锤销摩擦对锤片式粉碎机转子振动影响的研究
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锤片式粉碎机以其高效、廉价、适用性强等特点,在粮食、食品及医药等行业受到广泛应用。但振动和噪音一直是困扰使用厂家的难题,强烈的振动不仅增加了设备故障停机的频次,缩短设备的使用寿命,还造成生产能耗的大幅提高,也极大的恶化了员工的工作环境。 工程领域关于无活动部件转子系统的振动已经相当广泛而深入。但锤片式粉碎机转子的主要部件——锤片却具有可相对转子活动的特点,沿袭无活动部件系统振动研究的思路和方法,而忽略锤片式粉碎机转子的这一显著特点,就难以全面揭示锤片式粉碎机的振动机理。 论文从其转子所特有的成组对称曲柄—悬摆机构及锤销摩擦的角度,分析、研究了高速旋转工况下锤片式粉碎机的振动机理。力图通过理论分析及试验验证,揭示锤片式粉碎机独特振动现象背后隐含的规律,进而为锤片式粉碎机的设计、生产和应用提供参考和依据。 理论分析部分,建立了以曲柄—悬摆机构为基本离散单元的转子结构离散化模型;在基本离散单元的基础上,通过对单锤片的受力及运动分析,在理论上确认锤销摩擦对锤片运动形态的影响,提出了锤片稳定偏角的概念,并导出临界稳定偏角的表达式;进一步研究了锤片稳定偏角所导致转子锤片组质心偏离的情况,推定因锤销摩擦的存在,转子不同次启动,达到稳定工作速度后,振动幅值将随机稳定在不同的值,并得出其随机变动的范围。 试验验证部分,通过对三种不同锤销摩擦组合转子系统稳定转动过程中锤片形态的高速摄影试验,确认了锤片相对销轴稳定偏角现象的存在,进一步经过角度量化及分析,归纳出稳定偏角的性质;通过对三种不同锤销摩擦组合转子系统的振动测试试验,证实了锤片组的悬挂给锤片式粉碎机不同次启动,达到稳定工作速度后的振动加速度带来幅值和相位上的波动;进一步分析得出锤片式粉碎机的振动加速度实质上主要由无锤片转子质心偏离所引起的振动加速度、制造工艺原因(各锤片质量不均、结构不对称,重心位置不一致,以及锤销孔径间隙不均等)造成的锤片组质心偏离所引起的振动加速度,以及锤销摩擦造成的锤片组质心偏离在不同次启动后随机稳定所引起的振动加速度三部分组成,测试过程中所得到的振动加速度是三者的矢量合;并初步证明不同锤销摩擦对锤片式粉碎机振动加速度波动的影响不
摘要 | 第7-9页 |
ABSTRACT | 第9-10页 |
第一章 综述 | 第11-15页 |
1.1 课题的目的和意义 | 第11页 |
1.2 国内外相关课题研究现状 | 第11-13页 |
1.3 课题研究内容 | 第13-15页 |
1.3.1 理论分析部分 | 第13-14页 |
1.3.2 试验验证部分 | 第14-15页 |
第二章 锤片式粉碎机转子的结构特点 | 第15-21页 |
2.1 引言 | 第15页 |
2.2 锤片式粉碎机转子的基本结构 | 第15-16页 |
2.2.1 转子的总体结构 | 第15-16页 |
2.2.2 转子锤片的排列方式 | 第16页 |
2.3 转子结构的静力平衡特点 | 第16-19页 |
2.3.1 锤片与主轴无干涉转子结构静态分析 | 第17-18页 |
2.3.2 锤片与主轴干涉转子结构静态分析 | 第18-19页 |
2.4 锤片式粉碎机转子的结构离散化 | 第19-21页 |
第三章 锤片在转子运动过程的运动及受力分析 | 第21-37页 |
3.1 引言 | 第21页 |
3.2 转子稳定运转过程中无锤销摩擦时单个锤片的运动及受力分析 | 第21-24页 |
3.2.1 无锤销摩擦时单个锤片的受力分析 | 第21-22页 |
3.2.2 无锤销摩擦时单个锤片的运动分析 | 第22-24页 |
3.3 转子平稳运转过程中锤销摩擦对锤片运动的影响 | 第24-29页 |
3.3.1 存在初始振动时锤片运动与受力的定性分析 | 第24-26页 |
3.3.2 相对销轴静止时锤片的受力分析 | 第26-28页 |
3.3.3 锤片相对销轴实现稳定静止的条件 | 第28-29页 |
3.4 转子平稳运转过程中单个锤片临界状态分析 | 第29-33页 |
3.4.1 转子平稳运转过程中单个锤片稳定临界偏角的确定 | 第29-31页 |
3.4.2 转子平稳运转过程中单个锤片稳定临界偏角的简化 | 第31-33页 |
3.5 销轴在锤片临界位置时相对锤架板稳定静止的条件 | 第33-37页 |
3.5.1 转子运转过程中销轴的受力分析 | 第33-34页 |
3.5.2 销轴相对锤架板保持稳定静止的条件 | 第34-37页 |
第四章 锤片组质心偏离及对粉碎机转子振动的影响 | 第37-46页 |
4.1 引言 | 第37页 |
4.2 稳定旋转工况下锤片组相对转子旋转中心的质心偏离分析 | 第37-40页 |
4.2.1 不稳定无偏心形式 | 第37-38页 |
4.2.2 稳定无偏心形式 | 第38-39页 |
4.2.3 最大偏心形式 | 第39-40页 |
4.2.4 一般偏心形式 | 第40页 |
4.3 锤销摩擦对转子旋转失衡的影响 | 第40-46页 |
4.3.1 锤片式粉碎机转子振动模型的建立 | 第40-42页 |
4.3.2 锤销摩擦导致的转子失衡量及简谐激励力 | 第42页 |
4.3.3 锤销摩擦导致锤片式粉碎机转子的受迫振动 | 第42-46页 |
第五章 锤片式粉碎机稳定运行过程中锤片相对销轴静止状态的高速摄影 | 第46-51页 |
5.1 引言 | 第46页 |
5.2 试验目的及内容 | 第46页 |
5.2.1 试验目的 | 第46页 |
5.2.2 试验内容 | 第46页 |
5.3 试验装备及仪器 | 第46-48页 |
5.3.1 锤片转子试验台 | 第46-47页 |
5.3.2 高速CCD数字摄影机 | 第47页 |
5.3.3 图像采集卡 | 第47页 |
5.3.4 照明新闻灯 | 第47页 |
5.3.5 PC计算机相关软、硬件 | 第47-48页 |
5.4 试验准备 | 第48-50页 |
5.4.1 锤片的准备 | 第48-49页 |
5.4.2 试验系统参数设置 | 第49-50页 |
5.4.3 灯光的准备 | 第50页 |
5.4.4 摄影机取景角度的确定 | 第50页 |
5.5 锤片运动状态高速摄影试验步骤 | 第50-51页 |
第六章 锤片运动状态高速摄影试验结果与分析 | 第51-69页 |
6.1 引言 | 第51页 |
6.2 不同锤销摩擦组合锤片状态高速摄影图片 | 第51-63页 |
6.2.1 不锈钢-不锈钢锤销摩擦组合分次启动各轴位锤片状态分时图片 | 第51-55页 |
6.2.2 A3钢-不锈钢锤销摩擦组合分次启动各轴位锤片状态分时图片 | 第55-59页 |
6.2.3 PTFE-PTFE锤销摩擦组合分次启动各轴位锤片状态分时图片 | 第59-63页 |
6.3 锤片相对偏角的量化 | 第63-65页 |
6.3.1 不锈钢-不锈钢锤销摩擦组合锤片相对偏角的量化 | 第63-64页 |
6.3.2 A3钢-不锈钢锤销摩擦组合锤片相对偏角的量化 | 第64-65页 |
6.3.3 PTFE-PTFE锤销摩擦组合锤片相对偏角的量化 | 第65页 |
6.4 数据分析 | 第65-68页 |
6.4.1 不同锤销摩擦组合各轴位各次启动内锤片相对偏角的极差分析 | 第65-66页 |
6.4.2 不同锤销摩擦组合不同次启动锤片相对偏角的极差分析 | 第66-68页 |
6.5 综合分析结论 | 第68-69页 |
第七章 锤片式粉碎机振动测试 | 第69-80页 |
7.1 引言 | 第69页 |
7.2 测试目的及内容 | 第69-70页 |
7.2.1 测试目的 | 第69页 |
7.2.2 测试内容 | 第69-70页 |
7.3 振动测试系统的组成 | 第70-72页 |
7.3.1 振动试验台 | 第70页 |
7.3.2 振动测试硬件 | 第70页 |
7.3.3 振动测试分析软件 | 第70-72页 |
7.4 测试原理及测试因素选择 | 第72-74页 |
7.4.1 测试原理 | 第73页 |
7.4.2 测试因素的选择 | 第73-74页 |
7.5 测试系统的连接及参数设置 | 第74-78页 |
7.5.1 系统测试硬件的连结 | 第74-75页 |
7.5.2 系统硬件参数及设置 | 第75-77页 |
7.5.3 系统软件设置 | 第77-78页 |
7.6 测试步骤与过程 | 第78-80页 |
7.6.1 系统固有频率的测定 | 第78-79页 |
7.6.2 系统无锤片背景振动加速度测定 | 第79页 |
7.6.3 系统不同锤销摩擦组合振动加速度测定 | 第79-80页 |
第八章 锤片式粉碎机转子振动测试数据处理及分析 | 第80-92页 |
8.1 引言 | 第80页 |
8.2 系统固有频率的估计 | 第80-81页 |
8.3 系统无锤片时的振动特性分析 | 第81-83页 |
8.3.1 加速度波形输出及数据提取 | 第81页 |
8.3.2 系统振动加速度幅值分析 | 第81-82页 |
8.3.3 系统振动加速度相位分析 | 第82-83页 |
8.3.4 无锤片系统振动加速度分析结论 | 第83页 |
8.4 系统不同锤销摩擦组合振动特性分析 | 第83-90页 |
8.4.1 加速度波形输出及数据提取 | 第83-84页 |
8.4.2 系统振动加速度幅值分析 | 第84-87页 |
8.4.3 系统振动加速度相位分析 | 第87-89页 |
8.4.4 不同锤销组合系统振动加速度的分析结论 | 第89-90页 |
8.5 综合分析结论 | 第90-92页 |
第九章 结论与建议 | 第92-94页 |
9.1 结论 | 第92-93页 |
9.2 建议 | 第93-94页 |
参考文献 | 第94-97页 |
附录 | 第97-102页 |
致谢 | 第102页 |
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