楊小蘭， 劉極峰， 陸云韜， 張洛明， 高 遠(yuǎn)

(1.南京工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，南京 211167； 2．黃河科技學(xué)院 工學(xué)院，鄭州 450015; 3.東南大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 南京 211189)

變頻激振優(yōu)化之磨機(jī)混沌態(tài)仿真與實(shí)驗(yàn)

楊小蘭1,2， 劉極峰1,2， 陸云韜1， 張洛明2， 高 遠(yuǎn)3

(1.南京工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，南京 211167； 2．黃河科技學(xué)院 工學(xué)院，鄭州 450015; 3.東南大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 南京 211189)

針對振動磨現(xiàn)有技術(shù)中粉碎效率偏低之現(xiàn)狀，進(jìn)行激振機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析，利用拉格朗日方程導(dǎo)出其運(yùn)動方程，構(gòu)建Adams仿真模型，應(yīng)用優(yōu)化的六頻段變正弦變頻激振曲線，仿真模擬出不同頻段下的混沌態(tài)數(shù)值圖表，如相軌圖、最大Lyapunov指數(shù)變化曲線、振幅-振強(qiáng)分布曲線等；數(shù)值表明：各頻段最大頻率越大，則最大Lyaponov指數(shù)越大，混沌態(tài)越強(qiáng)，越有利于提高系統(tǒng)粉碎效率；變頻激振優(yōu)化營造出磨機(jī)概周期內(nèi)，兩端的各1/3頻段高振強(qiáng)、大振幅交替出現(xiàn)，中間的1/3頻段中振強(qiáng)、中振幅相互迭出，形成一個多頻多幅、混沌態(tài)強(qiáng)弱交變的振動利用應(yīng)力場，研制樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了Adams仿真模型的有效性。

變頻；激振；振動磨；混沌態(tài)；Adams仿真；Lyaponov指數(shù)

振動磨是以振動方式實(shí)現(xiàn)超細(xì)超微粉體粉碎細(xì)化的粉磨設(shè)備，其振強(qiáng)、振幅等激振參數(shù)選擇，成為影響振動粉碎效率的重要因素[1]。超細(xì)超微粉體技術(shù)和物化性質(zhì)優(yōu)勢，使得其在航空航天、軍工器械、高端制造、新材料研發(fā)等眾多領(lǐng)域，應(yīng)用前景極為廣闊，故而國內(nèi)外學(xué)者在超細(xì)超微粉體振動粉磨領(lǐng)域的研究空前熱門[2]。

Bernotat[3]通過理論研究和高速攝影實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)振強(qiáng)較低時，筒體內(nèi)形成的離心力場不足以克服重力場的作用，介質(zhì)能量分布將處于不均衡狀態(tài)；Rose對振強(qiáng)-效率關(guān)系曲線研究認(rèn)為，由于磨機(jī)存在水平方向的振動,干擾了鉛垂方向運(yùn)動,粉磨效率隨振強(qiáng)增大呈周期性變化，推薦振強(qiáng)取3、5、7；Gock等[4]等通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)粉磨效率隨振幅增大而明顯上升，且隨振強(qiáng)增加基本呈單調(diào)增趨勢；佐々木德康等[5]通過實(shí)驗(yàn)提出，振動磨粉磨效率具有隨振強(qiáng)增加而增加的特點(diǎn)，但從某時始效率有逆轉(zhuǎn)趨勢；Gock等[6]提出具有不平衡振源的偏心振動磨配以大振幅，導(dǎo)致沖擊力的集中，可有效提高振強(qiáng)，進(jìn)而降低能耗；中國首臺振動磨研制者錢汝中認(rèn)為振強(qiáng)是包括物料性質(zhì)在內(nèi)各因數(shù)的函數(shù)，不同物料應(yīng)有其最佳振強(qiáng)[7]；王樹林等[8]從提高介質(zhì)的能量傳遞率出發(fā)，提高振強(qiáng)是一種有效的方法。

夏菠菜出苗后仍要蓋遮陽網(wǎng)，晴蓋陰揭，遲蓋早揭，以利降溫保溫。苗期澆水應(yīng)是早晨或傍晚進(jìn)行小水勤澆。2～3片真葉后，追施兩次速效氮肥。每次施肥后要澆清水，以促生長。

綜上所述，業(yè)內(nèi)學(xué)者多年研究的共識是：顆粒細(xì)化、降低能耗的關(guān)鍵是正確選擇振強(qiáng)、振幅等激振參數(shù)，但多數(shù)人忽略了振頻變化的影響[9-10]，導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)多采用小振幅高頻率或大振幅低頻率的幅頻固定激振方式，這種激振不易產(chǎn)生幅頻多變的振動粉碎效果，故收效有限[11]；究其原因乃這些激振方法不能形成強(qiáng)弱混沌態(tài)合理分布的振動粉碎應(yīng)力場，則磨介能量傳遞率不高，不能降低能耗，則粉碎細(xì)化效率無從談起[12-13]；目前多數(shù)人對混沌態(tài)的研究尚處于無意識狀態(tài)，故真正解決振動粉碎低能耗問題，恐尚需時日[14-15]。

由振動磨力學(xué)分析可知，不同轉(zhuǎn)速和振幅的組合時，磨機(jī)的碎磨效果不同[16]；而顆粒細(xì)化、降低能耗的關(guān)鍵是如何形成混沌態(tài)合理分布的振動粉碎應(yīng)力場[17-18]，若采用變頻激振和激振力變化的激振方法，優(yōu)化變頻曲線，去實(shí)現(xiàn)粉碎過程的混沌態(tài)成分多樣化，則有望提高振動粉碎效率，取得較好的粉碎效果[19]。

1 動力學(xué)分析

依據(jù)上述分析，構(gòu)建新型二級偏塊激振電機(jī)振動磨，達(dá)到激振電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速隨時間變化，引起一級、二級偏塊的合成當(dāng)量矢徑躍動，由此使得激振力發(fā)生變化，此時采用優(yōu)化的變頻曲線實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)試變頻控制，磨機(jī)可產(chǎn)生混沌態(tài)的寬頻振動，且多成分激勵的方法有效提高磨介的躍動性，大大增加磨介與物料、物料與物料、物料與筒壁之間碰撞、沖擊、摩擦剪切的機(jī)會，此乃提高振動磨工作效率的新思路，故而先要進(jìn)行激振機(jī)構(gòu)力學(xué)分析。

心理距離四個維度之間的聯(lián)系是潛在的自動化，與此同時，它們還具有相似性的特征。例如Pronin和 Olivola (2008) 證實(shí)了人們在對自己或者對他人進(jìn)行未來決策時存在相似，但對現(xiàn)在的自己做決策則不同，這表明盡管分屬不同距離維度，時間距離和社會距離存在一定的相似性。[29]Boroditsky (2000) 的研究同樣證明，人們能夠使用空間維度上的部分結(jié)構(gòu)化信息用于處理時間問題，這說明時間距離和空間距離同樣具有相似性關(guān)聯(lián)。[30]此外，這四個維度還存在相互影響的聯(lián)系，時間、空間和社會距離之間是相互影響的，當(dāng)其中一種距離維度發(fā)生改變后，其他兩種距離維度也將隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變化。

圖1、2所示分別為激振電機(jī)二級偏塊的三維建模和機(jī)構(gòu)力學(xué)模型，其中構(gòu)件1為一級偏塊1，與之相鉸接的為二級偏塊2。

要基于宏觀審慎視角，對外資銀行建立反周期的監(jiān)管體系，限制外資銀行行為，防止企業(yè)母行所在國出現(xiàn)危機(jī)時抽調(diào)資金出逃。從而最大限度的保障我國債權(quán)人個人利益。對我國現(xiàn)有的外資銀行非現(xiàn)場檢測方法和手段進(jìn)行優(yōu)化和完善，補(bǔ)充監(jiān)測范圍和方法,引入判斷外資銀行跨境流動性風(fēng)險的監(jiān)管工具。應(yīng)建立風(fēng)險評估體系，對外資銀行和其母行進(jìn)行實(shí)時的動態(tài)監(jiān)管。防止其母行的風(fēng)險像境內(nèi)傳導(dǎo)。

圖1 二級偏塊建模Fig.1 The two partial blocks modeling

圖2 機(jī)構(gòu)力學(xué)模型Fig.2 Mechanical model

其中：

二級偏塊系統(tǒng)的總動能：

技改措施：利用現(xiàn)有的4臺耙式濃縮機(jī)，將其中3臺用作尾礦濃縮，溢流一部分用作重介脫介噴水，另一部分經(jīng)過另一臺高效濃縮機(jī)再次處理后，作為水泵的盤根冷卻和生產(chǎn)系統(tǒng)的補(bǔ)加水，生產(chǎn)崗位衛(wèi)生用水和清理廠區(qū)公路用水。

解得：

設(shè)當(dāng)ψ1=ψ2=0時，二級偏塊系統(tǒng)的勢能為0，而在其他任意位置，系統(tǒng)勢能：

U=m1gl1(1-cosψ1)+m2g[l(1-cosψ1)+l2(1-cosψ2)]

令b1=m1gl1+m2gl+m2gl2，

b2=m1gl1+m2gl,b3=m2gl2，則

U=b1-b2cosψ1-b3cosψ2

根據(jù)拉格朗日函數(shù)L=T-U，則

b2cosψ1+b3cosψ2-b1

U2sinψ2=0

U1sinψ1=0

(1)

解得：

(2)

由式(1)+(2)得：

振動磨上質(zhì)體質(zhì)量Mc=120 kg，設(shè)其工作時振幅A=5 mm，激振頻率ω=157 rad/s，計(jì)算得：

實(shí)驗(yàn)1加速比是衡量算法串行處理和并行處理效率的一項(xiàng)重要指標(biāo)，本文計(jì)算了處理表1中不同大小數(shù)據(jù)集的加速比，實(shí)驗(yàn)使用單個節(jié)點(diǎn)的Hadoop集群即一個主節(jié)點(diǎn)和一個從節(jié)點(diǎn)的情況代替算法串行處理時間的近似值。由圖7的結(jié)果可以看出，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，算法的加速比性能越來越好。

在應(yīng)用式(4)、(5)時應(yīng)注意，二級偏塊機(jī)構(gòu)是在激振電機(jī)轉(zhuǎn)子軸兩端具有對稱分布且可實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)同步的兩套系統(tǒng)。

(3)

式(3)可表示為

(4)

其中：f1(ψ1,ψ2)=2a1+a3cos (ψ2-ψ1),

f2=(ψ1,ψ2)=2a2+a3cos (ψ2-ψ1)

f3(ψ1,ψ2)=a3sin (ψ2-ψ1),

研究組52例中，治愈36例，顯效12例，無效4例，總有效率為92.31%；對照組52例中，治愈16例，顯效25例，無效11例，總有效率為78.85%，研究組效果明顯優(yōu)于對照組，兩組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

f4(ψ1,ψ2)=a3sin (ψ1-ψ2),

1034 急性缺血性腦卒中靜脈溶栓治療后血壓集束化管理對預(yù)后的影響 于龍娟，張銘斐，王 琴，蘇東迎，朱 宣

g(ψ1,ψ2)=U1sinψ1+U2sinψ2

整理后令x=ψ2，得

(5)

2 仿真建模與驗(yàn)證

利用虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行上述方案的仿真實(shí)驗(yàn)，建立振動磨樣機(jī)Adams仿真模型，通過仿真分析振動磨不同工況下的運(yùn)動響應(yīng)特性及混沌態(tài)，確定磨機(jī)概周期變頻激振的最佳設(shè)置。

2.1Adams仿真模型建立

蛋白質(zhì)是飼料中成本最高，決定魚類最佳生長的關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)[12]。若飼料中蛋白質(zhì)含量不足，將導(dǎo)致魚類生長速度和飼料轉(zhuǎn)化率降低，但過量飼料蛋白質(zhì)攝入不僅增加飼料成本，同時會加重魚體代謝負(fù)擔(dān)并增加氮排放，嚴(yán)重影響水質(zhì)。因此研究飼料中適宜的蛋白質(zhì)含量對成本優(yōu)化、保持魚類健康快速生長具有實(shí)際意義。大黃魚[13]、鱸魚[14]、卵形鯧鲹[15]、烏鱧[16]等主要養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)魚類已有較多研究，但對大刺鰍適宜蛋白質(zhì)需求的相關(guān)報道較少。本試驗(yàn)采用飼料蛋白質(zhì)梯度法，考察飼料蛋白水平對大刺鰍幼魚生長性能、消化酶及肝功能的影響，旨在為大刺鰍飼料配方設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

基于Adams軟件建立變頻激振控制的二級偏塊振動磨仿真模型如圖3，根據(jù)實(shí)際物理樣機(jī)設(shè)置仿真初始參數(shù)如表1。

1.上質(zhì)體；2.變節(jié)距彈簧；3.一級偏塊；4.二級偏塊；5.復(fù)合彈簧；6.筒體；7.激振電機(jī)；8.下質(zhì)體圖3 振動磨虛擬樣機(jī)模型Fig. 3 The virtual prototype model of vibration mill表1 振動磨仿真初始參數(shù)Tab.1 Simulation initial parameters

上質(zhì)體質(zhì)量/kg一級偏塊質(zhì)量/kg半徑/mm二級偏塊質(zhì)量/kg半徑/mm彈簧剛度/(N·m-1)豎直方向水平方向彈簧阻尼/(s-1)豎直方向水平方向140201202.5707×1051×10510

2.2 Adams仿真模型驗(yàn)證

在對腦梗塞患者進(jìn)行護(hù)理期間,針對患者心理需要給予充分照顧,對于系列異常可以做到及時處理以及疏導(dǎo),對于患者的積極思考加以充分引導(dǎo),確保對于現(xiàn)實(shí)可以做到勇敢面對,將自身思維模式加以端正[2]。

采用OPTIMESS?2D激光位移傳感器來對被測點(diǎn)的振動位移進(jìn)行非接觸式跟蹤，振動磨機(jī)虛擬樣機(jī)模型有效性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的總體方案流程圖如圖4。

圖4 振動磨虛擬樣機(jī)模型有效性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)流程圖Fig.4 The virtual prototype validation flowchart

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺搭建如圖5，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括HZ-2型振動磨樣機(jī)、OPTIMESS?2D高速激光傳感器、控制器、USB-9162數(shù)據(jù)采集卡、24 V直流電源、筆記本電腦等。24 V直流電源給控制器供電，通過控制器將激光位移傳感器設(shè)置為高精度模式。

圖5 振動磨樣機(jī)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)Fig.5 Prototype verification experiment system

當(dāng)激光位移傳感器頭與被測點(diǎn)之間距離350 mm時，設(shè)置該點(diǎn)為零點(diǎn)，此時傳感器的測量范圍最大，為250 mm～350 mm。傳感器測得的電信號通過NI USB-9162采集卡的ai0通道采集并存儲在PC中。同時，基于LabVIEW將傳感器輸出電信號實(shí)時顯示在界面中。

首先，是要備好教學(xué)大綱。具體而言，教師要明確每一節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)，做好每一節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，并在其中做好每一個教學(xué)步驟的細(xì)化工作，布置好每一道例題的教學(xué)方案。此外，教師還當(dāng)發(fā)散思維，設(shè)想到學(xué)生可能會問到哪類問題、課堂可能發(fā)生哪些突發(fā)狀況，可以增加哪些形式的趣味環(huán)節(jié)，采用何種教學(xué)方法，怎樣控場等。

設(shè)置振動磨樣機(jī)激振電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為1 000 r/min，采樣頻率1 024 Hz，DAQ為連續(xù)采樣模式，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制格式進(jìn)行保存。將實(shí)際實(shí)驗(yàn)測得信號與仿真信號進(jìn)行對比，如圖6所示。

由圖6可知，仿真信號與實(shí)際信號在時域和頻域保持信號特征一致，仿真信號與實(shí)際信號的波形基本吻合，且頻譜圖的峰值均出現(xiàn)在16.67 Hz處，由此可知振動磨虛擬樣機(jī)仿真模型是有效的。

(a) 機(jī)體豎直方向振動信號

(b) 機(jī)體豎直方向振動頻譜圖6 實(shí)驗(yàn)實(shí)測信號與仿真信號比對圖Fig.6 The experimental signals andsimulation signals comparison chart

3 激振電機(jī)主參數(shù)的確定

二級偏塊激振電機(jī)是特制的激振電機(jī)，其產(chǎn)生的激振力驅(qū)動振動磨上質(zhì)體作復(fù)雜的簡諧振動，激振電機(jī)是振動磨的粉碎能量唯一來源,故需要根據(jù)理論計(jì)算分析確定專用激振電機(jī)主參數(shù)。

振動磨激振電機(jī)的功率：

N=6×10-8ω3A2Mc

(6)

式中：ω為激振頻率，rad/s；A為振幅，mm；Mc為振動體質(zhì)量，kg。

上述經(jīng)驗(yàn)公式與實(shí)際情況有一定偏差,用修正系數(shù)對激振電機(jī)功率進(jìn)行修正,得出激振電機(jī)的負(fù)載功率為

Np=kdN

(7)

式中：kd為修正系數(shù)，一般取1.0～1.2，此處取1.1。

Np=kdN=1.1N=6.6×10-8ω3A2Mc=
6.6×10-8×1573×52×120=0.766kw

(8)

4 變頻激振優(yōu)化后的混沌態(tài)分析

4.1 變頻曲線與頻段設(shè)置

實(shí)踐表明，激振電機(jī)變頻曲線的優(yōu)化與否，是影響振動磨機(jī)效率的一個重要因素，為了符合現(xiàn)實(shí)振動磨機(jī)工況，進(jìn)行仿真分析時，應(yīng)在保持其他參數(shù)不變的條件下，設(shè)置激振電機(jī)變頻激振曲線，對常用的梯型、三角型、鋸齒型、簡諧等波型進(jìn)行組合優(yōu)化，得到6個連續(xù)變正弦曲線的組合方程如下式，該曲線具有光滑、連續(xù)、頻幅多變的特點(diǎn)，由第1、2、3、4、5、6頻段組成，進(jìn)行仿真分析，具體轉(zhuǎn)速變化如下：

4.2 各頻段的運(yùn)動軌跡圖像

仿真得到的上質(zhì)體運(yùn)動軌跡如圖7所示，圖中(a)～(f)分別對應(yīng)六個頻段工況下上質(zhì)體豎直方向的運(yùn)動軌跡。由圖7可見，上質(zhì)體的運(yùn)動軌跡趨于橢圓，且當(dāng)激振電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍由3.14×[50+5sin (πt/12)]到3.14×[50+30sin (πt/2)]逐漸增大時，上質(zhì)體在豎直方向的運(yùn)動軌跡所形成的中空區(qū)域越小，上質(zhì)體的振動位移變化越劇烈。

在進(jìn)行振動磨仿真實(shí)驗(yàn)時，分析磨機(jī)在不同工況下的運(yùn)動響應(yīng)特性、振強(qiáng)變化規(guī)律前，需要對建立的振動磨仿真模型進(jìn)行有效性驗(yàn)證，確定模型的有效性。選取機(jī)體上某一固定點(diǎn)作為研究對象，將該點(diǎn)在x-y平面的振動位移輸出，對比相同工況下仿真與實(shí)際樣機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異。

圖7 各頻段的運(yùn)動軌跡圖Fig.7 Trajectory figure at each frequency band

4.3 各頻段的相軌圖

對仿真所得的豎直方向振動曲線進(jìn)行處理得到豎直方向速度變化曲線，做出上質(zhì)體在不同頻段工況下的相軌圖，如圖8所示，(a)～(f)分別對應(yīng)六個頻段工況下上質(zhì)體豎直方向的相軌圖。由圖8可以看出相軌圖趨于圓形，同樣當(dāng)激振電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍由3.14×[50+5sin (πt/12)]到3.14×[50+30sin (πt/2)]逐漸增大時，上質(zhì)體在豎直方向的相軌圖所形成的中空區(qū)域越小。且上質(zhì)體振幅絕對值|A|的最大值在速度平均值處取得，隨著速度偏離平均值，振幅絕對值|A|呈減小趨勢。

4.4 各頻段的振頻圖像

對仿真得到的豎直方向振動曲線做頻譜分析，得到上質(zhì)體在不同頻段工況下的頻譜圖，如圖9所示，

圖8 各頻段的相軌圖Fig.8 Phase trajectory at each frequency band

圖9 各頻段的振頻Fig.9 The vibration frequency at each frequency band

(a)～(f)分別對應(yīng)六個頻段工況下上質(zhì)體豎直方向振動位移的頻譜圖。由圖可以看出，當(dāng)激振電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍由3.14×[50+5sin (πt/12)]到3.14×[50+30sin (πt/2)]逐漸增大時，上質(zhì)體在豎直方向的振動位移頻譜分布范圍越大。這是因?yàn)樯腺|(zhì)體的振動頻率與激振電機(jī)轉(zhuǎn)速頻率一致，激振電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍越大，上質(zhì)體振頻分布范圍越寬。

4.5 各頻段的最大Lyapunov指數(shù)及混沌態(tài)分析

為了進(jìn)一步研究振動磨上質(zhì)體在不同工況下的非線性運(yùn)動特性，對其豎直方向振動信號進(jìn)行分析，得到各工況下上質(zhì)體豎直方向振動信號對應(yīng)的嵌入維數(shù)m、延遲時間τ和最大Lyapunov指數(shù)如表2所示，做出最大Lyapunov指數(shù)隨工況的變化曲線如圖10。由圖10可以看出，最大Lyapunov指數(shù)均大于0，上質(zhì)體的運(yùn)動具有混沌性；最大Lyapunov指數(shù)在第4頻段處出現(xiàn)較大變化，即上質(zhì)體的混動運(yùn)動狀態(tài)在第4頻段后明顯變強(qiáng)。

表2 各頻率段對應(yīng)的混沌狀態(tài)量Tab.2 Chaotic state at each frequency band

圖10 最大Lyapunov指數(shù)隨頻段變化曲線Fig.10 The maximum Lyapunov indexchanging with frequency curve

統(tǒng)計(jì)上質(zhì)體在激振電機(jī)轉(zhuǎn)速由3.14×[50+5sin (πt/12)]增大到3.14×[50+30sin (πt/2)]時，6種工況下上質(zhì)體豎直方向的振動平均振幅、振幅標(biāo)準(zhǔn)差、平均振強(qiáng)、振強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)差、平均速度和速度標(biāo)準(zhǔn)差，如表3所示。

在討論了最大Lyapunov指數(shù)與頻段之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，做出最大Lyapunov指數(shù)隨平均振強(qiáng)的變化曲線，如圖11所示。由圖11看出，隨著平均振強(qiáng)的增大，最大Lyapunov指數(shù)呈增大趨勢，且當(dāng)平均振強(qiáng)大于12時，最大Lyapunov指數(shù)出現(xiàn)較大變化，該拐點(diǎn)也對應(yīng)于第4頻段。即最大Lyapunov指數(shù)越大，上質(zhì)體的振強(qiáng)越大，上質(zhì)體的振動越劇烈，且激振電機(jī)轉(zhuǎn)速在第4～6頻段時，上質(zhì)體形成明顯的強(qiáng)混沌態(tài)。

表3 各頻率段對應(yīng)振頻、振強(qiáng)、速度平均值及標(biāo)準(zhǔn)差Tab.3 Frequency, intensity, average velocity andstandard deviation at each frequency band

圖11 最大Lyapunov指數(shù)隨平均振強(qiáng)變化曲線Fig.11 The maximum Lyapunov index changingwith average intensity curve

4.6 各頻段的振幅分布及分析

各頻段的振幅分布及占比如表4，分別作出低振幅、高振幅占比隨頻段的變化曲線如圖12。由圖12可以看出，隨著激振電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍增大，上質(zhì)體豎直方向的低振幅占比越大，高振幅占比越小，且在第3頻段后高、低振幅占比變化趨于平緩，表明振幅的變化程度在第3頻段后基本不隨激振電機(jī)轉(zhuǎn)速變化而變化，其振幅分布基本不變。

表4 各頻段的振幅分布規(guī)律Fig.4 Amplitude distribution at each frequency band

(a) 低振幅占比隨頻段變化曲線

(b) 高振幅占比隨頻段變化曲線圖12 各頻段的高低振幅占比變化曲線Fig.12 Amplitude change curve at each frequency band

4.7 各頻段的振強(qiáng)分布及分析

近年來，在云南省各級森林公安機(jī)關(guān)的共同努力下，打擊破壞野生動物資源犯罪的工作卓有成效。但同時，破壞野生動物資源犯罪的案發(fā)數(shù)仍然居高不下，野生動物非法貿(mào)易現(xiàn)象依然猖獗。

目前CRP電子文件的歸檔管理在各高校尚處于初步探索階段，因此還沒有形成可以借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)，特別是歸檔基礎(chǔ)流程和歸檔模式尚不明晰，檔案部門沒有和其他業(yè)務(wù)部門形成聯(lián)動，沒有直接參與到業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)階段，沒有將電子文件全過程管理的各項(xiàng)規(guī)范前置到各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致電子文件歸檔工作存在不確定性。電子審批文件事關(guān)廣大師生員工的切身利益，具有長期保存價值，有利于推動檔案部門民生檔案庫建設(shè)、創(chuàng)新工作方式和服務(wù)方式，提升檔案部門的地位和價值。

統(tǒng)計(jì)振強(qiáng)在(0, 10]、(10， 20]、(20， 30]、(30, ∞)這4個區(qū)間內(nèi)的占比隨工況的變化如表5，分別作出各區(qū)間振強(qiáng)占比隨頻段的變化曲線如圖13。

在《孟子》英譯文本中，一些翻譯會用音譯法翻譯諸侯國王的名字，然而如果沒有一定的背景介紹，便會導(dǎo)致讀者在閱讀時產(chǎn)生困惑，不僅會在一定程度上削弱原文論據(jù)的力量，也會由于人、物特有名稱文化背景的缺失，導(dǎo)致西方讀者很難理解原作的真實(shí)語境及內(nèi)涵。由此可見，在翻譯《孟子》時必須要注重彌補(bǔ)人、物特有名稱文化背景的缺失，有必要對譯文出現(xiàn)的文化背景進(jìn)行充分的標(biāo)注，這樣能夠使西方讀者能夠更為充分的了解文化讀本的背景知識。

由圖13可以看出，振強(qiáng)(0, 10]、(20， 30]在區(qū)間內(nèi)占比基本不隨激振電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍的增大而增大，而(10, 20]范圍內(nèi)的振強(qiáng)占比隨激振電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍的增大而減小，(30, ∞)范圍內(nèi)的振強(qiáng)占比隨激振電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍的增大而增大。表明隨著激振電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍的增大，無效振強(qiáng)K(K<10)占比基本相同，超高振強(qiáng)K(K≥30)占比增加較明顯，有利于打破物料的團(tuán)聚力，但超高振強(qiáng)應(yīng)控制在振動磨機(jī)的正常工作強(qiáng)度內(nèi)，以免磨機(jī)發(fā)生損壞。

表5 各頻段的振強(qiáng)分布Tab.5 Intensity distribution at each frequency band

圖13 各頻段的振強(qiáng)分布規(guī)律Fig.13 Intensity distribution curve at each frequency band

綜合分析振幅、振強(qiáng)的分布圖表，可知在1、2頻段振強(qiáng)較小而振幅很大，在5、6頻段振強(qiáng)很大而振幅較小，而5、6頻段振強(qiáng)、振幅均處于中等水平，這一現(xiàn)象堪稱絕好，即兩端頻段上高振強(qiáng)、大振幅具有交替出現(xiàn)的巧妙配合，中間頻段上中振強(qiáng)、中振幅相互迭出，且由于整個系統(tǒng)處于混沌態(tài)之故，振強(qiáng)、振幅之值變化率不會重復(fù)，對于具有一定帶寬的超細(xì)超微粉體的振動粉碎細(xì)化，真乃振動粉磨人向往之多頻多幅、混沌態(tài)強(qiáng)弱交變的振動利用應(yīng)力場。

5 結(jié) 論

變頻激振磨機(jī)混沌態(tài)的數(shù)值分析，與研制的振動磨樣機(jī)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)核對是吻合的，可得如下結(jié)論：

(1)仿真模擬的相軌圖、最大Lyapunov指數(shù)及變化曲線等數(shù)表，提供了磨機(jī)混沌態(tài)數(shù)值分析的基礎(chǔ)；通過新型振動磨樣機(jī)、激光傳感器等實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將實(shí)測信號與仿真信號比對，驗(yàn)證了Adams仿真模型的有效性。

(2)在3～5頻段，運(yùn)動軌跡、相軌圖形成的中空區(qū)域小，上質(zhì)體振動速度大，對磨介施加的初速度大；在3～5頻段振強(qiáng)平均值大于10，高振強(qiáng)占比較大，易形成強(qiáng)勢混沌態(tài)，有利于提高上質(zhì)體的能量利用率；變正弦曲線對應(yīng)的最大頻率越大，質(zhì)體的最大Lyaponov指數(shù)越大，混沌態(tài)越強(qiáng)，越有利于提高系統(tǒng)粉碎效率。

(3)借鑒傳統(tǒng)單純提高振強(qiáng)-振幅及其組合模式，本文從優(yōu)化變頻激振曲線入手，營造出磨機(jī)振動粉碎的概周期內(nèi)，高振強(qiáng)、大振幅交替出現(xiàn)、中間頻段上中振強(qiáng)、中振幅相互迭出；形成的振動利用應(yīng)力場，具有多頻多幅、混沌態(tài)強(qiáng)弱交變的意中特性。

[1] YANG Xiaolan, LIU Jifeng, ZHANG Luoming. Study on chaotic vibration and high vibration intensity of a multi-level partial blocks excitation system[J]. Journal of Vibration and Control, 2015, 21(4)： 627-636.

[2] WANG Shulin, LI Shengjuan, DU Yanchen, et al. Nanos-tructural evolution of Zn by dry roller vibration milling at room temperature[J]. Progress in Natural Science, 2006, 16(4): 441-444.

[3] BERNOTAT S. Vibration mill results in the light of stress intensity and number of stressing events[J]. Mineral Processing, 2004, 74S: 119-122.

[4] GOCK E, KURRER K E. Effect of the operating conditions on motion and impact processes in vibration tube mill[J]. Auf-bereitungs Technik, 1986(10): 442-446.

[5] 佐々木德康，村上和光. Fine grinding by a vibration mill—The effects of vibration amplitude and frequency[J]. Journal of the Society of Powder Technology, 1985, 22(6): 342-345.

[6] GOCK E, KURRER K E. Eccentric vibratory mills—theory and practice[J].Powder Technology, 1999,105(1): 302-310.

[7] ZHENG Shuilin. Industrial mineral powder production in China[J]. China Particuology, 2007,5(6): 367-383.

[8] 徐波，王樹林，李生娟. 振動磨碎機(jī)動力學(xué)分析及仿真試驗(yàn)[J].機(jī)械工程學(xué)報，2008, 44(3): 105-109.

XU Bo, WANG Shulin, LI Shengjuan. Dynamic analysis and simulation study on the vibration mill[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2008, 44(3): 105-109.

[9] GONZALEZ-ANAYA J A , NAVA-ALONSO F, PECINA-TREVINO E T, et al. Gold recovery optimization of a refractory concentrate by ultrafine grinding— a laboratory study[J].Minerals & Metallurgical Processing, 2011, 28(2): 94-101.

[10] KLEIV R A, THORNHILL M. Production of mechanically activated rock flour fertilizer by high intensive ultrafine grinding[J]. Minerals Engineering, 2007, 20(4): 334-341.

[11] 王樹林.振動磨的混沌控制與應(yīng)用[J].中國粉體技術(shù),2002,8(2): 10-13.

WANG Shulin. Chaos control and application of vibration mill[J]. China Powder Science and Technology, 2002,8(2): 10-

13.

[12] PARK J H. Adaptive synchronization of hyperchaotic Chen system with uncertain parameters[J]. Chaos, Soliton & Fractals, 2005, 26(3): 959-964.

[13] CHAI W K, SMITHMAITRIE P, TZOU H S.Micro-actuation characteristics of rocket conical shell sections[J]. Journal of Sound and Vibration, 2006, 293: 286-298.

[14] 周雷，劉曉星，柳琳.混沌振動磨機(jī)力學(xué)模型的建立與運(yùn)動分析[J].新技術(shù)新工藝,2013(1): 45-47.

ZHOU Lei, LIU Xiaoxing, LIU Lin. Mechanical model establishing and motion analysis of chaotic vibration grinding machine[J]. New Technology & New Process, 2013(1):

45-47.

[15] WEN G L. Godimension-2 Hopf bifurcation of a two-degree-of-freedom vibro-impact system[J]. Journal of Sound and Vibration,2001,243(3): 475-485.

[16] 羅冠煒.一類含間隙振動系統(tǒng)的周期運(yùn)動穩(wěn)定性、分岔與混沌形成過程研究[J].固體力學(xué)學(xué)報,2003, 24(3):

284-292.

LUO Guanwei. Researches on stability of periodic motion, bifurcations and chaos in a vibratory system with a clearance or gap[J]. Acta Mechanica Solida Sinica, 2003, 24(3):284-292.

[17] MEJAARD J P, DE PATER A D.Railway vehicle systems dynamics and chaotic vibrations[J]. International Journal of Nonlinear Mechanics, 1989,24(1): 1-17.

[18] 蓋國勝. 國外粉體技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J]. 中國粉體技術(shù), 2007,13(增刊1): 124-125.

GAI Guosheng. Foreign powder technology present situation and prospect[J]. China Powder Science and Technology, 2007, 13(Sup1): 124-125.

[19] YANG Xiaolan, LIU Jileng, JIA Minping. Preparation of super-hard and ultra-fine particles by high-intensity chaotic vibration[J]. Journal of Vibration Engineering & Technologies, 2014, 2(3)： 265-277.

Optimizationoffrequencyconversionexcitationvibrationandsimulationtestonchaoticstateinavibrationmill

YANG Xiaolan1,2, LIU Jifeng1,2, LU Yuntao1, ZHANG Luoming2， GAO Yuan3

(1. College of Mechanical Engineering，Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China; 2. College of Engineering，Huanghe S & T University, Zhengzhou 450015, China;3.College of Mechanical Engineering，Southeast University，Nanjing 211189， China)

To deal with the low grinding efficiency of a vibration mill in currency technology, the excitation mechanism dynamics were analyzed, and the Lagrange equation was deduced, and the Adams model was established. The variable sinusoidal frequency curve was set in six frequency bands, and the chaotic state charts in each frequency band were simulated such as phase trajectory. The value in simulation shows that the larger the frequency peak is, the higher the largest Lyapunov exponent and the stronger the chaotic state would be. It is more helpful to improve the efficiency of the crushing system. The optimization of frequency excitation can lead to a kind of grinding almost periodic. The mid-vibration intensity and mid-amplitude appear one after another in the 1/3 frequency band of the middle. A vibration stress field was formed in this test, which has multi-frequency and multi-amplitude. The chaotic state was strong and weak alternating. The effectiveness of the Adams model has been verified in the prototype.

frequency conversion；excitation vibration；vibration mill；chaotic state；Adams simulation； Lyaponov exponent

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(51375221)；河南省科技攻關(guān)重點(diǎn)計(jì)劃(142102210138)；南京工學(xué)學(xué)院大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”培育支撐項(xiàng)目(TZ20170002)；國家級/江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練重點(diǎn)項(xiàng)目(201611276008Z)

2016-03-01 修改稿收到日期： 2016-07-25

楊小蘭 女，教授，1964年生

TB534

A

10.13465/j.cnki.jvs.2017.20.008