全 文 ：第 wt卷 第 y期
u s s x年 tt 月
林 业 科 学
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‘²√ qou s s x
国产人造板宽带砂光机功率谱密度和试验模态分析
王 正 朱典想
k南京林业大学 南京 utssvzl
摘 要 } 以国产 …uu|型四 四砂架人造板双面宽带砂光机为研究对象 o从易产生横纹缺陷入手 o对其砂架部件 !
整机等分别采用试验模态分析k∞ „l及功率谱密度法k°≥⁄l来开展振动动态特性研究 ∀在模态试验中 o采取测量
点固定 !改变激振点的跑点测量方法 o得到固定测量点对各激振点频响函数 o并应用 ≥Œ≥’频响函数识别法 o通过频
响函数曲线拟合来完成模态参数识别 o获到典型的整机 !砂架部件的频响函数图和接触辊的二阶振型图 ∀通过 °≥⁄
分析 o获得砂光机的 °≥⁄图谱和激励频率等 ∀
关键词 }试验模态分析 ~功率谱密度 ~宽带砂光机 ~动态设计 ~频响函数 ~模态参数
中图分类号 }ׅxvx 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussxlsy p stvu p sy
收稿日期 }ussw p su p uv ∀
ΕΜΑ ανδ ΠΣ∆ οφ ∆οµεστιχ Ωιδε Βελτ Σανδερ Αππλιχατιον ιν Ωοοδ Βασεδ ΠανελΙνδυστρψ
• ¤±ª«¨ ±ª «∏⁄¬¤±¬¬¤±ª
k Νανϕινγ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Νανϕινγ utssvzl
Αβστραχτ } ׫¨ ·«¨¶¬¶·²²® º¬§¨ ¥¨ ·¯¶¤±§¨µ¶o¥¨ ·¯¶©²∏µ©¨ ·¨º¬§¨ o·º²¶¬§¨¶¥¨ ·¯¶o°²§¨¯ …uu| o°¤§¨ ¬± ≤«¬±¤o¤¶¶·∏§¼¬±ª
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Κεψ ωορδσ} ¬¨³¨µ¬°¨ ±·¤¯ °²§¤¯ ¤±¤¯¼¶¬¶k∞„l ~ ³²º¨ µ¶³¨¦·µ∏° §¨±¶¬·¼k°≥⁄l ~ º¬§¨ ¥¨ ·¯¶¤±§¨µ~ §¼±¤°¬¦ §¨¶¬ª±~
©µ¨ ∏´¨±¦¼ µ¨¶³²±¶¨ ©∏±¦·¬²±~°²§¤¯ ³¤µ¤°¨ ·¨µ
近代工程技术 o尤其是航空 !航天 !海洋工程等技术的飞速发展 o促进振动工程技术迅猛发展及广泛应用
k陶俊强 ousstl ∀模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法 o是系统辨识方法在工程振动领域中
的应用k胡海岩等 oussul ∀试验模志分析k∞„l及功率谱密度法k°≥⁄l技术作为振动工程理论的一个重要分
支 o其可靠的试验结果已成为产品性能评估的有效标准 ∀围绕其结果开展的各种结构动态设计 !故障诊断和
状态监测中的方法 o使得模态分析的结果成为结构设计的重要依据k张令弥 ot||ul ∀
鉴于木材行业一直是砂带磨削机械的大用户 o近年来国内诸多砂光机制造厂家已清醒地认识到 o其机械
设备的振动情况关系到被加工件的精度 !设备寿命 !生产率等技术质量指标和经济指标 o为此应着力开展机
械动态特性结构设计这项尤为重要的技术工作 ∀振动量是反映宽带式砂光机运行状态好坏的敏感物理量 o
振动故障的原因千变万化 ∀本文通过对国产 …uu|型四 四砂架人造板双面宽带砂光机k图 tl的砂架部件 !
整机分别采用试验模态分析k∞„l及功率谱密度法k°≥⁄l来开展振动动态特性研究 ∀
t 试验模态分析理论
在工程中 o线性振动系统的运动微分方程式为 }
≈ Μ ¾&ξÀ n ≈ Χ ¾¾ξÀ n ≈ Κ ¾ξÀ € ¾φkτlÀ ktl
其中 }≈ Μ 为质量矩阵k ν ≅ νl o正定矩阵 ~≈ Κ 为刚度矩阵k ν ≅ νl o半正定矩阵 ~≈ Χ 为阻尼矩阵k ν ≅ νl o半
图 t …uu|型四 四砂架人造板双面宽带式砂光机主视图
ƒ¬ªqt ¤¬± √¬¨º §µ¤º¬±ª·²¤ º¬§¨ ¥¨ ·¯¶¤±§¨µº¬·« °²§¨¯ …uu| !©²∏µ©¨ ·¨¬± º¬§·«
¤±§©²∏µªµ¬±§¶«¨ ©¯¬±¬·¶¶·µ∏¦·∏µ¨ ¬±·«¨ ¤µ·¬©¬¦¬¤¯ ³¤±¨ ¯¬±§∏¶·µ¼
t1 下机架 …¨ ²¯º ·«¨ ¶«¨ ©¯²©°¤¦«¬±¨ ~u1 下粗砂辊 …¨ ²¯º·«¨ ¦²¤µ¶¨ ªµ¬·µ²¯¯¨µ~v1油
缸 ׫¨ ²¬¯ √¤·~w1 限板装置 ׫¨ ¬¯°¬·¨§¥²¤µ§§¨√¬¦¨ ~x1 上粗砂辊 ˜³·«¨ ¦²¤µ¶¨ ªµ¬·
µ²¯¯¨µ~y1 厚度调节 ׫¨ ·«¬¦®±¨ ¶¶µ¨ª∏¯¤·¬±ª~z1 上机架 ˜³·«¨ ¶«¨ ©¯ ²© °¤¦«¬±¨ ~
{1 张紧辊 ׫¨ ·¬ª«·¨±µ²¯¯¨µ~|1 摆动气缸 ׫¨ ¶º¬±ª ª¤¶√¤·~ts1 锁紧手柄 ׫¨
«¤±§¯¨ ²¯¦®¨ §·¬ª«·~tt1 反向压力辊 ׫¨ µ¨√¨ µ¶¨§·«¨ ¶·µ¨¶¶µ²¯¯¨µ~tu1 磨垫 Šµ¬±§
³¬¯¯²º ~tv1上输送辊 ˜³·«¨ ©¨ §¨¬±ªµ²¯¯¨µ~tw1 导向辊 ׫¨ ª∏¬§¬±ªµ²¯¯¨µ~tx1 下输
送辊 …¨ ²¯º·«¨ ©¨ §¨¬±ªµ²¯¯¨µ~ty1清扫出料辊 ׫¨ µ²¯¯¨µ²©·«¨ ¦¯ ¤¨µ¬±ª¤±§¦²°¨²∏·
¶·∏©©~uv1 主吸尘口 ¤¬± °²∏·«©²µ¤¥¶²µ¥¬±ª§¬µ·~uw1导板 ׫¨ ª∏¬§¬±ª¥²¤µ§q
正定矩阵 ~&ξ为加速度矩阵k ν ≅ tl ~¾¾ξÀ为速
度向量k ν ≅ tl ~¾ξkτlÀ为位移向量k ν ≅ tl ~
¾φkτlÀ为激励力向量k ν ≅ tl ∀式中 ν 表示
自由度k应怀樵 oussul ∀
一个多自由度系统的传递函数可展开
成多个单自由度系统传递函数的线性迭加 o
这是模态分析的核心 ∀ ν阶系统传递函数矩
阵的模态迭加式为 }
Ηkσl € Ε
ν
ρ€ t
<ρ<Τρ
µρσu n χρσ n κρ kul
式中 }<ρ为第 ρ阶模态下的振型向量 ∀当为
无阻尼和比例阻尼系统时 o<ρ 为实数 ~当为
结构阻尼和一般粘性阻尼系统时 o<ρ 为复
数 ∀
频响函数是模态参数识别的基础 ∀系
统的频率响应函数矩阵 Ηk Ξl模态展开式
为 }
Ηιϕk Ξl € Ξιk ΞlΦϕk Ξl
€ Ε
ν
ρ€ t
<ρι<ρϕ
µρ≈k Ξuρ p Ξul n ϕuΝρΞρΞ  kvl
式中 }<ρι !<ρϕ为第 ρ阶模态下 ι !ϕ点处的振
型 oµρ为模态质量 oΝρ为模态阻尼比 oΞρ 为第 ρ阶的自振频率k胡海岩等 oussul oΞuρ € κρµρ oΝρ €
χρ
u µρΞρk汤姆
逊 ot|{sl ∀当 Φι €¾µρ≈k Ξuρ p Ξul n ϕuΝρΞρΞ Àp t时 o则
Ηk Ξl € Ε
µ
ι € t
Φι
σ σ σ σ
<νιkwl
频响函数中的矩阵第 λ行第 π列的元素 Ηλι € Ε
µ
ι € t
Φι<λι<πι o其意义为在第 π个自由度激励 !第 λ个测点上
测量的频响函数 ∀由这个传递函数矩阵可知 o如果经过导纳测量得到了传递函数的任一列k如第 ϕ列l }
¾ΗϕÀ € Ε
µ
ι € t
Φι<ϕι¾则包含了模态矩阵的全部信息k傅志方 ousssl ∀鉴于此 o测量其某一行或某一列就可获得砂光机各阶模态频
率 !阻尼及模态振型k曹树谦等 ousstl ∀
u 试验设备与测试方法
211 测试样机及地点
表 t为本样机的主要技术参数 o试验地点为江苏省灌南县捷达木业有限公司 ⁄ƒ生产线的现场 ∀
212 测试仪器
„ª¬¯¨ ±·vxyzs动态信号分析仪k内含恒流源l ~‹° vus工作站 ~°≤… vs{…su Œ≤°加速度传感器 ~质量为 u ®ª
的 °≤… ≥°usx力锤 o质量为 x ®ª的 °≤… Œ÷Œ∞力锤k内含Œ≤°力传感器l ~≥≥公司 ≥„≥模态分析软件  ’⁄∞
v1s ≥∞o本软件包能适合本样机的几何特征 o可设置多种坐标系 o划分为多个子结构 o具有多种拟合方法 o并
vvt 第 y期 王 正等 }国产人造板宽带砂光机功率谱密度和试验模态分析
能将结构的模态振动在屏幕上三维实时动画等功能 ∀
表 1 Β229 型人造板宽带砂光机主要技术参数
Ταβ .1 Μαιν τεχηνολογιχαλ παραµετερ οφ τηε ωιδε βελτ σανδερ , µ οδελ Β229 ιν αρτιφιχιαλ πανελινδυστρψ
砂架数量
‘∏°¥¨µ²©
·«¨ ªµ¬±§¶«¨ ©¯
成品厚度范围
•¤±ª¨ ²©·«¨
©¬±¬¶«¨ §³µ²§∏¦·
·«¬¦®Π°°
加工精度
¤¦«¬±¬±ª
³µ¨¦¬¶¬²±Π°°
砂带速度
≥¤±§¥¨ ·¯µ¤·¨Π
k°#¶ptl
送料速度
⁄¨ ¬¯√¨ µ¬±ª
°¤·¨µ¬¤¯ µ¤·¨Π
k°#°¬±p tl
质量
• ¬¨ª«·Π·
砂架主电机功率
Ž¨¼ °²·²µ³²º µ¨
²±·«¨ ªµ¬±§
¶«¨ ©¯Π®•
w u1x ∗ ws ? s1t uy w ∗ uw uz zx ≅ u ~xx ≅ u
图 u 试验系统框图
ƒ¬ªqu × ¶¨·¬±ª¶¼¶·¨° ©µ¤°¨§¬¤ªµ¤°
213 测试系统框图
见图 u ∀
214 测试点布置
首先确定拾振点的位置 o然后确定敲击点
的数目 !方向和每一个敲击点的位置 ∀
u1w1t 砂架部件 对砂架部件中的接触辊 !
导向辊 !轴承座等应进行激振点及传感器的布
置 ∀在总长为 t1w °的接触辊与导向辊的轴
向上布置 ts等分点 o采用 ≥Œ≥’ 法测试 ∀图 v
为接触辊的激振点与传感器布置图 ot !u ,ts
数字符号代表具体等分位置 ∀
图 v 接触辊激振点与传感器布置图
ƒ¬ªqv ¤¼²∏·§µ¤º¬±ª²©·«¨ ¬¨¦¬·¬±ª√¬¥µ¤·¬²±
§²·¶¤±§¤·µ¤±¶§∏¦¨µ²±·«¨ ·²∏¦«µ²¯¯¨µ
u1w1u 机架 传感器布置在前后轴承座上 o
通过上机架激励 o获得整机响应 ∀
215 测试方法
本试验采用简便可行的锤击激振 !单个加速度计拾振的单输入单输出
法获得系统的频响函数 o即分别在各激振点进行多次锤击 o在响应点k图 v
中 |号点l测得加速度响应信号 o求得固定响应点与各激励点的频响函数 ∀
u1x1t 采用锤击激振法的目的 受试件空间限制 o减少激振器的附加刚
度和附加质量对试验结果的影响 o节省时间 ∀
图 w 上机架 ƒ o后轴承座 • 放大 x倍的幅频曲线图
ƒ¬ªqw ƒ¬√¨·¬°¨ ¶·«¨ ¤°³¯¬·∏§¨p©µ¨ ∏´¨ ±¦¼ ¦∏µ√¨ §µ¤º¬±ª©²µ¦¨§
·²²√¨ µ·«¨ ¶¤±§¨µ©µ¤°¨¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·²¥¤¦®¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤·
u1x1u 力锤的选择 根据样机的分析频率带较宽的特
点 o通过对比试验 o对本样机的砂架部件和上机架分别采
用 u ®ª和 x ®ª的力锤进行激励 o以确保试验结果可靠 ∀
本试验选择了刚度适中的锤头 o试验表明 o锤击激振法的
选择是合适的 ∀
按图 u连接测试仪器经试验获得频响函数 ∀用力锤
激振 o力锤上的力传感器感受力信号 o该信号进入 „ª¬¯¨ ±·
vxyzs的 „通道 o加速度传感器测量加速度响应 o该信号
进入 ‹°vxyu„的 …通道 o再由 „ª¬¯¨ ±·vxyzs采集与分析 o
得到各激振点对该测量点的频响函数 ∀
在砂光机静止状态下 o对机架及砂架中的导向辊 !张
紧辊等进行激振试验 ∀测试时 o用力锤敲击砂光机上的
某一点 o激发机床振动k俞启灏 ousstl o所采集的信号经计算机处理后得到其频响函数实测曲线 ∀
v 模态试验结果
311 典型的频响函数图
上机架 ƒ o后轴承座 • 放大 x倍的幅频曲线见图 w ∀整机的激励kƒl与前 !后轴承座响应k• l基本情况见
表 u ∀
wvt 林 业 科 学 wt卷
表 2 上机架的激励与前后轴承座响应基本情况表
Ταβ .2 Βασιχ χιρχσλιστ φορχεδ το τηε υπ σανδερ φραµε ανδ ρεσπονσε το φορωαρδ ανδ βαχκ αξλετρεε σεατσ
测点名称 ‘¤°¨ ²©·«¨ °¨ ¤¶∏µ¬±ª§²· 主要频率分量 ׫¨ «¨©·²© °¤¬±©µ¨ ∏´¨ ±¦¼Π‹½
上机架 ƒ o前轴承座 •
ƒ²µ¦¨§·²·«¨ ∏³¶¤±§¨µ©µ¤°¨¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·²©²µº¤µ§¤±§©µ²±·¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤·¶ uy1x ~v{1s ~y|1x
上机架 ƒ o后轴承座 •
ƒ²µ¦¨§·²·«¨ ∏³¶¤±§¨µ©µ¤°¨ ¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·²©²µº¤µ§¤±§¥¤¦®¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤·¶ uy1x ~v{1s ~y|1x
上机架 ƒ o后轴承座 • k放大谱l
ƒ²µ¦¨§·²·«¨ ∏³¶¤±§¨µ©µ¤°¨ ¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·²©²µº¤µ§¤±§¥¤¦®¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤·¶k½²²° ²∏·¶³¨¦·µ∏°l uy1x ~v{1s ~y|1x
312 砂架部件的幅频曲线谱
轴承座与接触辊的激励kƒl与响应k• l基本情况见表 v ∀轴承座与接触辊幅频曲线见图 x !y ∀
表 3 轴承座与接触辊的激励与响应基本情况表
Ταβ .3 Βασιχ χιρχσλιστ ωιτη εξχιτατιον ανδ ρεσπονσε το τηε αξλετρεε σεατσ ανδ τηε τουχη ρολλερ
测点名称 ‘¤°¨²©·«¨ °¨ ¤¶∏µ¬±ª§²· 文件名 ƒ¬¯¨ ±¤°¨ 主要频率分量 ׫¨ «¨©·²© °¤¬±©µ¨ ∏´¨ ±¦¼Π‹½
前轴承座 ƒ o前轴承座 •
ƒ²µ¦¨§·²·«¨ ©µ²±·¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤·¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·²·«¨ ©µ²±·¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤· ¥t ts{1ss ~twt1xs
后轴承座 ƒ o前轴承座 •
ƒ²µ¦¨§·²·«¨ ¥¤¦®¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤·¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·²·«¨ ©µ²±·¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤· ¥u ts{1ss ~twu1ss ~tyv1ss
前轴承座 ƒ o后轴承座 •
ƒ²µ¦¨§·²·«¨ ©µ²±·¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤·¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·²·«¨ ¥¤¦®¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤· ¥v tz{1ss ~uut1ss ~vss1ss
接触辊第 w点 ƒ o第 t点 •
ƒ²µ¦¨§·²·«¨ w·« §²·¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·²·«¨ t¶·§²·¬±·«¨ ·²∏¦«¬±ªµ²¯¯¨µ ¤¥t wx1ss ~w{1ux ~{v1ux
接触辊第 w点 ƒ o第 u点 •
ƒ²µ¦¨§·²·«¨ w·« §²·¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·²·«¨ u±§§²·¬±·«¨ ·²∏¦«¬±ªµ²¯¯¨µ ¤¥u wx1ss ~w{1ux ~{v1ux
图 x 前轴承座 ƒ o前轴承座 • 幅频曲线图
ƒ¬ªqx ׫¨ ¤°³¯¬·∏§¨2©µ¨ ∏´¨ ±¦¼ ¦∏µ√¨§µ¤º¬±ª©²µ¦¨§·²·«¨ ©µ²±·
¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤·¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·²·«¨ ©µ²±·¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤·
图 y 接触辊第 w点 ƒ o第 u点 • 幅频曲线图
ƒ¬ªqy ׫¨ ¤°³¯¬·∏§¨2©µ¨ ∏´¨ ±¦¼ ¦∏µ√¨§µ¤º¬±ª©²µ¦¨§·²·«¨
w·« §²·¤±§µ¨¶³²±¶¨ ·²·«¨ u±§§²·¬±·«¨ ·²∏¦«¬±ªµ²¯¯¨µ
313 模态参数
模态参数见表 x ∀
表 5 模态固有频率表
Ταβ .5 Τηελιστ οφ τηειµ µ ανενχε φρεθυενχψ ωιτη µ οδε φορµ
测试物体名称
׫¨ ±¤°¨²©·¨¶·¬±ª²¥­¨¦·
模态阶数
•¤±® ±∏°¥¨µº¬·« °²§¨ ©²µ°
模态固有频率
׫¨ ¬°°¤±¨ ±¦¨ ©µ¨ ∏´¨ ±¦¼ º¬·« °²§¨ ©²µ°Π‹½
模态阻尼比
⁄¤°³µ¤·¬² º¬·« °²§¨ ©²µ°Πh
导向辊 Š∏¬§¬±ªµ²¯¯¨µ 第 t阶 ׫¨ ©¬µ¶·µ¤±® twv1vs t1{|
导向辊 Š∏¬§¬±ªµ²¯¯¨µ 第 u阶 ׫¨ ¶¨¦²±§µ¤±® u{v1ts u1ts
接触辊 ײ∏¦«¬±ªµ²¯¯¨µ 第 t阶 ׫¨ ©¬µ¶·µ¤±® wx1ss t1ws
接触辊 ײ∏¦«¬±ªµ²¯¯¨µ 第 u阶 ׫¨ ¶¨¦²±§µ¤±® {v1ux t1|s
整机 • «²¯¨ °¤¦«¬±¨ 第 t阶 ׫¨ ©¬µ¶·µ¤±® uy1xs x1ts
整机 • «²¯¨ °¤¦«¬±¨ 第 u阶 ׫¨ ¶¨¦²±§µ¤±® v{1ts u1ws
xvt 第 y期 王 正等 }国产人造板宽带砂光机功率谱密度和试验模态分析
314 二阶模态振型图
第 t阶模态振型图见图 z o第 u阶模态振型图见图 { ∀
图 z 接触辊第 t阶模态振型图k固有频率 wx1ss ‹½o阻尼比 t1wsh l
ƒ¬ªqz ׫¨ ©¬µ¶·¶·¨³¶°²§¨ ¶«¤³¨ §µ¤º¬±ª·²·²∏¦«¬±ªµ²¯¯¨µ
kƒµ¨´qwx1s ‹½o⁄¤°³t1w h l
w 功率谱密度k°≥⁄l测量
°≥⁄反映随机振动的频率特性 ∀ °≥⁄函数是
以包络线内的瞬时振动频率为中心频率的 o其形
状类似一个尖脉冲 ∀通过对响应信号k输出l的自
功率谱密度分析 o就可以确定激励k输入l信号的
图 { 接触辊第 u阶模态振型图k固有频率 {v1ux ‹½o阻尼比 t1|h l
ƒ¬ªq{ ׫¨ ¶¨¦²±§¶·¨³¶°²§¨ ¶«¤³¨ §µ¤º¬±ª·²·²∏¦«¬±ªµ²¯¯¨µ
kƒµ¨´q{v1ux ‹½o⁄¤°³t1| h l
频率成分等 ∀因此 o当测量 …uu|型四 人造板宽
带式砂光机的加速度响应自功率谱密度后 o就获
得了该系统的输出特征 o其模态参数反映了该系
统的动态特性k柯拉科特 ot|{vl ∀
从整体角度分析 o本测试样机在 u种状态下
的功率谱密度k°≥⁄l的主要频率分量情况见表 y ∀
¦t1¤¶¦!¦t¤q¤¶¦!¦v1¤¶¦!¦u1¤¶¦!¦u¤q¤¶¦和 ¦u¥q¤¶¦
分别表示 y种情形的 °≥⁄曲线图谱文件名 ∀显而易见 o当本砂光机的固有频率与表 y中的主要频率分量产
生耦合时 o易发生共振现象 o导致 ⁄ƒ产生横纹等缺陷 ∀
表 6 功率谱密度(ΠΣ∆)的主要频率分量
Ταβ . 6 Τηε ηεφτ λιστ οφ µ αιν φρεθυενχψ ωιτη ποωερ σπεχτρυµ δενσιτψ
测点位置  ¤¨¶∏µ¬±ª§²·³²¶¬·¬²± 文件名 ƒ¬¯¨ ±¤°¨ 工作状态 • ²µ®¬±ª¶·¤·¨ 主要模态频率分量 ׫¨ «¨©·²© °¤¬±©µ¨ ∏´¨ ±¦¼Π‹½
前轴承座 ׫¨ ©µ²±·¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤· ¦t 不磨削 ⁄ƒ ‘²ªµ¬±§·² ⁄ƒ ux1s ~u|1x ~xv1x ~{|1s ~ts{1s ~tyt1x
前轴承座 ׫¨ ©µ²±·¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤· ¦t¤ 磨削 ⁄ƒ Šµ¬±§·² ⁄ƒ ux1s ~u|1x ~xs ~xv1x ~x|1x ~{|1s ~tss1s ~ts{1s
后轴承座 ׫¨ ¥¤¦®¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤· ¦u¤ 不磨削 ⁄ƒ ‘²ªµ¬±§·² ⁄ƒ ux1s ~u|1{ ~xs1ux ~xv1z ~x|1{ ~tss1s ~ts{1s
后轴承座 ׫¨ ¥¤¦®¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤· ¦u¥ 磨削 ⁄ƒ Šµ¬±§·² ⁄ƒ ux1s ~u|1{ ~wu1x ~xs1s ~xv1x ~x|1x ~tss1s ~ts{1s
电机座 ׫¨ °²·²µ¶¨¤· ¦v 不磨削 ⁄ƒ ‘²ªµ¬±§·² ⁄ƒ ux1s ~u|1{ ~xs1s ~xv1z ~x|1x ~tss1s
以下选用 ¦t¤o¦u¤o¦v三张 °≥⁄图谱k图 | ∗ ttl ∀
图 | 前轴承座负载时 °≥⁄图
ƒ¬ªq| °≥⁄§µ¤º¬±ª²©·«¨ ©µ²±·¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤·º«¬¦«¬¶ ²¯¤§¨§
图 ts 后轴承座负载时 °≥⁄图
ƒ¬ªqts °≥⁄ §µ¤º¬±ª²©·«¨ ¥¤¦®¤¬¯ ·¨µ¨¨¶¨¤·º«¬¦«¬¶ ²¯¤§¨§
x 结论与建议
511 对现场 3批 8张 Μ∆Φ产生横纹质量缺陷等综合情况的分析与结论
本样机的接触辊直径 δ € s1vwx ° !砂带线速度 ϖ线 € uz °#¶pt o得出电机转速 }ν € ϖ线ΠΠδ € kuz ≅ yslΠ
kv1tw ≅ s1vwxl € t w|x1wv µ#°¬±pt Υux µ#¶pt ∀由此推论 }在整机的运行中 o确实有 t阶激励频率为 ux ‹½的
振源k驱动电机l ∀通过对现场 v批 {张具有横纹缺陷的 tu °° ⁄ƒ产品测量后 o得出平均横纹节距值 € utz
°°k表 zl ∀
表 7 8 张有横纹缺陷的 Μ∆Φ成品的测量数据表
Ταβ .7 Μεασυρινγ δατα λιστ οφ τηε ειγητ πιεχεσ οφ Μ∆Φ προδυχτιον ωηιχη ηαϖε ηοριζονταλλινεσ οβϕεχτιονσ
次数 ⁄¨ ªµ¨¨ t u v w x y z { tν Ε
ν
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yvt 林 业 科 学 wt卷
图 tt 负载时电机座 °≥⁄图
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为此 o再根据 σ € utz °°#kus 格lpt € ts1{x °°#
格 p t !ϖ送 € tz °#°¬±pt € u{v1vv °°#¶pt进行计算 o求得该
横纹频率为 φ€ ϖ送Πσ€ u{v1vvΠts1{x € uy1tt ‹½∀
显而易见 o正是由于砂架驱动电机的激励频率kux
‹½l与整机的第 t阶固有频率kuy1xs ‹½l产生耦合k处于
半功率带宽范围内l而形成 ⁄ƒ板的横纹缺陷结果 o即其
为导致共振现象的主要原因 ∀
本试验得出 ⁄ƒ的产品横纹波动频率约为 ux ‹½k进
板速度 ϖ送 € ty1tz °#°¬±pt € u{v1vv °°#¶ptl ∀由于砂光
机整体系统的第 t阶固有频率为 uy1x ‹½k阻尼比 x1t h l o
显然该阶固有频率 uy1x ‹½将与驱动电机的激励频率 ux
‹½产生耦合 o形成共振现象k蒋建国 oussvl ∀这是导致产品产生横纹等质量缺陷的主要原因 ∀
由于驱动电机或砂辊等在运转时产生的动不平衡等原因所造成的激励力的主要频率分量为 ux ‹½和
u|1x ‹½~而导向辊的第 t阶固有频率为 twv1v ‹½o接触辊的第 t阶固有频率为 wx1s ‹½∀因此 o上述频率不会
与激励频率kux ‹½或 u| ‹½l产生耦合形成共振现象 ∀
从试验条件下的环境振源考虑 o本砂光机附近有裁边机 !铺装机等机器存在 ~但相对而言 o其振动量较
小 o传递过来的激励能量对经过隔振处理过的砂光机基础而言 o可以忽略不计其能量 o不会引起共振现象 ∀
512 对人造板宽带砂光机进行结构设计的主要建议
对砂光机系统而言 o在做好结构静态设计 o包括加强对整机安装 !校试及张紧辊 !接触辊和导向辊件的动
平衡等项目的技术工作的基础上 o还应积极采用模态试验等多种方法进行结构动态特性设计工作 o为此提出
w点建议 }
tl在符合工艺要求的前提下 o对其驱动电机进行功率调整 o通过改变其电机的转速来优化设计工作 ∀
ul采用结构动态设计中的灵敏度分析法作为主要修改手段 ∀鉴于本样机的客观复杂性的特点 o建议今
后可改变某阶模态振型中变形较大部位k敏感部位l对应的质量 !刚度或阻尼参数值 ∀因为它们对该阶振型
的影响都较大 o将获得较大的特征值灵敏度和特征矢量灵敏度k萧龙翔 ot||tl ∀对本砂光机系统而言 o建议
通过模态分析软件来改变其刚度 κ和质量 µ 来改变其总体固有频率 o使其第 t阶 !第 u阶的固有频率避开激
励频率kux ‹½和 u| ‹½l等 ∀
vl在今后设计过程中 o采用可承受重载的回火钢框架或混合矿石铸造的框架机构 o达到高减振效果k刘
兵山 oussvl ∀
wl考虑环境振源可能带来的振动影响 o如设置防振沟等 ∀
参 考 文 献
曹树谦 o张文德 o萧龙翔 qusst q振动结构模态分析 ) ) ) 理论 !实验与应用 q天津 }天津大学出版社
傅志方 qusss q振动模态分析与参数辨识 q北京 }机械工业出版社 oz }u p xy
胡海岩 o孙久厚 o陈怀海 qussu q机械振动与冲击k修订版l q北京 }航空工业出版社 oy }uyv p uz{
蒋建国 qussv q大化水电站溢流坝平面闸门振动模态实验分析 q大坝与安全 ov }xw p x{
柯拉科特 • „ q孙维东等译 qt|{v q机械故障的诊断与情况检测 q北京 }机械工业出版社 ov p vx
刘兵山 qussv q复合材料机翼盒段的设计 !模态分析和试验 q北京航空航天大学学报 ou|kttl }tsuy p tsu{
陶俊强 qusst q固体火箭发动机试验模态分析技术研究 q固体火箭技术 ouwkul }zv p zz
汤姆逊 • × qt|{s q振动理论及其应用 q北京 }煤炭工业出版社 ox p xu
萧龙翔 qt||t q振动结构模态分析基础 q天津 }天津大学出版社 otvt
应怀樵 qussu q现代振动与噪声技术 o北京 }航空工业出版社 o| }tz| p t{s
愈启灏 qusst q试验模态分析法在建筑机械中的应用 q北京建筑工程学院学报 ots }|s p |v
张令弥 qt||u q振动测试与动力分析 q北京 }航空工业出版社 ott }uv{ p uwy
zvt 第 y期 王 正等 }国产人造板宽带砂光机功率谱密度和试验模态分析