（上海新建重型机械有限公司 上海 201405）
摘要：本文通过分析悬臂堆料机的悬臂部分在项目调试过程中产生振动的几个主要原因，依据堆料机研制和调试的工作经验和相关理论，提出了相应的解决方法。
关键词：堆料机；悬臂；振动
堆料机是重要的物料装卸设备，目前已广泛应用于大型露天矿、土方工程工地、储料场、仓库、发电厂、煤气厂和港口码头。堆料机悬臂结构是堆料机的重要组成部分，本文以我司φ80m 圆形堆取料机悬臂为例阐述堆料机悬臂产生振动的原因与处理方法，同时对其他类型的堆料机悬臂在运行中产生振动时采取的处理方法具有借鉴的意义。
1.堆料机悬臂振动现象的分析
堆料机在设备项目调试过程中经常出现悬臂以及支撑平台处于比较明显的振动状态。振动状态的出现说明设备上有若干振动源的存在。以我司φ80m 圆形堆料机的悬臂为例，在项目调试过程中发现设备上存在振动现象。经过分析查找，设备振源主要存在于以下几个位置： ① 悬臂重心点的变化；② 胶带机驱动滚筒装置产生的振源；③ 托辊偏心和径向跳动产生的振源；④ 胶带在运动过程中的起伏产生的振源。
1.1 悬臂重心点的变化
悬臂重心点在没有外界载荷状态下是处于相对平衡状态的，也就不会发生位移。而在实际设备运行过程中，悬臂在带料运行后设备的重心位移到悬臂侧，究其原因是在设备理论设计时设定悬臂空载和满载两种状态下分别处于回转中心的两侧，即在设备未带料的状态下，设备重心位于回转中心偏向配重侧，而设备带料后设备重心位移到悬臂侧。由于两者相对回转中心存在一种所谓的平衡，使得设备自身重量对基础原点产生一种拉压形式的交变载荷，因支撑点载荷的变化导致本身为弹性体的支撑局部应力和变形发生不断的变化。而如果设备重心始终位于悬臂一侧或配重一侧，任意一侧的载荷都可以看作是一种始终是压应力的变化，即应力曲线始终位于中性轴的一侧，在变化量占整体应力值较小比例的状态下，该振源对设备的影响有限，通过调整配重箱的重量改变悬臂重心点的位置即可解决问题。
1.2 悬臂的驱动滚筒装置产生的振源
驱动装置是悬臂胶带机运行的动力来源，同时也是悬臂机构上的重要振动源。产生振动的原因主要表现为驱动装置基座刚性不足、电机、减速器与基座固定不紧密，地脚螺栓存在松动现象、偶合器布置情况等。该机驱动采用单点浮动支撑结构：选择低速轴为空心轴的减速器，由于滚筒轴悬出较长，安装时滚筒轴插入减速器空心轴内，驱动系与减速器的部分重量作用于滚筒。滚筒的转动靠减速器传动，滚筒与减速器的连接采用胀紧套、花键、长键等形式。电机采用另外方法的单点固定，通过铰支、吊挂等结构与基础连接固定。这种结构具有结构简单、维修方便等特点。驱动装置采用单点浮动支撑是底部只保留一点支撑，将装置上面安装的减速器、电机等部件假设为外力，将装置的基座假设为简支梁，可见系统振动的强弱取决于简支梁刚性的大小。如果单点浮动支撑结构底部的支撑点，无误差准确时，理论上滚筒轴不承受剪力；但由于设备布置和制造因素，剪力的产生不可避免。
1.3 托辊偏心和径跳产生的振源
众所周知，在胶带机运行中噪声主要由托辊产生。托辊和滚筒一样，实际上也是偏心轮机构。如果现场运行时个别托辊径跳较大，严重影响胶带机运行，作为悬臂振动的一个重要振动源，除了更换托辊没有更好的办法。托辊相对于滚筒是很多个微小的振动源在同一振动频率下激励悬臂发生振动现象。托辊属于批量生产，在一台设备上应用量很多，按照GB10595标准，托辊应通过静平衡试验，托辊在没有外部载荷驱动下，不会因重心问题导致旋转。堆取料机上悬臂胶带机的托辊数量有几十个或上百个，不考虑打滑和托辊制造误差，托辊的振动频率是相同的。如果考虑打滑和制造误差，每个托辊的频率都有微小的差别。但在所有现场从来没有出现过托辊共振的现象，说明各托辊在运动中存在着相位的不同，甚至可以相互抵消，起到减振的作用。
1.4 胶带在运动过程中由起伏产生的振源
胶带在悬臂上运行，在宏观上可以认为胶带始终处于一种运行状态，在微分状态下，可以描述成胶带处于波浪起伏运行状态，在两个托辊间时由于自重的存在，在脱离承载托辊后，胶带向斜下方运行，达到一定程度后在接近前方的托辊前开始向斜上方运行。当位于托辊上方时胶带位于最高点。根据习惯布置，托辊间距基本上是相等的（缓冲部位和头尾部除外），这样每一个微小的胶带产生的振动频率也是相等的，特别是在托辊径跳不一致的状态下，胶带引起的振动很难相互抵消。胶带振动一方面是由系统的相互作用决定的，另一方面是弹性和纵向应力波，在开机和停机时应力波沿胶带产生。根据振动的形式，胶带振动可分为拍动振动和弹性振动两种形式，这两种振动形式在机械性质上有本质的不同。
2.悬臂产生振动的减振措施
堆料机悬臂上振动源相对很少，目前主要应用橡胶式的衬套式隔振器对驱动进行隔振。其作用机理是在振动源驱动装置与设备底座间加装橡胶形式的隔振动器，布置在单点浮动支承的铰点处。衬套式隔振器具有结构紧凑、性能稳定的特点可以同时承受水平和竖直两个方向的载荷，在实际应用上属于多自由度隔振系统，但以处理竖直方向的载荷和振动为主。对于托辊产生的振动由于其振幅小，目前基本不进行隔振处理，如果采取措施，也是在托辊横梁下部加装橡胶衬垫，进行隔振处理。对于滚筒的振动，目前一般采用包胶滚筒进行一定程度的隔振。
3.结论
堆料机悬臂振动产生的实际因素很多，依据以上堆料悬臂振动现象的分析及处理方法，通过现场对几个主要的振动源进行处理，采用增加配重调整了设备重心；改变驱动滚筒支架形式，应用橡胶式的衬套式隔振器对驱动进行隔振；对胶带进行张紧等措施，而对滚筒、托辊产生的振动更换了部分托辊的方法，改进后的堆料机悬臂振动现象大大减轻，在实际生产运行中稳定可靠，满足了水泥生产工艺上的要求。以上措施在实际中的应用证明了对堆料悬臂振动机理的分析及处理方法的可行性，以期延长堆取料机使用寿命，提升了堆取料机工作效率和工作的稳定性、安全性。
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作者简介：上海新建重型机械有限公司 机械设计 周华 邮编：201405
论文作者:周华
论文发表刊物:《科技研究》2018年10期
论文发表时间:2019/1/4
标签：悬臂论文; 托辊论文; 滚筒论文; 料机论文; 胶带论文; 设备论文; 单点论文; 《科技研究》2018年10期论文;