新型锤片式粉碎机转子动力学特性分析

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锤片式粉碎机是一种典型的粉碎机械,具有结构简单、操作简便、通用性好和生产率高等特点,已经被广泛应用于饲料加工行业。传统锤片式粉碎机普遍存在噪声大的缺点,对于操作工人的身心健康和生产环境均有重要影响。因此,对粉碎机进行减振降噪设计,对改善饲料加工厂的生产环境,保障劳动工人的身心健康等均具有重要意义。  论文以课题组开发的新型锤片式粉碎机为研究对象,通过理论计算、软件求解和试验测试相结合的方法,对其转子系统进行了动力学特性分析,目的是提取转子动态特性参数,寻找动态特性参数与转子振动参数之间的关系,为该粉碎机进行固体降噪设计提供理论依据。主要研究工作包括:  (1)对转子进行了静态分析;根据受力分析推导出锤片绕销轴转动时锤片的偏摆角计算公式;在MATLAB软件中用四阶龙格库塔法对所得微分方程组进行求解,得到了锤片偏摆角随时间的变化趋势图;当锤片相对销轴呈静止状态时,通过对锤片的受力分析发现:锤片所受静摩擦力的大小和方向与锤片偏摆角的大小和转子转动的时间有关;此外,还分析了锤片能实现相对销轴临界静止的条件,计算得到锤片能实现相对销轴达到静止状态的偏摆角范围。  (2)试验针对不同转速下锤片的偏摆角变化数据进行测试,并将试验数据与MATLAB软件的求解结果进行对比;测得转子在启动后的角速度以及角加速度的变化数据;分析了转子存在不平衡的三种情况以及转子启动后引起部分锤片无法正常展开的原因。  (3)对转子部分进行了模态分析,发现转子系统的第二阶临界转速在锤片式粉碎机的工作转速范围内;得到转子系统在不同的支承刚度条件下,前三阶振型的固有频率以及最大相对位移,分析了前三阶振型的固有频率与最大相对位移在不同支承刚度条件下的变化趋势;通过比较在分析不同支承刚度情况下的转子系统前六阶振型,认为粉碎机噪声的两个较小峰值信号893 Hz和1263 Hz,与该转子部分的三阶至六阶模态振型相关,它们可能是由转子部分的振动产生的。  (4)通过对转子系统支撑部分的刚度及静、动态特性分析,得到轴承架底部在施加1000 N静载荷时的最大变形量、静刚度和最大应力值,发现较大的应力发生在轴承架与下机箱的连接处和下机箱与梯形架的连接处;对支撑部分进行了模态分析,发现支撑部分的前六阶临界转速远高于锤片式粉碎机的正常工作转速,所以支撑部分不会有发生共振的情况;对支撑部分进行了谐响应分析,得到了支撑部分的位移数据和沿水平方向和竖直方向的动刚度与静刚度数据。
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