对冲击破碎机械工作机构撞击中心的分析

2019-07-24刘守瑞

商品与质量 2019年16期

关键词：刚体质心角速度

刘守瑞

徐州徐工矿业机械有限公司江苏徐州 221000

1 撞击中心的定义

为了避免碰撞作业中机器产生的大碰撞力造成的损坏，对碰撞过程中刚体旋转的冲击冲击进行综合分析，如图1所示。碰撞体撞击中心关于固定轴旋转的重要定义和公式

式中：M、Jo分别为刚体质量和绕O点的转动惯量；a为定轴到质心C的距离；l为定轴到撞击中心的距离。

式（1）表示：当外部冲击脉冲S作用在物体对称平面的冲击中心K上并且垂直于连接支点O和质心C的线时，在支点处不会产生碰撞冲击。如果我们从节能的角度分析旋转体绕固定轴的冲动，不难得出结论，当冲击点偏离冲击中心时，在受影响的过程中最大的影响将会损失到支点[1]。

图1 转动碰撞体受冲量分析

因此，冲击中心在机械设计方面非常重要，无论是在节能，强度，使用寿命还是安全性方面。通过对冲击、破碎、碰撞等相关机械的研究发现，这些机械工作机构中的冲击体（锤或锤）在工作过程中围绕运动轴旋转。

2 刚体绕动轴和定轴运动的碰撞方程

对于一般的碰撞方程来说，都采用的是碰撞的原理来进行下结论的，在整个机构中的位置来了解刚体绕轴和固定轴的碰撞。找到刚体和刚体绕轴线的旋转。从运动学可知，刚体的平面运动可以分解为刚体的平移和旋转，因此，在平面的运动中，有一种特殊的表现形式是平行的移动，在这就会以旋转的方式移动。从图1和图2可以很容易地看出，体现钢体绕轴和固定轴运动最大的特点就是平面运动的钢体的移动，表现的非常的明显。因此，可以进行相关转换。

根据动量定理、动量定理、脉冲定义和质点系相对质心碰撞问题的两点简化，不难得到动量定理和脉冲定理。相对质心。根据力矩计算定理和相对质心脉冲定理，得到了研究平面运动中刚体碰撞的方程。

根据刚体在平面内运动的碰撞方程，可以分析碰撞过程中刚体绕轴和固定轴的碰撞中心。通过上面的方程式进行研究分析得知，可以看出钢体的碰撞的前期和后期的变化的影响因素是质心速度和角速度有这很大的关系，从图中可得知质心速度的方向是由钢体速度的快慢来决定的，角速度的的方向也如此。研究清楚整个的系统，最终的目的就是要了解清楚质心的速度和角速度的变化[2]。

3 刚体绕动轴转动的运动分析

为了分析刚体绕轴和固定轴的运动，应研究刚体和主刚体，并通过销将刚体连接到主刚体上。当主刚体用于平面运动时，刚体在移动时相对于主销体旋转，如图3所示。固定坐标Oxy和两个平移坐标O'x'y'，O“x分别建立“y”。主刚体上的O'速度为VO'，与O'y'轴的角度为α。主刚体相对于平移坐标Ox的角位移'y'为β，角速度为β·；刚体相对平移坐标O''x''''的角位移为φ，角速度为φ·；刚体相对于主体刚体角位移是θ，相对角速度是θ·。那么φ·是刚体的绝对角速度，主刚体的绝对角速度和准直体相对于刚体的角速度。主体刚体下列关系

φ=β·+θ·或φ=β+θ（3）

由图 2可以看出，若已知 O'O"=r、O"C=a，根据速度分析可得销轴中心O"的速度的一般关系式为VO"×=VO'sinα+rβ·cosβVO"y=VO'cosα-rβ·sinβ

图2 绕动轴转动碰撞体速度分析

4 工作机构撞击中心的位置确定

现在研究与轨道轴（销O'）一起旋转的刚体，并且分析碰撞期间的所有冲击脉冲。当它受到外部冲击脉冲S时，刚性体与移动轴同时发生。碰撞，移动轴对刚体产生的防碰撞脉冲是SO''x和SO''y，如图4所示，所采用的坐标与图3中的坐标相同。由公式（2）和图4表示的几何尺寸和脉冲可以通过以下等式获得

由于碰撞过程非常短，因此碰撞开始和结束时物体的位置基本不变，因此物体的位移可以忽略不计。

通过对上述三种情况的分析，可以得出结论：在碰撞过程中，六种情况下，连接到轴销的主刚体的刚体具有碰撞中心。特别是对于第三种情况的分析，刚体速度和角速度两个主要参数被转换为0。验证表明该分析方法是正确的。无论刚体如何相对于主刚体运动，只要刚体质心的速度垂直于连接销和质心的直线，并且平行于外部碰撞脉冲，刚体就具有刚体。影响的中心在这个位置；无论是相对于主刚体运动的刚体，还是轨道运动轴和固定轴旋转的刚体，如果在某一位置有冲击中心，从刚性销到冲击中心的距离可以用以下公式表示：公式（1）；如果在某一位置有碰撞中心，作用在刚体上的脉冲只影响刚体的质心速度和角速度，而不影响刚体的质心速度和角速度[3]。