惯性共振式振动机动力参数设计示例

某非线性振动共振筛，力学模型如表主振系统的动力参数中图b所示，但机体与水平成5°倾角安装(图中右端低)，主振弹簧K采用表间隙非线性弹簧设计中图形式，其筛体质量m₁＝835kg，振动方向角δ＝45°，转速n＝800r/min，振幅B₁＝6.5mm，机体内的平均物料量m_m＝750kg，试进行其动力参数设计

(1)预估参振质量

振动机械设计中的主要困难就是未知量太多，首先遇到的问题是参振质量，甚至m₁、m₂全未知，m_m可从运动学参数设计中确定。m₁可根据机体尺寸、振动参数、结构强度预估为m₁＝835kg，m₂受到主振弹簧允许变形量的限制，预估m₂/m₁＝0.7，m₂＝0.7m₁＝0.7×835＝584.5kg

(2)隔振弹簧刚度

选取隔振弹簧K₁(表主振系统的动力参数中图b中的K₁₁、K₁₂)的频率比Z₀＝3.2。以下按表主振系统的动力参数中表计算

激振角频率，隔振弹簧总刚度为：

隔振弹簧采用四角均匀布置，每角2只弹簧，一只弹簧的刚度为：

(3)诱导质量

由于，从表物料的等效参振质量和等效阻尼系数中表1查得K_m≈0，为安全起见，取K_m＝0.01

筛体的折算质量：

诱导质量：

(4)主振弹簧刚度

选取频率比Z＝0.9，则

如果主振弹簧为分段线性弹簧，选取，软特性弹簧K＝600kN/m，即采用6只刚度为100kN/m的弹簧连接两个质体(如表

振动输送类振动机整体刚度和局部刚度的计算中图)，则硬弹簧刚度按表间隙非线性弹簧设计中式计算：

当硬弹簧采用3只并联弹簧时，则1只弹簧刚度

(5)相位差角

选取阻尼比ζ＝0.05，则

(6)相对振幅

由于已知B₁，查表主振系统的动力参数，可得

(7)偏心质量矩

(8)激振力幅

(9)电机功率

振动阻尼所消耗的功率：

轴承摩擦所消耗的功率取：N_f＝0.8N_z

总功率：

选用一台3kW的电机

(10)传给基础的动载荷

振动机械的设计过程大致可分为这样几个阶段。首先在预估参振质量m₁的条件下，协调好m₁、m₂、主振弹簧K、绝对振幅B₁、相对振幅B之间的关系，然后进行主振弹簧、隔振弹簧设计，激振器设计，初步设计告一段落。设计的第二阶段为绘制设计草图，计算出参振机体的质量m₁，转动惯量I₁、质心位置O₁，第二阶段主要是结构设计阶段。第三阶段为精确设计计算阶段，这一阶段，根据精确质量m₁、I₁协调各动力参数关系，再重新校核各零件的设计参数，最终设计参数被确定