谐响应分析对预防设备共振发生的研究

张春兰

（宁夏理工学院，宁夏 石嘴山 753000）

谐响应分析对预防设备共振发生的研究

张春兰

（宁夏理工学院，宁夏 石嘴山 753000）

共振的发生对设备的损害非常大，并且不容易处理解决，只有在前期设计阶段，就运用谐响应分析等各种现代化分析手段来研判发生共振的各种可能性，进而从根本上预防共振的发生。

谐响应分析；共振；预防

1 概述

共振的发生对设备的损害非常大，处理解决的成本也非常高。在前期设计阶段，运用谐响应分析手段来研判发生共振的各种可能性，以达到设备的本质性安全，保证设备的安全运行，改善人对设备的操作环境。共振的损害对门型结构的影响更为显著，本文就针对门式刮板取料机设备共振的预防展开研究。

1 谐响应分析的特点

谐响应分析用于确定线性结构在承受随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时的稳态响应，分析过程中只计算结构的稳态受迫振动，不考虑激振开始时的瞬态振动，谐响应分析的目的在于计算出结构在几种频率下的响应值（通常是位移）对频率的曲线，从而使设计人员能预测结构的持续性动力特性，验证设计是否能克服共振、疲劳以及其他受迫振动引起的有害效果。

2 谐响应分析的研究

2.1 设备模型的建立

针对门式刮板取料机设备见图1，采用计算机辅助分析软件ANSYS13.0 结构模块，结构模型的主要单元是BEAM189梁单元，质量点单元采用MASS21，钢丝绳用LINK8单元模拟，建立的三维网格化模型见图2。

图1 门式取料机设备

图2 门式取料机三维网格化模型

2.2 谐响应分析结果

当刮板取料机水平时候，在取料机头部施加500kg交变激励时，计算取料机头部(节点1536)沿Y方向，取料机悬挂位置(节点1537)沿Y方向，取料机机架吊钢丝绳位置(节点1354)沿Y方向及取料机门架头部(节点1381)沿X方向的谐响应状况。图3标明了计算位置的节点号码。

图3 取料机钢结构谐响应分析节点号

图4是取料机刮板头部(谐响应曲线UY_1536)沿Y方向，刮板机悬挂位置(谐响应曲线UY_1537)沿Y方向，取料机机架吊钢丝绳位置(谐响应曲线UY_1354)沿Y方向的谐响应结果。图5是取料机机架头部(谐响应曲线UX_1381)沿X方向的谐响应状况。

图4 刮板头部500kg交变激励时Y方向谐响应分析结果（阻尼设为0.025）

谐响应分析结果认为头部激振力在1.0Hz左右为危险，所以，取料机机构的设计上，应避开此振动频率，以预防设备发生共振的危害。

图5 刮板头部500kg交变激励时X方向谐响应分析结果（阻尼设为0.025）

3 结语

运用谐响应分析手段来研判共振的发生，克服共振以及其他受迫振动引起的有害效果，以达到设备的本质性安全，可以保证设备的安全运行，改善人对设备的操作环境，具有广阔的推广应用价值。

[1]王新敏.Ansys结构动力分析与应用［M］.北京：人民交通出版社，2014.

[2]GB/T 3811─2008 起重机设计规范［S］.

P315.9

A

1671-0711（2017）12（上）-0175-02