液壓磚機激振力計算方法及影響因素

孟祥猛

摘 要：現階段，我國機械領域普遍應用的液壓磚機正以“自動化、規模化、高精度”核心發展目標前進。但是，根據相關數據調研分析，發現我國當前應用的振動系統大多數運用的還是偏心式慣性振動，引起本身的結構存在一定的缺陷或約束，因此，在一定程度上難以增強激振力。基于此種情況，該文在詳細地了解壓磚機振動系統的基本運行原理的基礎上，進一步設置液壓磚機的最優的激振性能以及最佳的振動參數，且重點探討了選擇液壓磚機的激振方法，并針對性地提出了關于液壓磚機激振力的良好設計方案，并對其影響因素展開了細致的論述。

關鍵詞：液壓磚機 激振力 影響因素

中圖分類號：TU522.05 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0121-02

隨著21世紀互聯網時代的到來，網絡信息技術經濟已經在國內外得到了廣泛的應用，發展迅速，實現制磚的自動化設計已經成為了未來的主要發展趨勢之一。因此，在設計全自動制磚機時應當優先選擇液壓振動系統，從而分析以及研究液壓磚機中振動系統的運行原理，能夠準確地找出影響液壓磚機激振力的相關因素，并且依據振動系統的分析結論合理地選擇相應的計算方法，進一步制定出液壓磚機振動系統的優化設計方案，進而為后期提高液壓磚機性能的研究提參考價值。

1 液壓磚機激振性能與最佳振動參數

制磚機在制造砌塊的過程中，其磚塊的成型強度和質量很大程度上是由振動來解決的，其中，磚塊的振動密實的本質就是將集料放置在模箱中，并使其發生流變液化，從而使得集料當中的相關顆粒能夠再一次停留在穩定位置并實現凝結的過程。所以，想要實現磚塊的密實，就得讓液壓磚機振動系統按照相應的要求，進而產生相應的液化振動參數。綜上所述，可知液壓磚機振動系統最佳的震動參數和具體的要求如下所示。

（1）穩定振動：模箱進行振動時，因機身整體受到的振動力較小，所以能夠整機平穩運行；（2）能夠生成較多不同類型的磚塊，包括高強磚塊在內，所以，想讓頻率達到干硬性原料的相關要求，可以對頻率進行適當調整，且振動調頻的總體范圍應當在50～90 Hz之間；（3）為使得集料不同直徑顆粒適應于振動頻率的相關要求，故應用復合振動；（4）振幅范圍：0.3～1.2 mm；（5）加速度值：15～20 g；（6）參振質量：1 000 kg；（7）參數匹配關系：加速度和頻率的關系滿足a/f≈2。

在參考上述相關指標后，液壓磚機要達到較高的振動頻率及較大的加速度，當工作頻率比較穩定時，振幅就是影響加速度數值的關鍵因素，所以，上述指標的本質目的就是系統在高頻振動的狀態下，進一步提高其振幅，而振幅的提高能夠影響到液壓磚機振動系統的性能，因此，在設計過程中應當將該因素考慮進去，從而實現以上相關指標。

2 液壓磚機激振方式選擇

該文研究以及設計的液壓磚機振動系統要達到較大的振幅以及加速度和高頻的振動頻率，基于此，該項工作核心重點就是合理地選擇一種振動方式能滿足相應的要求。

單質體在圓周受迫的振動過程中，質體在相應的平面內，會受到偏心質量的重力、激振力、阻尼力以及彈性力的作用，并且在偏心質量相關力的作用下，其質體主要受到來自豎直方向和水平方向力的作用，而偏心圓周振動的發生就是因為在相應平面內傾斜橢圓受到的合成力的作用進而產生的一種運動。此種圓周慣性振動方式由于自身存在密實振動，因此在磚塊成型過程當中往往會出現集料易分層、密實度不穩定、開裂、表面麻面以及缺棱掉角等現象。所以，慣性圓周振動不是一種最佳的振動模式。

通常在低頻振動場合中應優先運用單質體直線受迫振動，且該種振動模式不適用于高頻震動場合。在實際生產過程中，因設計的參數不合理，導致基礎與機架所受的力相較于外力要大，所以，在生產中機架部分會產生較大的振動，從而使得橫梁失功效。

3 液壓磚機激振力影響因素與確定

3.1 振動輸出源確定

詳細分析上文3種振動方式可以得知，慣性激振在一定程度上對受到結構的相關約束，難以實現頻率的再次提升，而直線振動方式則能將相應的激振力直接作用在被振對象上，并且對被振對象施加一個方向垂直向上的作用力，進而對振動密實過程起著積極的作用，液壓缸振動輸出作為最佳的直線振動的輸出元件，進一步將液壓振動方式作為液壓磚機的振動輸出源，且其振動方式為垂直定向振動。

3.2 工作模式確定

將液壓缸當作液磚機的振動的輸出源，因其可以直接地與被振對象進行相連，且振動傳遞過程非常簡單，不用經過其他相關的轉換環節，所以在模箱上直接將活塞桿進行固定，并將液壓磚機底座和油缸底板固定在一處，進而組裝成了具備模振形式的液壓磚機，從其機械基本構造方面上來分析，其液壓缸的安裝過程非常簡單、快速，所以可以分別直接在模箱的兩側裝上一個液壓由缸，進而使其能夠實現不同振動頻率的產生，這樣一來，復合頻率振動的模式就基本實現了，因此種振動方式產生的激振能量較大，所以可以產生高強度的磚塊。

3.3 振動方式確定

為了在現有具備液壓磚機模箱的振幅基礎上，實現進一步的提高，當處于高頻狀態下，可以有效地應用共振的方式來極大地提升振幅水平。根據上文的詳細分析，在較為詳細地了解線性振動系統相應特征的基礎上，發現在應用共振方式進行工作時，其單質體直線振動與圓周慣性振動模式均不適合該種方式，進而在現階段的條件下，難以提高振幅。而雙質體振動方式能夠在模箱處于二階頻率狀態下進行共振工作，選取適當的隔離彈簧能夠使模箱處于振動狀態時，進一步減弱對底座和機架振動力度，所以，在液壓磚機的激振方式的過程中選擇雙質體振動方式較為合適。

3.4 調頻方式的確定

液壓磚機是一種具備一定代表性的受強迫振動的機械，其外部的激勵頻率能夠對系統的振動頻率造成重大的影響，進一步確認將液壓缸當作系統振動輸出源的基礎上，其液壓缸活塞的運動頻率能決定液壓磚機的頻率。并且液壓缸本身是無法產生振動的，只有將之與控制閥適當地進行配合，最終才可以獲得理想的振動頻率。閥控缸目前具有的調頻控制方式主要有以下兩種：即強制配流式和自動配流式等，其中，自動配流方式大約可以獲取75 Hz的高頻，現階段依然不具備相應的措施來很好地保證其頻率穩定性；但是應用強制配流系統則能夠很好地保證其頻率的穩定性，且強制配流的方式也具有兩種：即轉閥式與滑閥式配流，其中，滑閥式的頻率主要由壓力、流量、相互配合來決定，并且通常情況下其頻率要大于30 Hz。

4 結語

結合液壓磚機振動密實的理想條件來看，設計液壓磚機振動系統的整體解決方案為彈性力為分段非線性的雙質體液壓振動系統。使用液壓振動是為了獲得的輸出激振力較大，同時垂直定向模振方式可以實現，以此使得在混凝土拌合物中，振動波可以較好地進行傳播，在垂直方向上，無水平振動分量使混凝土顆粒產生沉降，實現密實而不分層。而使用振動方式則是為了振動能量可以在模箱上集中，傳遞給機架和地基的振動幅值較小，實現振動高效平穩。

參考文獻

[1] 林銳安，杜群貴.液壓壓磚機充、排液過程流場仿真與分析[J].機床與液壓，2016（17）：182-184.

[2] 林銳安，杜群貴，溫怡彰，等.液壓壓磚機充液系統三維流體仿真與分析[J].液壓與氣動，2016（9）：61-65.

[3] 劉慶福.液壓壓磚機液壓系統故障診斷技術研究[J].科技視界，2015（19）：66.

[4] 蔣淮同，李亮，李明，等.全自動液壓壓磚機液壓壓制系統仿真與優化[J].機械設計與制造工程，2015（7）：11-15.

[5] 葉松君，潘偉斌，林偉瓊.陶瓷壓磚機用液壓油的注意事項[J].佛山陶瓷，2014（4）：26-28.endprint