试析堆取料机悬臂梁的振动特性

摘要：堆取料机悬臂梁的振动特性值得广泛关注，堆取料机是当前应用范围最广的堆取料设备，也是新兴的散料处理设备。堆取料机具有较高的生产效率，受到了普遍的关注。随着现代工业的不断发展，必须对堆取料机悬臂梁的振动性进行研究，以达到提高堆取料机生产效率与使用寿命的目的，增强堆取料机在实践应用中的使用价值。

关键词：堆取料机；悬臂梁；振动特性；堆取料设备；散料处理设备 文献标识码：A

中图分类号：TH246 文章编号：1009-2374（2015）30-0069-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.036

堆取料机的悬臂梁作为本文的研究对象，必须要对堆取料机在生产过程中的悬臂梁振动进行分析，研究堆取料机自身各个零部件对堆取料机悬臂梁振动的影响，要充分分析堆取料机悬臂梁振动频率与相关部件振动频率的关联性，同时将堆料系统的共振频率降到正常范围之内，从而有效提升堆取料机设备的工作性能，提升机械设备使用过程中的安全性和可靠性，延长设备使用

寿命。

1 堆取料机的现状

当前，我国应用最广泛的原料装卸机械就是堆取料机，因为其在生产过程中具有高效、安全、便捷的操作性能，从而使各国对其的重视度不断提高。现在堆取料机开始被广泛地应用于生产原料的实践装卸中，可以较快地对电力、交通、矿业等行业进行原料的快速装卸。在实践应用过程中，可以根据堆取料机的用途划分为五种，如专门用于堆料工作的堆料机、专门用于取料工作的取料设备。取料设备应当同时具备堆料和取料功能，并且还能够进行混匀堆料和均匀取料的混匀取料机。

根据堆取料机的结构又可以把堆取料机进行新的划分，堆料机具备悬臂俯仰、旋转、自主移动功能的悬臂式斗轮堆取料机，很适用于条形的料场；堆料机具有大跨度双梁结构的门式斗轮堆取料机，非常适用于形状为矩形的料场；对于圆形料场来说，可以划分为桥式和悬臂式两种类型，而刮板式取料机则可以根据设备形状划分为桥式和人字式两种类型。根据堆料机的生产效率划分，生产率低于630m3/h属于轻型堆料机；生产率在630～2500m3/h之间的属于中型堆料机；生产率在2500～5000m3/h之间的属于大型堆料机；生产率在5000～10000m3/h之间的属于特大型堆料机；生产率高于10000m3/h的属于巨型堆料机。在上述的堆取料机中，臂式斗轮堆取料机的历史最早，其主要是由斗轮挖掘机不断变化发展得来的。

2 堆取料机悬臂梁的振动问题

经过数值计算解决堆取料机在生产过程中的振动问题是非常重要的。传统意义上来说，对于悬臂梁的测试可以根据材料力学和结构力学进行计算，从而构建出静力模型，并且通过合理的布局将悬臂梁所承受的载荷均匀地分布到悬臂梁上，与之相类似的，及时分析解决机械在运行过程中出现的问题十分重要。堆取料机悬臂梁的计算方法主要是通过材料力学与结构力学共同作用下的静力模型所产生的。可以把悬臂梁上的各种载荷以均匀分布的方式分摊到悬臂梁上面，在类似情况下，只有得出悬臂梁最大受力点的受力值，并且保证所取得的值在任何情况下都能够保证悬臂梁不受损坏，在实际的施工过程中梁体结构和设计结构存在较大的差异，是因为在整个系统形成的过程中对于各种参数的选择存在

问题。

伴随着信息化时代的来临，计算机技术的逐渐普及，对于堆取料机悬臂梁的设计在传统设计的基础上开始加入了限元分析法的计算机悬臂梁的受力值。通过采用计算机计算的方法，能够使人们得到堆取料机悬臂梁在执行上、下、左、右、前、后六种工作状态下的受力变化，成为了悬臂梁的设计也取得了重大突破。当前，我们在进行悬臂梁的设计时主要是以静力载荷分析为主，而不去考虑其受到的动力载荷。而采用静力载荷进行悬臂梁的受力分析时采用的也是有限元的办法完成计算的，但是该种办法并不能得到悬臂梁的真实受力情况。基于此，在实际的受力分析过程中应当充分考虑对悬臂梁受力能够产生影响的所有因素，通过合理的计算方式得出悬臂梁受力变化和载荷作用变化之间的联系，从而保证设备制造的基本质量，减少成本投入。

3 堆取料机悬臂梁振动的计算

振动现象在人们的日常生活中十分常见，譬如当汽车经过桥梁以及飞机起飞都会产生振动，还有机床在工作时发出的振动现象。振动现象的普遍出现，常常会影响到机械的正常工作，较大程度地降低工作设备的使用寿命，严重的还会引发设备不可复原性损坏，并且振动会引起设备的噪声，形成噪音污染。科技发展使得中国近年来的堆取料机开始朝着大型、高效的方向发展，对堆取料机悬臂梁的振动特点分析变得尤为重要。基于此，我们在提升设备使用稳定性的同时还要不断延长设备的使用寿命。中国近年来工业的不断兴起，使得斗轮机在实际的施工过程中得到了广泛应用，尤其是在电力企业和港口原料运输等行业。伴随着我国科学技术发展水平的不断提升，就装卸堆取料技术加强和国际之间的联系和合作，落成类似于秦皇岛项目、青岛之前的码头项目、宝刚的二三期项目、宝钢的马迹山港项目、及天津港项目、黄骅的一二期项目。

堆取料机的悬臂梁振动值得人们进行着重关注，堆取料机的悬臂梁振动问题会影响堆取料机的工作状态，现在主要采用建模的方式来获取悬臂梁的振动函数，然后运用综合应用解析数值来得到悬臂具体的振动函数值。进行系统性的建模方式能够极大地简化数值分析的步骤，得出正确的系统数值。堆取料机悬臂梁的振动特性通过实际的方程综合计算得出，使用模拟数值的方法，就能够更好地得出悬臂梁的真实值，然而由于该种模式所取得的计算方程是一个极为复杂的非线性方程，使得求解过程极为艰难。在实践计算中，要适时地引入人工参数，才能够得到振动议程的相似解，对应用数值方法得到的振动曲线结果比较，后面得出的近似解准确度较高，使用这样的方法，堆取料机悬臂梁设计就能够确定悬臂梁的振动情况，这可以作为优化堆取料机悬梁振动结构重要的科学根据。endprint

4 堆取料机悬臂梁振动的生产前景展望

由于堆取料机的悬臂梁还具备滚筒、驱动装置、托辊等振动部件，因而悬臂梁在实践工作中也存在着不同程度的受迫式振动，即在实际工作过程中由于衰减振动和受迫振动的相互作用会使振动暂停，而且设备的震动状态会在阻尼作用下逐渐减弱直至消失，从此之后，设备就会开始幅度相同的受迫振动，该种振动的稳定状态称之为稳态回应。基于此，我们就可以说明，悬臂梁在较短时间内受到的是片断性振动，逐渐消失之后取而代之的是幅度相同的被迫振动。

中国与国外经过多次技术交流，极大地提升了我们对于堆取料机的设计和制造水准，而且还使得中国的堆取料机技术得到了迅速的创新与突破，中国制造的堆取料机赢得了广泛的国外市场。刮板式的堆取料机在水泥运料中应用较广，我国对该机械设备的研究是通过引进丹麦水泥生产线开始的，在20世纪末，中国的水泥生产较为落后，每天只能生产1000吨的水泥，所以人们制造的刮板式堆取料机的体型都较小。但是伴随着我国水泥业的发展，大型刮板式堆取料机也已经出现，并在水泥、电力、码头等行业取得了较好的应用成绩。中国最新出现的圆形顶堆侧取式堆取料机具有不占地面，运输量大、环保节能的特点，得到了市场的广泛认同。

5 结语

通过对堆取料机的分析研究可以更好地把握设备力学的特性，对受力的计算结果进行有效的处理，可以使设备通过合理设计达到相对应的安全运行性能。通过对堆取料机的成本节约与合理布局，可以进一步优化堆取料机的设计。因为堆取料机在近年来才开始逐渐发展起来，所以暂时还缺乏堆取料机悬臂振动的完整理论，包括了堆取料机的参数选择计算。通过对设计的参数进行对比，要求人们在实践的工作中要进行不断学习与分析，才能够得出一套科学的计算理论，结合设备实际的生产情况，更好地完善堆取料机的设计与工作。技术问题则通过在考察中不断学习国外的先进技术来完善自身的不足之处，从而使得中国的大型堆取料机设计的生产制造与国际接轨。

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作者简介：郭立强（1982-），男，河北唐山人，唐山中润煤化工有限公司机械工程师，研究方向：设备管理。

（责任编辑：秦逊玉）endprint