液壓磚機激振力計算方法及影響因素

孟祥猛

摘 要：現(xiàn)階段，我國機械領(lǐng)域普遍應(yīng)用的液壓磚機正以“自動化、規(guī)?；?、高精度”核心發(fā)展目標(biāo)前進。但是，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)我國當(dāng)前應(yīng)用的振動系統(tǒng)大多數(shù)運用的還是偏心式慣性振動，引起本身的結(jié)構(gòu)存在一定的缺陷或約束，因此，在一定程度上難以增強激振力?；诖朔N情況，該文在詳細地了解壓磚機振動系統(tǒng)的基本運行原理的基礎(chǔ)上，進一步設(shè)置液壓磚機的最優(yōu)的激振性能以及最佳的振動參數(shù)，且重點探討了選擇液壓磚機的激振方法，并針對性地提出了關(guān)于液壓磚機激振力的良好設(shè)計方案，并對其影響因素展開了細致的論述。

關(guān)鍵詞：液壓磚機 激振力 影響因素

中圖分類號：TU522.05 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0121-02

隨著21世紀互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)經(jīng)濟已經(jīng)在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)展迅速，實現(xiàn)制磚的自動化設(shè)計已經(jīng)成為了未來的主要發(fā)展趨勢之一。因此，在設(shè)計全自動制磚機時應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇液壓振動系統(tǒng)，從而分析以及研究液壓磚機中振動系統(tǒng)的運行原理，能夠準確地找出影響液壓磚機激振力的相關(guān)因素，并且依據(jù)振動系統(tǒng)的分析結(jié)論合理地選擇相應(yīng)的計算方法，進一步制定出液壓磚機振動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方案，進而為后期提高液壓磚機性能的研究提參考價值。

1 液壓磚機激振性能與最佳振動參數(shù)

制磚機在制造砌塊的過程中，其磚塊的成型強度和質(zhì)量很大程度上是由振動來解決的，其中，磚塊的振動密實的本質(zhì)就是將集料放置在模箱中，并使其發(fā)生流變液化，從而使得集料當(dāng)中的相關(guān)顆粒能夠再一次停留在穩(wěn)定位置并實現(xiàn)凝結(jié)的過程。所以，想要實現(xiàn)磚塊的密實，就得讓液壓磚機振動系統(tǒng)按照相應(yīng)的要求，進而產(chǎn)生相應(yīng)的液化振動參數(shù)。綜上所述，可知液壓磚機振動系統(tǒng)最佳的震動參數(shù)和具體的要求如下所示。

（1）穩(wěn)定振動：模箱進行振動時，因機身整體受到的振動力較小，所以能夠整機平穩(wěn)運行；（2）能夠生成較多不同類型的磚塊，包括高強磚塊在內(nèi)，所以，想讓頻率達到干硬性原料的相關(guān)要求，可以對頻率進行適當(dāng)調(diào)整，且振動調(diào)頻的總體范圍應(yīng)當(dāng)在50～90 Hz之間；（3）為使得集料不同直徑顆粒適應(yīng)于振動頻率的相關(guān)要求，故應(yīng)用復(fù)合振動；（4）振幅范圍：0.3～1.2 mm；（5）加速度值：15～20 g；（6）參振質(zhì)量：1 000 kg；（7）參數(shù)匹配關(guān)系：加速度和頻率的關(guān)系滿足a/f≈2。

在參考上述相關(guān)指標(biāo)后，液壓磚機要達到較高的振動頻率及較大的加速度，當(dāng)工作頻率比較穩(wěn)定時，振幅就是影響加速度數(shù)值的關(guān)鍵因素，所以，上述指標(biāo)的本質(zhì)目的就是系統(tǒng)在高頻振動的狀態(tài)下，進一步提高其振幅，而振幅的提高能夠影響到液壓磚機振動系統(tǒng)的性能，因此，在設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)將該因素考慮進去，從而實現(xiàn)以上相關(guān)指標(biāo)。

2 液壓磚機激振方式選擇

該文研究以及設(shè)計的液壓磚機振動系統(tǒng)要達到較大的振幅以及加速度和高頻的振動頻率，基于此，該項工作核心重點就是合理地選擇一種振動方式能滿足相應(yīng)的要求。

單質(zhì)體在圓周受迫的振動過程中，質(zhì)體在相應(yīng)的平面內(nèi)，會受到偏心質(zhì)量的重力、激振力、阻尼力以及彈性力的作用，并且在偏心質(zhì)量相關(guān)力的作用下，其質(zhì)體主要受到來自豎直方向和水平方向力的作用，而偏心圓周振動的發(fā)生就是因為在相應(yīng)平面內(nèi)傾斜橢圓受到的合成力的作用進而產(chǎn)生的一種運動。此種圓周慣性振動方式由于自身存在密實振動，因此在磚塊成型過程當(dāng)中往往會出現(xiàn)集料易分層、密實度不穩(wěn)定、開裂、表面麻面以及缺棱掉角等現(xiàn)象。所以，慣性圓周振動不是一種最佳的振動模式。

通常在低頻振動場合中應(yīng)優(yōu)先運用單質(zhì)體直線受迫振動，且該種振動模式不適用于高頻震動場合。在實際生產(chǎn)過程中，因設(shè)計的參數(shù)不合理，導(dǎo)致基礎(chǔ)與機架所受的力相較于外力要大，所以，在生產(chǎn)中機架部分會產(chǎn)生較大的振動，從而使得橫梁失功效。

3 液壓磚機激振力影響因素與確定

3.1 振動輸出源確定

詳細分析上文3種振動方式可以得知，慣性激振在一定程度上對受到結(jié)構(gòu)的相關(guān)約束，難以實現(xiàn)頻率的再次提升，而直線振動方式則能將相應(yīng)的激振力直接作用在被振對象上，并且對被振對象施加一個方向垂直向上的作用力，進而對振動密實過程起著積極的作用，液壓缸振動輸出作為最佳的直線振動的輸出元件，進一步將液壓振動方式作為液壓磚機的振動輸出源，且其振動方式為垂直定向振動。

3.2 工作模式確定

將液壓缸當(dāng)作液磚機的振動的輸出源，因其可以直接地與被振對象進行相連，且振動傳遞過程非常簡單，不用經(jīng)過其他相關(guān)的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，所以在模箱上直接將活塞桿進行固定，并將液壓磚機底座和油缸底板固定在一處，進而組裝成了具備模振形式的液壓磚機，從其機械基本構(gòu)造方面上來分析，其液壓缸的安裝過程非常簡單、快速，所以可以分別直接在模箱的兩側(cè)裝上一個液壓由缸，進而使其能夠?qū)崿F(xiàn)不同振動頻率的產(chǎn)生，這樣一來，復(fù)合頻率振動的模式就基本實現(xiàn)了，因此種振動方式產(chǎn)生的激振能量較大，所以可以產(chǎn)生高強度的磚塊。

3.3 振動方式確定

為了在現(xiàn)有具備液壓磚機模箱的振幅基礎(chǔ)上，實現(xiàn)進一步的提高，當(dāng)處于高頻狀態(tài)下，可以有效地應(yīng)用共振的方式來極大地提升振幅水平。根據(jù)上文的詳細分析，在較為詳細地了解線性振動系統(tǒng)相應(yīng)特征的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用共振方式進行工作時，其單質(zhì)體直線振動與圓周慣性振動模式均不適合該種方式，進而在現(xiàn)階段的條件下，難以提高振幅。而雙質(zhì)體振動方式能夠在模箱處于二階頻率狀態(tài)下進行共振工作，選取適當(dāng)?shù)母綦x彈簧能夠使模箱處于振動狀態(tài)時，進一步減弱對底座和機架振動力度，所以，在液壓磚機的激振方式的過程中選擇雙質(zhì)體振動方式較為合適。

3.4 調(diào)頻方式的確定

液壓磚機是一種具備一定代表性的受強迫振動的機械，其外部的激勵頻率能夠?qū)ο到y(tǒng)的振動頻率造成重大的影響，進一步確認將液壓缸當(dāng)作系統(tǒng)振動輸出源的基礎(chǔ)上，其液壓缸活塞的運動頻率能決定液壓磚機的頻率。并且液壓缸本身是無法產(chǎn)生振動的，只有將之與控制閥適當(dāng)?shù)剡M行配合，最終才可以獲得理想的振動頻率。閥控缸目前具有的調(diào)頻控制方式主要有以下兩種：即強制配流式和自動配流式等，其中，自動配流方式大約可以獲取75 Hz的高頻，現(xiàn)階段依然不具備相應(yīng)的措施來很好地保證其頻率穩(wěn)定性；但是應(yīng)用強制配流系統(tǒng)則能夠很好地保證其頻率的穩(wěn)定性，且強制配流的方式也具有兩種：即轉(zhuǎn)閥式與滑閥式配流，其中，滑閥式的頻率主要由壓力、流量、相互配合來決定，并且通常情況下其頻率要大于30 Hz。

4 結(jié)語

結(jié)合液壓磚機振動密實的理想條件來看，設(shè)計液壓磚機振動系統(tǒng)的整體解決方案為彈性力為分段非線性的雙質(zhì)體液壓振動系統(tǒng)。使用液壓振動是為了獲得的輸出激振力較大，同時垂直定向模振方式可以實現(xiàn)，以此使得在混凝土拌合物中，振動波可以較好地進行傳播，在垂直方向上，無水平振動分量使混凝土顆粒產(chǎn)生沉降，實現(xiàn)密實而不分層。而使用振動方式則是為了振動能量可以在模箱上集中，傳遞給機架和地基的振動幅值較小，實現(xiàn)振動高效平穩(wěn)。

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