn)B1-jB2=h学模型。在质量m1上持续作用着一个简谐激振力F2。(8)-uB1+(u-ωn)B2=0=F0sinωt。这一振动系统的微分方程式为:mx¨+kx-k(x-x)=Fsinωt以上联立的方程组的一个明显的
8、解是B1=B211112210,(2)=0,这相当于
