筛选机的结构振动模态测试试验

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筛漾主要用于粮食分癣分级及粮油加工等行业，其主要结构部件筛箱在确保筛漾的可靠性和使用寿命中起着非常重要的作用。在筛漾的设计和制造过程中，为了检验筛箱的刚度或确定原型机的设计效果，可以使用数值模拟或试验测试分析的方法来进行。虽然数值模拟设计是-种比较直观且低成本的方法，但仅通过-个单纯的理论模型来精确计算模态参数还是相当困难的。在许多情况下，数值模拟分析的结果和实际情况下动态响应有很大的不同，只有将数值模拟方法和试验模态测试分析方法相互结合，进行相互验证，才能得到准确可靠的结果。本文 以ZKB2575型直线筛漾为例，设计了手动锤击模态测试和自动振动模态测试两种试验方法，互相结合可获得较为准确的振动分析结果，为检验筛箱刚度提供了依据。

1 筛漾试验模态分析的基本原理- 振动系统阻尼振动频率；s -第 r阶复频率，S -or ，；，- 第 r阶衰减系数 ；∞，-第 r阶阻尼振动频率；a -比例因子；[A ]-对应 的留数矩阵；，)-对应 S 的复振型。

A.中的某元素可用下式确定，即驴 (Js)(5-St)I SS r2矩阵H (Js)中第z行第P列元素(z，P1，2，3，， /I)代表P点单点激振，z点拾振的跨点位移导纳可表示为 i1 ]㈩当zP时，称 (5)为原点位移导纳。由式(1)和(3)可见，[日(.s)中的任意-行或任意-列，均包含模态分量。因此，只要测出它的-行或-列模态分量，便可以识别出系统的模态参数4 ]。

振动系统在 1中的传递函数矩阵 (.s) 与 2 结构振动模态测试试验 模态参数表达式为 n-JAil ]： 耋[ 等 ] 收稿 日期：2012-07-10基金项目：河南侍育厅 自然科学研究计划项目(2011B460002)作者简介 ：王志伟(1973-)，男，河南新乡人，副教授，(E-mail)hnjzwzw### 163.corn。

2.1 测试原型机及测点布置振动模态测试试验是在按照某个比例制作的原机模型上来完成。若原机模型尺寸制作得较大，则需要- 个足够大的敲击锤或激振器激发筛漾模型的模态，避免由于激发能量的不足而使测试模态缺失；若原机模型尺寸制作得较小，则在选材和制造方面会很困难。因此，在所具备的试验条件下，选择了比例为1：10的模型。在试验前的准备工作中，首先要在振动测量系统软件上创建-个简化的筛箱构造模型，并划分出节点。创建简化模型的原则是：将筛箱各支座支2013年 8月 农 机 化 研 究 第 8期.1 I.LLI·I VFV111lII I. I 蛐P1 A ，丹 瞳-J - 1u、 r T-r、 1 骨-1Ⅷ -f Il -rIPt/Hz图6 l#测点的响应信号 ，45#N点的激励信号 、传递函数Fig.6 Response single of spot 1#.drive single and transferfunction of spot 45#ljJlt... ll10r 1 j11 I拍 /岫 I. l 、 ，I11， 埘 k、 ， II -- l 1lI， l 1 吼： 、￥ I I Y f V 譬It/Hz图7 1#测点的响应信号，50#1点的激励信号、传递函数Fig.7 Response single of spot 1#.drive single and transferfunction of spot 50#通过比较试验所得的全部76条传递函数曲线，从12#mJ点的响应曲线上提取了筛箱的前 lOOHz的固有频率，如图8所示。

f I n / / / /3， 、厂x、 1/ l/八Y/1 I l .. 。v J1f / f f、l V/孵 /Hz图 8 振动固有频率提取Fig.8 Frequency extracting2.3 自动振动模态测试试验自动振动模态测试试验是把原机模型固定在 J100型机械振动试验台上，利用激振器的4组偏心扇块旋转时产生的离心力，带动试验台做水平和垂直方向的振动。试验 台的振动频率 由 -4型控制仪控制。在固定频率条件下，使用压电式加速度传感器和多通道电荷放大器将采集到的振动信号转换成数字信号。数据采集仪同电脑通过 USB接口连接，用来对采集到的信号进行同步采样并记录信号。自动振动模态试验测试系统如图9所示。

图 9 自动振动棋态试 验测试系统Fig.9 Modal test system for screener激励点和响应点同样在如图 1所示简化模型的节点上，通过对各测试节点三坐标方向的测量，描绘出了各节点的传递函数曲线。图 l0～图 13为部分测点的传递函数曲线以及测得的激励和响应信号。

r nI l I II l I nJl . .k. 血 1 W A J 九fI、 - l， -、lIr Ⅵ 旷 I Ⅵ V VIr cI I 0 Vy/Hz图 10 1#测点的响应信号 ，12#测点的激励信号、传递函数Fig.10 Response single of spot 1#.drive single and tran sferfunction of spot 12#.研 州h 帅 set，q l1. I 。

旷1。。 - NqⅡ-r /HZ图11 1#测点的响应信号，44挣测点的激励信号、传递函数Fig.1 1 Response single of spot 1样.drive single and transferfunction of spot 44#譬2013年 8月 农 机 化 研 究 第 8期II1f- 。 - P l l l I I -- L l JLI l - . .j.- 。 1 Ⅳw -f r1 ll I l ll 1l囊 /Hz图 12 1#测点的响应信号，45#测点的激励信号、传递函数Fig.12 Response single of spot 1#.drive single and transferfunction of spot 45#ll从 A.I. h. A J . I . lI-、 呵r r 硼W I r y l洲l I I-巾 z图13 1撑测点的响应信号，5O#测点的激励信号、传递函数Fig.13 Response single of spot 1#，drive single and transferfunction of spot 50#通过手动锤击模态测试试验及自动振动模态测试试验提取的筛漾的前8阶固有频率如表 1所示。

表 1 试验所得筛漾的固有频率Table 1 Inherent frequency of the screener by test /Hz由表 1可知，手动锤击模态测试试验结果小于自动振动模态测试试验结果。其原因是：在手动锤击模态测试试验过程中，锤击的能量较小，不足以激发出原机模型的所有模态；另外，在试验时不可避免地存在测量误差。这些因素导致了两种测试试验方法得到的结果产生了偏差，但是产生的偏差并不大。模型筛漾模态测试试验得到的模态频率的关系曲线如图14所示。由图l4可以看出，两种模态测试试验结果的相关性基本上是-致的。通过比较可以得出结论：两种试验方法都是可行的，测得结果也是准确可信的。手动锤击模态测试试验装置结构简单且成本较低，适用于中小型企业及小型筛漾的设计。

6O5O槲 40酱3o燃羹20皿 1O0U IU ZU 3(1 40 bU 60手动锤击法固有频率/Hz图14 模型筛漾模态测试试验得到的模态频率的关系曲线Fig.14 Relativity of the extracted models frequency by both modal test通过模态测试试验分析可以看出，筛漾的模态中存在着与其工作频率(16.376Hz)比较接近的固有频率(第2和3阶)。根据从传递函数提取的模态，测振系统可将振型以动画的形式显示。通过动态显示的振型图，可以清晰地看到：在第2阶振型，筛箱表现出沿z方向的纵向错动；在第9阶振型，表现出沿z轴方向的扭转振动，筛箱为整体的扭动。这表明，筛漾筛箱在纵向方向上的刚度较弱，设计时可考虑在筛箱的底部增加两条纵向的加强梁，以提高筛箱整体结构的刚度。

3 结束语由本 文手 动锤 击 以及 自动 振 动模 态试 验 对ZKB2575型筛漾模型进行的结构振动模态试验分析可知：通过简便易行的试验方法，能够测得筛漾的各阶固有频率，检验筛箱的刚度，并为原始筛漾结构的动态修改提供依据。