打开文本图片集
摘要：磨辊是磨粉机的重要组成部件，磨辊辊轴沿轴线方向的弯曲变形振动特性直接影响磨粉机的性能和生产质量。综合考虑磨辊辊间压力对辊轴横向弯曲变形运动的影响，通过运动学分析，实现辊轴的位移场描述，建立了磨辊辊轴弯曲变形动力学模型。通过求解辊轴变形模态振型函数的解析解，为实现准确预测磨辊弯曲动特性、提高磨粉机生产质量奠定了理论基础。
关键词：磨辊辊轴;弯曲变形;动力学特性;模态振型函数
中图分类号：TH113 文献标志码：A doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2019.11.060
Abstract：The grinding roller is an important component of the milling machine. The bending deformation"s vibration property of the roller shaft along the axis directly affect the performance and production quality of the milling machine. Considering the influence of the pressure between the rollers on the transverse bending deformation of the roller shaft，the displacement field of the roller shaft is described by the kinematic analysis，and the dynamic model of the bending deformation of the roller shaft is established. By solving the analytical solution of the deformation mode function of the roller shaft，the theoretical basis is established for accurately prediction the bending dynamic property of the grinding roller and improving the production quality of the milling machine.
Key words：grinding roller shaft;bending deformation;dynamic property;modal shape function
0 引言
磨粉機的工作稳定性取决于系统的动力学特性，其中磨辊辊轴沿轴线方向的弯曲变形运动特性直接影响磨粉机的性能和生产质量[1]。辊轴在工作过程中发生弯曲变形运动的同时，也会受到辊间压力的影响。因此，综合考虑辊轴横向弯曲变形运动、刚性振动与辊间压力之间的耦合效应，是进行辊轴弯曲变形振动特性研究的基础，为建立辊轴弯曲动力学模型、预测磨辊运动规律、提高磨粉机生产质量提供了理论依据。
Kane T R等人[2]通过对作高速旋转运动的弹性梁进行动力学分析，发现弹性梁弯曲变形运动的动态响应随着转速的提高无限增大，首次提出“动力刚化”的概念;Boutagou Z E等人[3]从有限元的角度对弹性梁的动力学性质进行了研究;Banerjee A K等人[4]认为动力刚化现象的产生是由于刚性运动产生的惯性力作用在弹性体上而引起的;而Ider S K等人[5]认为动力刚化现象是由弹性体弯曲变形产生的应变量与刚性位移之间的非线性几何关系引起的。
以上研究表明弹性体的刚性振动与其自身的弯曲变形之间存在耦合关系。试验在上述研究基础上，将磨辊辊轴视为连续弹性体，对辊轴弯曲变形与刚性运动之间的耦合机理进行研究。通过运动学分析，建立磨辊辊轴弯曲变形动力学模型。
1 磨辊辊轴弯曲变形动力学模型
为了研究辊间压力对磨辊弯曲变形运动的影响，需要准确描述辊轴空间运动特征。
辊轴空间运动的等效分解见图1。
计算参数见表1。辊轴一阶弯曲变形振动动特性曲线见图3，辊轴二阶弯曲变形振动动特性曲线见图4。
3 结论
研究考虑了磨粉机工作过程中磨辊辊间压力对辊轴弯曲变形动力学特性的影响，通过运动学分析，实现柔性多体机械系统中可变形体的位移场描述，基于弹性梁变形理论和Hamilton变分原理，建立了磨辊辊轴弯曲变形动力学模型。模型的建立为准确预测磨辊弯曲动特性、提高磨粉机生产质量奠定了理论基础。
参考文献：
张德欣，张乾坤. 小麦制粉各系统粉管粉质特性研究[J]. 农产品加工，2017（6）：15-17.
Kane T R，Ryan R R，Banerjee A K. Dynamics of a cantilever beam attached to a moving base[J]. Journal of Guidance，Control and Dynamics，1987，10（2）：139-151.
Boutaghou Z E，Erdman A G，Stolarski H K. Dynamics of flexible beams and plates in large overall motion[J]. ASME J. Applied Mechanics，1992，59：991-999.
Banerjee A K，Dickens J M. Dynamics of an arbitrary flexible body in karge rotation and translation[J]. Journal of Guidance，Control and Dynamics，1990，19：221-227.
Ider S K，Amirouche F M L. Influence of geometric nonlinear in the dynamics of flexible treelike structures[J]. Journal of Applied Mehcanics，1989，55：830-837.
