锤头型破碎机轴装置组本身频谱和晃震的剖析

　　1锤片式粉碎机转子轴组的振动分析及模型建立

　　锤片式粉碎机转子轴组的结构如1所示，主要由转子轴、转子盘、锤片销轴、销轴套、锤片等零件组成。转子轴的振动可分横向振动、扭转振动、纵向振动。

　　横向振动的自振频率很高，在轴的工作转速范围内一般不会发生。

　　1. 1锤片式粉碎机转子轴组的振动分析

　　锤片式粉碎机转子轴组所受的外力只有锤片对物料的打击力。当铰链在转子盘销轴上的锤片以速度作逆时针旋转时，由于锤片对物料的打击冲量S ，锤片将以角速度绕回转中心O顺时针回转一个角度。设锤片质量为m、厚度、密度、锤片对质心C的转动惯量Jc，对回转中心O点的转动惯量为Jo，为使销轴在O处无碰撞冲击，根据碰撞中心原理，可得出：

　　h=Jome=Jc+ me 2me=Jcme

　　如果锤片尺寸符合以上各式，转子轴组销轴处将不承受冲击力。锤片高速锤击饲料时产生的冲击力不会传递到转子轴上，不会引起转子轴振动。因此，锤片式粉碎机振动的主要原因是由于转子组的不平衡及锤片的重量差引起的离心力作用的结果。由于转子组的结构为中心对称，转子轴弯曲变形后，不承受转矩作用，转子组不产生扭曲振动。所以，本文重点分析锤片式粉碎机转子组由于受离心力作用引起的纵向振动，它是锤片式粉碎机产生振动的主要原因。

　　1. 2锤片式粉碎机转子轴组振动的力学模型

　　为了分析问题方便，将1所示锤片转子轴组系统中的转子轴等效为长为L、等效弯曲刚度为EI的轴，转子盘、锤片轴销、销轴套等效为质量为m 2，偏心量为e2的圆盘2；**、二组各8个锤片等效为质量为m1、m 3；偏心量为e 1、e 3的圆盘1和3.如3所示。

　　4表示质量为m3的圆盘3在一般位置的右视图， G表示圆盘的质心， P为几何中心， O为旋转中心， e3为偏心距， d3为旋转时产生的挠度。由于转子轴作匀速转动，转子轴受振动后，则O、P、G三点必在一条直线上。偏心量为e3的圆盘3以速度转动时产生的*大振幅为OP，也就是转子轴在轴圆盘3处的挠度d3.同时，锤片组1、锤片组2、转子及销轴组的等效质心在一个截面中时，转子轴由于各圆盘偏心所引起的离心力*大转子轴的挠度也*大，转子轴组的振幅*大。所以，所示转子组的振动系统可以等效为5所示的简支梁承受离心力作用时转子轴的弯曲变形问题。其有关尺寸参见5.

　　1. 3锤片式粉碎机转子组固有频率数学模型的建立

　　由以上分析可知，锤片式粉碎机转子轴组的不平衡造成的偏心是产生纵向振动的主要扰动力。由于各离心力作用，其中一个圆盘所处位置的挠度，不仅由该圆盘旋转时所产生的离心力所产生，还要考虑其它圆盘旋转时所产生的离心力对该圆盘处挠度的影响，既存在着影响系数，在计算该三圆盘轴的固有频率时，必须要考虑影响系数。根据麦克思韦尔互移定理dij= dji知： d12 = d21、d13 = d 31、d23 = d32，其中d ij和d j i可由材料力学的相关公式求得。同时，根据麦克思韦尔互移定理：

　　{ q}= { d ij }{ - mq}其中{ q}为广义位移向量， { d ij }为影响系数，即柔度， { - mq}为惯性力的广义力向量，圆盘1、2、3处的挠度d 1、d 2、d 3

　　以上3式为挠度d 1、d 2、d 3的三元一次方程组，用行列式方法求其解，显然，当= 0时， 3个转子的挠度d 1、d2、d 3变得无限大，即= 0产生共振现象。

　　0为转子的临界速度，转子轴组的固有频率：f 0 = 0 2

　　将式= 0展开为： A 6 + B 4 + C 2 - 1= 0

　　则式有6个解， 3个实数解、3个复数解：1， 2，3， 4，5， 6

　　方程式的3个复数解没有意义，所以式应只取3个实数频率解f1、f3、f 5.其中，*小的一个即为**固有频率，其它按大小顺序分别为第二、第三固有频率。

　　2结果分析及试验结果对比

　　由= 0知，固有频率f 1、f 3、f 5都仅与系统参数m 1、m 2、m 3、d ij有关，与振幅、偏心量等其它条件无关。但转子组的额定转速接近临界转速时，其振幅接近于无穷大。

　　由式、1、2、3知转子轴组的*大振幅即为d 1、d 2、d 3中的*大值。式中的分子与转子轴组的实际工作转速2和偏心量e成正比；分母与20-2成正比。所以，影响锤片式粉碎机振幅的*主要参数为其转速、其次为偏心距e.

　　在上述理论基础上，通过计算可得到该转子组的的**临界转速为2 537 rpm，同时对吉林农业机械研究所的9 DS 45型单轴切碎机的转子组进行振动试验，实验表明：当转子组的转速达到2 483 rpm时，振幅显著增大；而该实验结果与理论计算数据基本符合，由此说明理论计算结果可以为减震设计和安装提供依据。

　　3减震措施

　　在锤片式粉碎机设计、制造、安装时可以采用以下措施减少振动。

　　1）在满足生产率的同时，尽量减小转子轴组的转速；或在设备外形许可的条件下，增大转子盘的直径，提高锤片的线速度。

　　2）设计时要首先计算转子组的固有频率，使选择的粉碎机的额定转速远远低于系统的固有频率，以免引起共振。

　　3）在设备制造时通过校验转子组部件的动、静平衡以减少扰动力及扰动力矩，考虑到农机生产的实际情况，必须保证转子组的静平衡。

　　4）在设备装配时，严格加强转子轴装配调整，减少质量偏心误差积累，或在轴承座及机架下添加减震垫，增大阻尼，减少振动。