减振弹簧故障下振动筛自由振动仿真系统

作者:高乐乐;彭利平 刊名:矿山机械 上传者:陈秋蓉

【摘要】减振弹簧故障会影响大型振动筛的运动稳定性。在减振弹簧故障下振动筛三自由度动力学模型基础上,利用坐标变换获得各弹簧上压板的振动输出;为了能够方便对三自由度模型下的自由振动响应进行模拟,应用MATLAB软件中的图形界面开发环境GUIDE,建立了减振弹簧故障下的振动筛自由振动仿真系统(FVSVSSF),开发了固有参数输入模块、故障形式选择和初始状态分析模块、振型分析模块及响应仿真模块,并通过数值算例说明了系统的可行性。该系统为减振弹簧故障下振动筛振动特性研究提供了基础。

全文阅读

瑶分选目前,大型振动筛的状态监测与故障诊断主要体现在横梁结构损伤与轴承故障上[1-2]。振动筛在强交变载荷作用下,只有当减振弹簧均无故障时才能保证筛体按设计要求稳定运动,一旦有弹簧损坏,本栏目编辑张代瑶分选就容易造成振动筛筛体、横梁等结构的损坏,影响筛机的运行。为此,有必要对振动筛减振弹簧的状态监测与故障诊断技术进行研究。目前,弹簧故障诊断主要包括弹簧簧丝角度的失效、疲劳分析方法以及基于系统振动信号的非线性谱分析方法。这些方法由于需要在停机状态下或者基于大量已知失效弹簧数据特性样本下使用,因此不太合适振动筛减振弹簧的状态监测与故障诊断。彭利平、刘初升等人提出了振动筛有阻尼自由振动耦合动力学模型,分析了固有频率对故障弹簧刚度变化的敏感程度[3],并对耦合模型的向下兼容及突变的特性进行了讨论,发现弹簧故障将引起系统模型突变和振动加强的特性[4],以此为基础,提出了一种利用系统自由振动响应实现弹簧故障识别的方法和静力识别方法[5-6],仿真和试验验证了模型的准确性和弹簧故障诊断方法的有效性。在上述研究基础上,笔者基于MATLAB建立减振弹簧故障下振动筛自由振动仿真系统,从而直接实现其在任意弹簧故障情况下的自由振动响应特征输出,为研究减振弹簧故障下振动筛振动特性提供基础。1三自由度振动筛动力学模型振动筛在强交变载荷和物料冲击联合作用下受迫振动,在实际生产过程中经常发现减振弹簧严重扭曲变形、同组的两弹簧互相啃螺旋等,直接影响弹簧的实际刚度。此时,传统的单自由度、二自由度动力学模型将不能很好地描述弹簧故障下振动筛动力学特性[7],为此,笔者引入了具有3个自由度(分别为z,,?)的振动筛动力学模型,如图1所示。当筛面由静平衡位置运动至振动位置瞬间,在筛面保持刚性、弹簧只存在竖直变形且摆动角度很小的前提条件下,各弹簧的压缩形变量用矩阵表示为Z=Tx,(1)其中Z=[Zk1Zk2Zk3Zk4]T,T////=----?121212122211babababa,x=[z,,?]式中:Z为各上压板位移矩阵;T为变换矩阵;x为广义变量位移矩阵。应用拉格朗日方程建立系统振动微分方程Mx??+Cx?+Kx=0,(2)各矩阵向量的表达式参见文献[8]。微分方程(3)的自由振动解为x(r)=A(r)einrt(r=1,2,3),(3)式中:nr为第r阶主振型的固有频率;A(r)为nr所对应的第r阶固有振型。将固有振型向量正则化后获得正则振型向量Aiz=AXMXizzT(i=1,2,3),并将自由振动解向量表示成模态矩阵Xz={A1z,A2z,A3z}的线性组合,即x=Xzq。(4)由于XzTMXz=I且XzTKXz=,解耦后的系统振动微分方程为??q+(+)?q+q=0,(5)其中=????(diag)nnn122232,,。令2ini=+ni2(i为第i阶固有振型的模态阻尼比),根据单自由度阻尼系统的自由衰减振动的特性,当系统弱阻尼时,方程的解为qqtqqtitiiiiiiiii=+?+?????-edddncossinn000?(i=1,2,3),(6)其中diini=1-2,i=+nnii22,式中:di为阻尼固有频率;i为阻尼比;正则坐标下的初始运动量qi0,?qi0分别为q0=Xz-1x0,?qi0=Xz-1?x0的分量。求出正则坐标下的运动量q后,代入x=Xzq中即可求得系统在物理坐标下的自由振动响应,根据Z=Tx即可得到各弹簧上压板的振动输出。2系统功能设计振动筛弹簧故障下自由振动仿真系统(FVSVSSF)的架构示意如图2所示。主要包括:固有参数输入模块、故障形式

参考文献

引证文献

问答

我要提问