張春蘭

（寧夏理工學(xué)院，寧夏 石嘴山 753000）

諧響應(yīng)分析對(duì)預(yù)防設(shè)備共振發(fā)生的研究

張春蘭

（寧夏理工學(xué)院，寧夏 石嘴山 753000）

共振的發(fā)生對(duì)設(shè)備的損害非常大，并且不容易處理解決，只有在前期設(shè)計(jì)階段，就運(yùn)用諧響應(yīng)分析等各種現(xiàn)代化分析手段來(lái)研判發(fā)生共振的各種可能性，進(jìn)而從根本上預(yù)防共振的發(fā)生。

諧響應(yīng)分析；共振；預(yù)防

1 概述

共振的發(fā)生對(duì)設(shè)備的損害非常大，處理解決的成本也非常高。在前期設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用諧響應(yīng)分析手段來(lái)研判發(fā)生共振的各種可能性，以達(dá)到設(shè)備的本質(zhì)性安全，保證設(shè)備的安全運(yùn)行，改善人對(duì)設(shè)備的操作環(huán)境。共振的損害對(duì)門(mén)型結(jié)構(gòu)的影響更為顯著，本文就針對(duì)門(mén)式刮板取料機(jī)設(shè)備共振的預(yù)防展開(kāi)研究。

1 諧響應(yīng)分析的特點(diǎn)

諧響應(yīng)分析用于確定線(xiàn)性結(jié)構(gòu)在承受隨時(shí)間按正弦（簡(jiǎn)諧）規(guī)律變化的載荷時(shí)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，分析過(guò)程中只計(jì)算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)受迫振動(dòng)，不考慮激振開(kāi)始時(shí)的瞬態(tài)振動(dòng)，諧響應(yīng)分析的目的在于計(jì)算出結(jié)構(gòu)在幾種頻率下的響應(yīng)值（通常是位移）對(duì)頻率的曲線(xiàn)，從而使設(shè)計(jì)人員能預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的持續(xù)性動(dòng)力特性，驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否能克服共振、疲勞以及其他受迫振動(dòng)引起的有害效果。

2 諧響應(yīng)分析的研究

2.1 設(shè)備模型的建立

針對(duì)門(mén)式刮板取料機(jī)設(shè)備見(jiàn)圖1，采用計(jì)算機(jī)輔助分析軟件ANSYS13.0 結(jié)構(gòu)模塊，結(jié)構(gòu)模型的主要單元是BEAM189梁?jiǎn)卧?，質(zhì)量點(diǎn)單元采用MASS21，鋼絲繩用LINK8單元模擬，建立的三維網(wǎng)格化模型見(jiàn)圖2。

圖1 門(mén)式取料機(jī)設(shè)備

圖2 門(mén)式取料機(jī)三維網(wǎng)格化模型

2.2 諧響應(yīng)分析結(jié)果

當(dāng)刮板取料機(jī)水平時(shí)候，在取料機(jī)頭部施加500kg交變激勵(lì)時(shí)，計(jì)算取料機(jī)頭部(節(jié)點(diǎn)1536)沿Y方向，取料機(jī)懸掛位置(節(jié)點(diǎn)1537)沿Y方向，取料機(jī)機(jī)架吊鋼絲繩位置(節(jié)點(diǎn)1354)沿Y方向及取料機(jī)門(mén)架頭部(節(jié)點(diǎn)1381)沿X方向的諧響應(yīng)狀況。圖3標(biāo)明了計(jì)算位置的節(jié)點(diǎn)號(hào)碼。

圖3 取料機(jī)鋼結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析節(jié)點(diǎn)號(hào)

圖4是取料機(jī)刮板頭部(諧響應(yīng)曲線(xiàn)UY_1536)沿Y方向，刮板機(jī)懸掛位置(諧響應(yīng)曲線(xiàn)UY_1537)沿Y方向，取料機(jī)機(jī)架吊鋼絲繩位置(諧響應(yīng)曲線(xiàn)UY_1354)沿Y方向的諧響應(yīng)結(jié)果。圖5是取料機(jī)機(jī)架頭部(諧響應(yīng)曲線(xiàn)UX_1381)沿X方向的諧響應(yīng)狀況。

圖4 刮板頭部500kg交變激勵(lì)時(shí)Y方向諧響應(yīng)分析結(jié)果（阻尼設(shè)為0.025）

諧響應(yīng)分析結(jié)果認(rèn)為頭部激振力在1.0Hz左右為危險(xiǎn)，所以，取料機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)避開(kāi)此振動(dòng)頻率，以預(yù)防設(shè)備發(fā)生共振的危害。

圖5 刮板頭部500kg交變激勵(lì)時(shí)X方向諧響應(yīng)分析結(jié)果（阻尼設(shè)為0.025）

3 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用諧響應(yīng)分析手段來(lái)研判共振的發(fā)生，克服共振以及其他受迫振動(dòng)引起的有害效果，以達(dá)到設(shè)備的本質(zhì)性安全，可以保證設(shè)備的安全運(yùn)行，改善人對(duì)設(shè)備的操作環(huán)境，具有廣闊的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]王新敏.Ansys結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析與應(yīng)用［M］.北京：人民交通出版社，2014.

[2]GB/T 3811─2008 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

P315.9

A

1671-0711（2017）12（上）-0175-02