諧響應分析對預防設備共振發生的研究

張春蘭

（寧夏理工學院，寧夏 石嘴山 753000）

諧響應分析對預防設備共振發生的研究

張春蘭

（寧夏理工學院，寧夏 石嘴山 753000）

共振的發生對設備的損害非常大，并且不容易處理解決，只有在前期設計階段，就運用諧響應分析等各種現代化分析手段來研判發生共振的各種可能性，進而從根本上預防共振的發生。

諧響應分析；共振；預防

1 概述

共振的發生對設備的損害非常大，處理解決的成本也非常高。在前期設計階段，運用諧響應分析手段來研判發生共振的各種可能性，以達到設備的本質性安全，保證設備的安全運行，改善人對設備的操作環境。共振的損害對門型結構的影響更為顯著，本文就針對門式刮板取料機設備共振的預防展開研究。

1 諧響應分析的特點

諧響應分析用于確定線性結構在承受隨時間按正弦（簡諧）規律變化的載荷時的穩態響應，分析過程中只計算結構的穩態受迫振動，不考慮激振開始時的瞬態振動，諧響應分析的目的在于計算出結構在幾種頻率下的響應值（通常是位移）對頻率的曲線，從而使設計人員能預測結構的持續性動力特性，驗證設計是否能克服共振、疲勞以及其他受迫振動引起的有害效果。

2 諧響應分析的研究

2.1 設備模型的建立

針對門式刮板取料機設備見圖1，采用計算機輔助分析軟件ANSYS13.0 結構模塊，結構模型的主要單元是BEAM189梁單元，質量點單元采用MASS21，鋼絲繩用LINK8單元模擬，建立的三維網格化模型見圖2。

圖1 門式取料機設備

圖2 門式取料機三維網格化模型

2.2 諧響應分析結果

當刮板取料機水平時候，在取料機頭部施加500kg交變激勵時，計算取料機頭部(節點1536)沿Y方向，取料機懸掛位置(節點1537)沿Y方向，取料機機架吊鋼絲繩位置(節點1354)沿Y方向及取料機門架頭部(節點1381)沿X方向的諧響應狀況。圖3標明了計算位置的節點號碼。

圖3 取料機鋼結構諧響應分析節點號

圖4是取料機刮板頭部(諧響應曲線UY_1536)沿Y方向，刮板機懸掛位置(諧響應曲線UY_1537)沿Y方向，取料機機架吊鋼絲繩位置(諧響應曲線UY_1354)沿Y方向的諧響應結果。圖5是取料機機架頭部(諧響應曲線UX_1381)沿X方向的諧響應狀況。

圖4 刮板頭部500kg交變激勵時Y方向諧響應分析結果（阻尼設為0.025）

諧響應分析結果認為頭部激振力在1.0Hz左右為危險，所以，取料機機構的設計上，應避開此振動頻率，以預防設備發生共振的危害。

圖5 刮板頭部500kg交變激勵時X方向諧響應分析結果（阻尼設為0.025）

3 結語

運用諧響應分析手段來研判共振的發生，克服共振以及其他受迫振動引起的有害效果，以達到設備的本質性安全，可以保證設備的安全運行，改善人對設備的操作環境，具有廣闊的推廣應用價值。

[1]王新敏.Ansys結構動力分析與應用［M］.北京：人民交通出版社，2014.

[2]GB/T 3811─2008 起重機設計規范［S］.

P315.9

A

1671-0711（2017）12（上）-0175-02