試析堆取料機(jī)懸臂梁的振動特性

摘要：堆取料機(jī)懸臂梁的振動特性值得廣泛關(guān)注，堆取料機(jī)是當(dāng)前應(yīng)用范圍最廣的堆取料設(shè)備，也是新興的散料處理設(shè)備。堆取料機(jī)具有較高的生產(chǎn)效率，受到了普遍的關(guān)注。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，必須對堆取料機(jī)懸臂梁的振動性進(jìn)行研究，以達(dá)到提高堆取料機(jī)生產(chǎn)效率與使用壽命的目的，增強(qiáng)堆取料機(jī)在實(shí)踐應(yīng)用中的使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：堆取料機(jī)；懸臂梁；振動特性；堆取料設(shè)備；散料處理設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH246 文章編號：1009-2374（2015）30-0069-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.036

堆取料機(jī)的懸臂梁作為本文的研究對象，必須要對堆取料機(jī)在生產(chǎn)過程中的懸臂梁振動進(jìn)行分析，研究堆取料機(jī)自身各個(gè)零部件對堆取料機(jī)懸臂梁振動的影響，要充分分析堆取料機(jī)懸臂梁振動頻率與相關(guān)部件振動頻率的關(guān)聯(lián)性，同時(shí)將堆料系統(tǒng)的共振頻率降到正常范圍之內(nèi)，從而有效提升堆取料機(jī)設(shè)備的工作性能，提升機(jī)械設(shè)備使用過程中的安全性和可靠性，延長設(shè)備使用

壽命。

1 堆取料機(jī)的現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國應(yīng)用最廣泛的原料裝卸機(jī)械就是堆取料機(jī)，因?yàn)槠湓谏a(chǎn)過程中具有高效、安全、便捷的操作性能，從而使各國對其的重視度不斷提高。現(xiàn)在堆取料機(jī)開始被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)原料的實(shí)踐裝卸中，可以較快地對電力、交通、礦業(yè)等行業(yè)進(jìn)行原料的快速裝卸。在實(shí)踐應(yīng)用過程中，可以根據(jù)堆取料機(jī)的用途劃分為五種，如專門用于堆料工作的堆料機(jī)、專門用于取料工作的取料設(shè)備。取料設(shè)備應(yīng)當(dāng)同時(shí)具備堆料和取料功能，并且還能夠進(jìn)行混勻堆料和均勻取料的混勻取料機(jī)。

根據(jù)堆取料機(jī)的結(jié)構(gòu)又可以把堆取料機(jī)進(jìn)行新的劃分，堆料機(jī)具備懸臂俯仰、旋轉(zhuǎn)、自主移動功能的懸臂式斗輪堆取料機(jī)，很適用于條形的料場；堆料機(jī)具有大跨度雙梁結(jié)構(gòu)的門式斗輪堆取料機(jī)，非常適用于形狀為矩形的料場；對于圓形料場來說，可以劃分為橋式和懸臂式兩種類型，而刮板式取料機(jī)則可以根據(jù)設(shè)備形狀劃分為橋式和人字式兩種類型。根據(jù)堆料機(jī)的生產(chǎn)效率劃分，生產(chǎn)率低于630m3/h屬于輕型堆料機(jī)；生產(chǎn)率在630～2500m3/h之間的屬于中型堆料機(jī)；生產(chǎn)率在2500～5000m3/h之間的屬于大型堆料機(jī)；生產(chǎn)率在5000～10000m3/h之間的屬于特大型堆料機(jī)；生產(chǎn)率高于10000m3/h的屬于巨型堆料機(jī)。在上述的堆取料機(jī)中，臂式斗輪堆取料機(jī)的歷史最早，其主要是由斗輪挖掘機(jī)不斷變化發(fā)展得來的。

2 堆取料機(jī)懸臂梁的振動問題

經(jīng)過數(shù)值計(jì)算解決堆取料機(jī)在生產(chǎn)過程中的振動問題是非常重要的。傳統(tǒng)意義上來說，對于懸臂梁的測試可以根據(jù)材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)行計(jì)算，從而構(gòu)建出靜力模型，并且通過合理的布局將懸臂梁所承受的載荷均勻地分布到懸臂梁上，與之相類似的，及時(shí)分析解決機(jī)械在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題十分重要。堆取料機(jī)懸臂梁的計(jì)算方法主要是通過材料力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)共同作用下的靜力模型所產(chǎn)生的。可以把懸臂梁上的各種載荷以均勻分布的方式分?jǐn)偟綉冶哿荷厦妫陬愃魄闆r下，只有得出懸臂梁最大受力點(diǎn)的受力值，并且保證所取得的值在任何情況下都能夠保證懸臂梁不受損壞，在實(shí)際的施工過程中梁體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)存在較大的差異，是因?yàn)樵谡麄€(gè)系統(tǒng)形成的過程中對于各種參數(shù)的選擇存在

問題。

伴隨著信息化時(shí)代的來臨，計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐漸普及，對于堆取料機(jī)懸臂梁的設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上開始加入了限元分析法的計(jì)算機(jī)懸臂梁的受力值。通過采用計(jì)算機(jī)計(jì)算的方法，能夠使人們得到堆取料機(jī)懸臂梁在執(zhí)行上、下、左、右、前、后六種工作狀態(tài)下的受力變化，成為了懸臂梁的設(shè)計(jì)也取得了重大突破。當(dāng)前，我們在進(jìn)行懸臂梁的設(shè)計(jì)時(shí)主要是以靜力載荷分析為主，而不去考慮其受到的動力載荷。而采用靜力載荷進(jìn)行懸臂梁的受力分析時(shí)采用的也是有限元的辦法完成計(jì)算的，但是該種辦法并不能得到懸臂梁的真實(shí)受力情況。基于此，在實(shí)際的受力分析過程中應(yīng)當(dāng)充分考慮對懸臂梁受力能夠產(chǎn)生影響的所有因素，通過合理的計(jì)算方式得出懸臂梁受力變化和載荷作用變化之間的聯(lián)系，從而保證設(shè)備制造的基本質(zhì)量，減少成本投入。

3 堆取料機(jī)懸臂梁振動的計(jì)算

振動現(xiàn)象在人們的日常生活中十分常見，譬如當(dāng)汽車經(jīng)過橋梁以及飛機(jī)起飛都會產(chǎn)生振動，還有機(jī)床在工作時(shí)發(fā)出的振動現(xiàn)象。振動現(xiàn)象的普遍出現(xiàn)，常常會影響到機(jī)械的正常工作，較大程度地降低工作設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重的還會引發(fā)設(shè)備不可復(fù)原性損壞，并且振動會引起設(shè)備的噪聲，形成噪音污染。科技發(fā)展使得中國近年來的堆取料機(jī)開始朝著大型、高效的方向發(fā)展，對堆取料機(jī)懸臂梁的振動特點(diǎn)分析變得尤為重要。基于此，我們在提升設(shè)備使用穩(wěn)定性的同時(shí)還要不斷延長設(shè)備的使用壽命。中國近年來工業(yè)的不斷興起，使得斗輪機(jī)在實(shí)際的施工過程中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在電力企業(yè)和港口原料運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。伴隨著我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的不斷提升，就裝卸堆取料技術(shù)加強(qiáng)和國際之間的聯(lián)系和合作，落成類似于秦皇島項(xiàng)目、青島之前的碼頭項(xiàng)目、寶剛的二三期項(xiàng)目、寶鋼的馬跡山港項(xiàng)目、及天津港項(xiàng)目、黃驊的一二期項(xiàng)目。

堆取料機(jī)的懸臂梁振動值得人們進(jìn)行著重關(guān)注，堆取料機(jī)的懸臂梁振動問題會影響堆取料機(jī)的工作狀態(tài)，現(xiàn)在主要采用建模的方式來獲取懸臂梁的振動函數(shù)，然后運(yùn)用綜合應(yīng)用解析數(shù)值來得到懸臂具體的振動函數(shù)值。進(jìn)行系統(tǒng)性的建模方式能夠極大地簡化數(shù)值分析的步驟，得出正確的系統(tǒng)數(shù)值。堆取料機(jī)懸臂梁的振動特性通過實(shí)際的方程綜合計(jì)算得出，使用模擬數(shù)值的方法，就能夠更好地得出懸臂梁的真實(shí)值，然而由于該種模式所取得的計(jì)算方程是一個(gè)極為復(fù)雜的非線性方程，使得求解過程極為艱難。在實(shí)踐計(jì)算中，要適時(shí)地引入人工參數(shù)，才能夠得到振動議程的相似解，對應(yīng)用數(shù)值方法得到的振動曲線結(jié)果比較，后面得出的近似解準(zhǔn)確度較高，使用這樣的方法，堆取料機(jī)懸臂梁設(shè)計(jì)就能夠確定懸臂梁的振動情況，這可以作為優(yōu)化堆取料機(jī)懸梁振動結(jié)構(gòu)重要的科學(xué)根據(jù)。endprint

4 堆取料機(jī)懸臂梁振動的生產(chǎn)前景展望

由于堆取料機(jī)的懸臂梁還具備滾筒、驅(qū)動裝置、托輥等振動部件，因而懸臂梁在實(shí)踐工作中也存在著不同程度的受迫式振動，即在實(shí)際工作過程中由于衰減振動和受迫振動的相互作用會使振動暫停，而且設(shè)備的震動狀態(tài)會在阻尼作用下逐漸減弱直至消失，從此之后，設(shè)備就會開始幅度相同的受迫振動，該種振動的穩(wěn)定狀態(tài)稱之為穩(wěn)態(tài)回應(yīng)。基于此，我們就可以說明，懸臂梁在較短時(shí)間內(nèi)受到的是片斷性振動，逐漸消失之后取而代之的是幅度相同的被迫振動。

中國與國外經(jīng)過多次技術(shù)交流，極大地提升了我們對于堆取料機(jī)的設(shè)計(jì)和制造水準(zhǔn)，而且還使得中國的堆取料機(jī)技術(shù)得到了迅速的創(chuàng)新與突破，中國制造的堆取料機(jī)贏得了廣泛的國外市場。刮板式的堆取料機(jī)在水泥運(yùn)料中應(yīng)用較廣，我國對該機(jī)械設(shè)備的研究是通過引進(jìn)丹麥水泥生產(chǎn)線開始的，在20世紀(jì)末，中國的水泥生產(chǎn)較為落后，每天只能生產(chǎn)1000噸的水泥，所以人們制造的刮板式堆取料機(jī)的體型都較小。但是伴隨著我國水泥業(yè)的發(fā)展，大型刮板式堆取料機(jī)也已經(jīng)出現(xiàn)，并在水泥、電力、碼頭等行業(yè)取得了較好的應(yīng)用成績。中國最新出現(xiàn)的圓形頂堆側(cè)取式堆取料機(jī)具有不占地面，運(yùn)輸量大、環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)，得到了市場的廣泛認(rèn)同。

5 結(jié)語

通過對堆取料機(jī)的分析研究可以更好地把握設(shè)備力學(xué)的特性，對受力的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行有效的處理，可以使設(shè)備通過合理設(shè)計(jì)達(dá)到相對應(yīng)的安全運(yùn)行性能。通過對堆取料機(jī)的成本節(jié)約與合理布局，可以進(jìn)一步優(yōu)化堆取料機(jī)的設(shè)計(jì)。因?yàn)槎讶×蠙C(jī)在近年來才開始逐漸發(fā)展起來，所以暫時(shí)還缺乏堆取料機(jī)懸臂振動的完整理論，包括了堆取料機(jī)的參數(shù)選擇計(jì)算。通過對設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行對比，要求人們在實(shí)踐的工作中要進(jìn)行不斷學(xué)習(xí)與分析，才能夠得出一套科學(xué)的計(jì)算理論，結(jié)合設(shè)備實(shí)際的生產(chǎn)情況，更好地完善堆取料機(jī)的設(shè)計(jì)與工作。技術(shù)問題則通過在考察中不斷學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)來完善自身的不足之處，從而使得中國的大型堆取料機(jī)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)制造與國際接軌。

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作者簡介：郭立強(qiáng)（1982-），男，河北唐山人，唐山中潤煤化工有限公司機(jī)械工程師，研究方向：設(shè)備管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）endprint