試析堆取料機懸臂梁的振動特性

摘要：堆取料機懸臂梁的振動特性值得廣泛關(guān)注，堆取料機是當(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，必須對堆取料機懸臂梁的振動性進行研究，以達到提高堆取料機生產(chǎn)效率與使用壽命的目的，增強堆取料機在實踐應(yīng)用中的使用價值。

關(guān)鍵詞：堆取料機；懸臂梁；振動特性；堆取料設(shè)備；散料處理設(shè)備 文獻標(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

堆取料機的懸臂梁作為本文的研究對象，必須要對堆取料機在生產(chǎn)過程中的懸臂梁振動進行分析，研究堆取料機自身各個零部件對堆取料機懸臂梁振動的影響，要充分分析堆取料機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設(shè)備的工作性能，提升機械設(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 堆取料機的現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國應(yīng)用最廣泛的原料裝卸機械就是堆取料機，因為其在生產(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?，F(xiàn)在堆取料機開始被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)原料的實踐裝卸中，可以較快地對電力、交通、礦業(yè)等行業(yè)進行原料的快速裝卸。在實踐應(yīng)用過程中，可以根據(jù)堆取料機的用途劃分為五種，如專門用于堆料工作的堆料機、專門用于取料工作的取料設(shè)備。取料設(shè)備應(yīng)當(dāng)同時具備堆料和取料功能，并且還能夠進行混勻堆料和均勻取料的混勻取料機。

根據(jù)堆取料機的結(jié)構(gòu)又可以把堆取料機進行新的劃分，堆料機具備懸臂俯仰、旋轉(zhuǎn)、自主移動功能的懸臂式斗輪堆取料機，很適用于條形的料場；堆料機具有大跨度雙梁結(jié)構(gòu)的門式斗輪堆取料機，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)堆料機的生產(chǎn)效率劃分，生產(chǎn)率低于630m3/h屬于輕型堆料機；生產(chǎn)率在630～2500m3/h之間的屬于中型堆料機；生產(chǎn)率在2500～5000m3/h之間的屬于大型堆料機；生產(chǎn)率在5000～10000m3/h之間的屬于特大型堆料機；生產(chǎn)率高于10000m3/h的屬于巨型堆料機。在上述的堆取料機中，臂式斗輪堆取料機的歷史最早，其主要是由斗輪挖掘機不斷變化發(fā)展得來的。

2 堆取料機懸臂梁的振動問題

經(jīng)過數(shù)值計算解決堆取料機在生產(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)進行計算，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，及時分析解決機械在運行過程中出現(xiàn)的問題十分重要。堆取料機懸臂梁的計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?？梢园褢冶哿荷系母鞣N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，在實際的施工過程中梁體結(jié)構(gòu)和設(shè)計結(jié)構(gòu)存在較大的差異，是因為在整個系統(tǒng)形成的過程中對于各種參數(shù)的選擇存在

問題。

伴隨著信息化時代的來臨，計算機技術(shù)的逐漸普及，對于堆取料機懸臂梁的設(shè)計在傳統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上開始加入了限元分析法的計算機懸臂梁的受力值。通過采用計算機計算的方法，能夠使人們得到堆取料機懸臂梁在執(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)計也取得了重大突破。當(dāng)前，我們在進行懸臂梁的設(shè)計時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。而采用靜力載荷進行懸臂梁的受力分析時采用的也是有限元的辦法完成計算的，但是該種辦法并不能得到懸臂梁的真實受力情況?；诖?，在實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 堆取料機懸臂梁振動的計算

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)過橋梁以及飛機起飛都會產(chǎn)生振動，還有機床在工作時發(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?？萍及l(fā)展使得中國近年來的堆取料機開始朝著大型、高效的方向發(fā)展，對堆取料機懸臂梁的振動特點分析變得尤為重要。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，使得斗輪機在實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)加強和國際之間的聯(lián)系和合作，落成類似于秦皇島項目、青島之前的碼頭項目、寶剛的二三期項目、寶鋼的馬跡山港項目、及天津港項目、黃驊的一二期項目。

堆取料機的懸臂梁振動值得人們進行著重關(guān)注，堆取料機的懸臂梁振動問題會影響堆取料機的工作狀態(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。堆取料機懸臂梁的振動特性通過實際的方程綜合計算得出，使用模擬數(shù)值的方法，就能夠更好地得出懸臂梁的真實值，然而由于該種模式所取得的計算方程是一個極為復(fù)雜的非線性方程，使得求解過程極為艱難。在實踐計算中，要適時地引入人工參數(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，堆取料機懸臂梁設(shè)計就能夠確定懸臂梁的振動情況，這可以作為優(yōu)化堆取料機懸梁振動結(jié)構(gòu)重要的科學(xué)根據(jù)。endprint

4 堆取料機懸臂梁振動的生產(chǎn)前景展望

由于堆取料機的懸臂梁還具備滾筒、驅(qū)動裝置、托輥等振動部件，因而懸臂梁在實踐工作中也存在著不同程度的受迫式振動，即在實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的設(shè)計和制造水準(zhǔn)，而且還使得中國的堆取料機技術(shù)得到了迅速的創(chuàng)新與突破，中國制造的堆取料機贏得了廣泛的國外市場。刮板式的堆取料機在水泥運料中應(yīng)用較廣，我國對該機械設(shè)備的研究是通過引進丹麥水泥生產(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)取式堆取料機具有不占地面，運輸量大、環(huán)保節(jié)能的特點，得到了市場的廣泛認(rèn)同。

5 結(jié)語

通過對堆取料機的分析研究可以更好地把握設(shè)備力學(xué)的特性，對受力的計算結(jié)果進行有效的處理，可以使設(shè)備通過合理設(shè)計達到相對應(yīng)的安全運行性能。通過對堆取料機的成本節(jié)約與合理布局，可以進一步優(yōu)化堆取料機的設(shè)計。因為堆取料機在近年來才開始逐漸發(fā)展起來，所以暫時還缺乏堆取料機懸臂振動的完整理論，包括了堆取料機的參數(shù)選擇計算。通過對設(shè)計的參數(shù)進行對比，要求人們在實踐的工作中要進行不斷學(xué)習(xí)與分析，才能夠得出一套科學(xué)的計算理論，結(jié)合設(shè)備實際的生產(chǎn)情況，更好地完善堆取料機的設(shè)計與工作。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設(shè)計的生產(chǎn)制造與國際接軌。

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

（責(zé)任編輯：秦遜玉）endprint