摘要：在設(shè)備調(diào)試過程中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)懸臂架以及支撐平臺處于比較明顯的振動狀態(tài)。就這問題，本文介紹了堆料機(jī)在調(diào)試過程中對出現(xiàn)的振動現(xiàn)象的處理及相關(guān)理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：堆料機(jī)；懸臂架；振動

中圖分類號：U664.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 概述

在設(shè)備調(diào)試過程中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)懸臂架以及支撐平臺處于比較明顯的振動狀態(tài)。振動狀態(tài)的出現(xiàn)說明機(jī)上有若干振動源的存在。作者在堆取料機(jī)現(xiàn)場調(diào)試過程中根據(jù)相關(guān)理論對堆料機(jī)懸臂架出現(xiàn)的振動現(xiàn)象作了一定的處理。

2 堆料機(jī)懸臂架的結(jié)構(gòu)形式

頂堆側(cè)取式堆取料機(jī)，其中堆料機(jī)部分僅回轉(zhuǎn)不俯仰，堆料機(jī)部分形成一體結(jié)構(gòu)。堆料機(jī)部分主要由兩層回轉(zhuǎn)平臺、堆料懸臂架、配重箱、膠帶機(jī)、回轉(zhuǎn)驅(qū)動等幾部分組成，通過一套與中心柱固定的回轉(zhuǎn)支承繞中心柱回轉(zhuǎn)，上部通過一套回轉(zhuǎn)支承支撐來料棧橋。兩回轉(zhuǎn)平臺左側(cè)布置配重箱，右側(cè)布置懸臂架架。臂架采用桁架結(jié)構(gòu)，應(yīng)用各種圓鋼管、方鋼管、矩形管、H型鋼等制作梁體本身。懸臂架如果將上下轉(zhuǎn)臺作為一個整體的剛性體，懸臂架端通過拉桿與上部轉(zhuǎn)臺鉸接，懸臂架根部與下部轉(zhuǎn)臺鉸接，形成一個三點靜定結(jié)構(gòu)。尾部配重箱與臂架相同，與轉(zhuǎn)臺形成一個靜定結(jié)構(gòu)。膠帶機(jī)布置在回轉(zhuǎn)平臺及堆料懸臂架上，尾部驅(qū)動采用螺旋張緊，頭尾滾筒與懸臂架及平臺固定。為有效降低懸臂架重量，驅(qū)動和張緊均布置在膠帶機(jī)尾部。頭部卸料滾筒與懸臂架固定，不移動。尾部驅(qū)動滾筒和增面滾筒通過一個支架連接到一起，驅(qū)動裝置也直接固定在該支架上。螺旋拉緊機(jī)構(gòu)則一端與平臺固定，另一端與該支架固定。張緊機(jī)構(gòu)本身行程較小，為達(dá)到較長的張緊行程，在平臺上開有一排距離相同的孔，張緊到一定行程后，可以將張緊底座向前移動一個距離繼續(xù)張緊。堆料機(jī)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，張緊機(jī)構(gòu)如圖2所示。

圖1 堆料機(jī)布置形式

圖2膠帶機(jī)張緊結(jié)構(gòu)

3懸臂架振動現(xiàn)象的分析及處理方式

堆取料機(jī)調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)懸臂架以及支撐平臺處于比較明顯的振動狀態(tài)。振動狀態(tài)的出現(xiàn)說明機(jī)上有若干振動源的存在。

經(jīng)現(xiàn)場分析，設(shè)備振動主要有以下幾個原因：（1）設(shè)備重心點變化；（2）驅(qū)動裝置產(chǎn)生的振源；（3）膠帶在運(yùn)動過程中的起伏產(chǎn)生的振源；（4）托輥等產(chǎn)生的振源。

3.1 設(shè)備重心點變化

設(shè)備重心點在運(yùn)行過程中相對于回轉(zhuǎn)中心線發(fā)生變化，本身不產(chǎn)生振動，但在設(shè)備運(yùn)行時會誘發(fā)產(chǎn)生振動。

在設(shè)備先期設(shè)計時設(shè)定懸臂架空載和滿載兩種狀態(tài)下分別處于回轉(zhuǎn)中心的兩側(cè)，即在設(shè)備未帶料的狀態(tài)下，重心位于配重側(cè)，而帶料后設(shè)備重心位移到懸臂架側(cè)。由于兩者相對回轉(zhuǎn)中心平衡，使得設(shè)備自身重量對基礎(chǔ)原點產(chǎn)生一種交變載荷，這樣由于支撐點載荷的變化導(dǎo)致本身為彈性體的鋼鐵支撐的局部應(yīng)力和變形發(fā)生不斷的變化。而如果設(shè)備重心始終位于懸臂架一側(cè)或配重一側(cè)的情況下，在任意一側(cè)的載荷都可以看作是一種始終是壓應(yīng)力的變化即應(yīng)力曲線始終位于中性軸的一側(cè)。

假定堆料機(jī)整體為剛性回轉(zhuǎn)體，并假定設(shè)備繞軸心以等角速度ω旋轉(zhuǎn)。對于原點O，根據(jù)理論力學(xué)，可計算堆料機(jī)上各質(zhì)點的離心慣性力向O點簡化的結(jié)果并得到慣性力系得主矢R0和主矩M0。主矢R0的大小與原點O位置的選擇無關(guān)，而主矩M0的大小與原點O位置的選擇有關(guān)。剛性回轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時，主矢R0和主矩M0的方向隨同產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變化，因此而產(chǎn)生對原點的動壓力，在基座為彈性基座時回轉(zhuǎn)體系在不平衡慣性力和慣性力矩的作用下產(chǎn)生振動。該堆料機(jī)的基座為薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，并具有較大的高度，應(yīng)設(shè)定為彈性基座。

3.2 驅(qū)動裝置

膠帶機(jī)驅(qū)動裝置在堆料機(jī)懸臂架上是一個重要振動源。其產(chǎn)生振動的機(jī)理主要是基座剛性不足。

該機(jī)驅(qū)動采用單點浮動支撐結(jié)構(gòu)：減速器低速軸為中空軸形式，滾筒軸伸較長，安裝時，滾筒軸伸深入減速器空心軸內(nèi)部，減速器與驅(qū)動系的相當(dāng)部分重量由傳動滾筒承受。滾筒與中空軸減速器大多通過脹緊套固定，也有長鍵、花鍵等形式，主要取消了聯(lián)軸節(jié)。位于電機(jī)方向采用另一點（即所說的單點）通過吊掛、鉸支等形式與基礎(chǔ)固定。這種結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便等特點。

單點浮動支撐底部只保留一點，上面電機(jī)、減速器等部件可以簡化成外力，基座可以簡化成簡支梁的形式。而常規(guī)基座可以近似看作是一個剛性平臺。簡支梁剛性的大小決定了驅(qū)動部的振動情況。

單點浮動支撐結(jié)構(gòu)如果底部支撐點選取完全準(zhǔn)確時，滾筒軸理論上不承受剪力，但由于設(shè)備布置和制造因素，剪力的產(chǎn)生不可避免。

3.3 膠帶運(yùn)行及張緊

膠帶在懸臂架上運(yùn)行，在宏觀上可以認(rèn)為膠帶始終處于一種運(yùn)行狀態(tài)，在微分狀態(tài)下，可以描述成膠帶屬于波浪起伏運(yùn)行狀態(tài)，在兩個托輥間時由于自重的存在，在脫離承載托輥后，膠帶向斜下方運(yùn)行，達(dá)到一定程度后在接近前方的托輥前開始向斜上方運(yùn)行。當(dāng)位于托輥上方時膠帶位于最高點。

根據(jù)習(xí)慣布置，托輥間距基本上是相等的（緩沖部位和頭尾部除外），這樣每一個微小的膠帶產(chǎn)生的振動頻率也是相等的，特別是在托輥徑跳不一致的狀態(tài)下，膠帶引起的振動很難相互抵消。

在強(qiáng)迫諧振理論中可以把由托輥支撐的膠帶看成板的模型，每一段膠帶的作用相當(dāng)于單質(zhì)量--彈簧的強(qiáng)迫等效模式。由托輥頻率Ω形成激振，而等效模型質(zhì)量和振幅控制著以ω頻率工作的單自由度振蕩器。

另一方面膠帶本身存在制造誤差，而其張力在寬度范圍內(nèi)是均勻分布的。這種現(xiàn)象在一定程度上體現(xiàn)在膠帶邊緣的松弛或張緊、跑偏或一側(cè)產(chǎn)生跳動等。

3.4 托輥

在膠帶機(jī)運(yùn)行中噪聲主要由托輥產(chǎn)生。托輥和滾筒一樣，在實際上也是偏心輪。如果個別托輥徑跳較大，嚴(yán)重影響膠帶機(jī)運(yùn)行，這作為懸臂架振動的一個重要振動源。

托輥是很多個微小的振動源在同一振動頻率下激勵懸臂架發(fā)生振動現(xiàn)象。但是托輥本身出廠時作過靜平衡，加上實際安裝的因素，托輥初始的相位不相同，這也說明托輥的振動在一定程度上互相抵消而沒有形成共振。根據(jù)現(xiàn)場實際觀測，懸臂架的振動周期與托輥的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率存在著明顯的關(guān)系。

結(jié)束語

堆料機(jī)懸臂架振動產(chǎn)生的實際因素很多，現(xiàn)場處理時只是對其中幾個主要的振動源進(jìn)行了處理，如現(xiàn)場通過增加配重調(diào)整了設(shè)備重心；合理安裝驅(qū)動裝置；對膠帶進(jìn)行張緊三方面，而對滾筒、托輥產(chǎn)生的振動沒有處理，振動現(xiàn)象得到很大的減輕。這些說明理論依據(jù)的重要性，不能盲目地處理問題。

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