為了研究籽瓜破碎機(jī)在受迫振動(dòng)下的振動(dòng)響應(yīng)以及振動(dòng)載荷帶來的變形、失效等問題,通過ABAQUS軟件分析了機(jī)架在無阻尼狀態(tài)下的固有頻率和振型號(hào),在此基礎(chǔ)上通過模態(tài)疊加法研究了機(jī)架在電機(jī)激振力作用下振幅和應(yīng)力的響應(yīng)特征,得到了對應(yīng)的響應(yīng)曲線。結(jié)合相應(yīng)曲線研究了機(jī)架在交變載荷作用下振幅峰值發(fā)生的峰值和頻率范圍,驗(yàn)證了抗振性能是否滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。研究結(jié)果表明:在正弦激振力的作用下,機(jī)架的主要振動(dòng)變形位于機(jī)架低端。當(dāng)激振頻率在85～125Hz之間時(shí),機(jī)架容易發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng),尤其是在125Hz附近機(jī)架振幅出現(xiàn)了最大值。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的激勵(lì)頻率范圍為23.33～60.00Hz,遠(yuǎn)小于最大振幅發(fā)生的頻率,說明只要電機(jī)轉(zhuǎn)速控制在3600r/min以下,機(jī)架就能有效避免振幅的急劇增加,不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的振動(dòng)變形。 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2020,58(09)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

前6階模態(tài)振型Fig.3Front6-ordermodalvibration

第58卷第9期39模態(tài)分析，得到無載荷狀態(tài)下機(jī)架的固有頻率和振型，根據(jù)模態(tài)分析的頻率范圍確定諧響應(yīng)的掃頻范圍。在ABAQUS中對一般模型進(jìn)行諧響應(yīng)分析還要對模型做如下假設(shè)[11]：機(jī)架材料各相同性，分布均勻，忽略焊接和螺栓等影響。為了提高計(jì)算成本，將機(jī)架模型適當(dāng)簡化后如圖2所示。2.2.2模型前處理將簡化后的機(jī)架模型導(dǎo)入到ABAQUS中，并對其賦予材料參數(shù)，設(shè)定材料為Q235結(jié)構(gòu)鋼，材料參數(shù)如下：楊氏模量為21000MPa，密度為7.85g/cm3，泊松比為0.3[12]。網(wǎng)格類型為六面體網(wǎng)格，單元類型為C3D8R。根據(jù)機(jī)架的工況條件對模型設(shè)置邊界條件，限制機(jī)架底端在Z方向上的位移。首先，為模型創(chuàng)建線性攝動(dòng)分析步，計(jì)算機(jī)架在無阻尼狀態(tài)下的固有頻率和振型。諧響應(yīng)分析時(shí)主要考察的是機(jī)架在振動(dòng)載荷下的響應(yīng)。本研究中振動(dòng)源為三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，振動(dòng)載荷主要以激振力的形式施加到機(jī)架側(cè)面。根據(jù)國家機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的激振力范圍為0.6~250kN[10]，本研究中采用的電動(dòng)機(jī)為Y系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min，產(chǎn)生的最大激振力為1000N[10]，本文主要振動(dòng)測試條件如表1所示。當(dāng)模態(tài)分析計(jì)算完畢后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果為模型制定掃頻范圍，在電機(jī)安裝位置施加激振力，選擇SSD分析步后提交計(jì)算就可得到機(jī)架的振動(dòng)響應(yīng)。表1振動(dòng)測試條件Tab.1Testconditionsforvibration參數(shù)取值機(jī)架質(zhì)量/kg19掃頻范圍/Hz小于固有頻率范圍受迫振動(dòng)形式正弦波激振力幅值/N1000阻尼因子0.03采樣點(diǎn)數(shù)目30激振力方向水平方向激振力施加位置電機(jī)安裝位置2.2.3模態(tài)分析結(jié)果本文中，模態(tài)分析是諧響應(yīng)分析的基礎(chǔ)，掃頻范圍要盡量考慮機(jī)架的所有振型，因此在模態(tài)分析中提取了前6階模態(tài)下的固有頻

40農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程2020年2.3諧響應(yīng)分析結(jié)果諧響應(yīng)分析時(shí)，需要在模型中設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測點(diǎn)[14]。由模態(tài)分析可以發(fā)現(xiàn)機(jī)架的最大變形位置主要發(fā)生在機(jī)架低端電機(jī)安裝位置和頂端，因此選取如圖4所示的3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)來觀察振幅和應(yīng)力的峰值變化。通過諧響應(yīng)分析動(dòng)畫，發(fā)現(xiàn)機(jī)架的主要變形發(fā)生在X，Y方向上，因此提取各監(jiān)測X，Y方向的振幅數(shù)據(jù)繪制響應(yīng)曲線來分析機(jī)架的振動(dòng)特性。如圖5所示為各觀測點(diǎn)的受迫振動(dòng)振幅相應(yīng)曲線。在X方向上，監(jiān)測點(diǎn)2第1次振幅急劇增大出現(xiàn)在101Hz附近（振幅峰值為0.42mm），第2次急劇增大出現(xiàn)在125Hz附近（振幅峰值為0.46mm）；監(jiān)測點(diǎn)3共出現(xiàn)了5次振幅急劇增大的過程，其中第3次振幅峰值最高（振幅峰值為0.21mm）；監(jiān)測點(diǎn)1的振幅峰值發(fā)生頻率和監(jiān)測點(diǎn)2保持一致，在第2次急劇增大時(shí)振幅達(dá)到了0.420mm。在Y方向上，監(jiān)測點(diǎn)2第1次振幅急劇增大出現(xiàn)在101Hz附近（振幅峰值為0.17mm），第2次急劇增大出現(xiàn)在125Hz附近（振幅峰值為0.40mm）；監(jiān)測點(diǎn)3的振幅最大峰值出現(xiàn)在125Hz附近（振幅峰值為0.14mm）；監(jiān)測點(diǎn)1共出現(xiàn)了兩次振幅急劇增大現(xiàn)象，但峰值較低。以上現(xiàn)象說明，在電機(jī)激振力的作用下，機(jī)架的主要振動(dòng)變形位于機(jī)架低端，當(dāng)激振頻率在85~125Hz之間時(shí)，機(jī)架容易發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)現(xiàn)象，尤其是在125Hz附近機(jī)架振幅出現(xiàn)了最大值，在該頻率下機(jī)架收到的受迫振動(dòng)變形最明顯，對機(jī)架強(qiáng)度的影響也最嚴(yán)重。結(jié)合模態(tài)分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，125Hz正好位于第4階固有頻率附近，而第4階固有頻率也正好對應(yīng)了諧響應(yīng)分析最大峰值發(fā)生的頻率，證明了諧響應(yīng)分析是有效的。已知電機(jī)的激勵(lì)頻率范圍為23.33~60.00Hz，遠(yuǎn)小于125Hz，說明只要電機(jī)轉(zhuǎn)速控制在3600r/min以下，機(jī)架就

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3092916