液压砖机激振力计算方法及影响因素

孟祥猛

摘 要：现阶段，我国机械领域普遍应用的液压砖机正以“自动化、规模化、高精度”核心发展目标前进。但是，根据相关数据调研分析，发现我国当前应用的振动系统大多数运用的还是偏心式惯性振动，引起本身的结构存在一定的缺陷或约束，因此，在一定程度上难以增强激振力。基于此种情况，该文在详细地了解压砖机振动系统的基本运行原理的基础上，进一步设置液压砖机的最优的激振性能以及最佳的振动参数，且重点探讨了选择液压砖机的激振方法，并针对性地提出了关于液压砖机激振力的良好设计方案，并对其影响因素展开了细致的论述。

关键词：液压砖机 激振力 影响因素

中图分类号：TU522.05 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0121-02

随着21世纪互联网时代的到来，网络信息技术经济已经在国内外得到了广泛的应用，发展迅速，实现制砖的自动化设计已经成为了未来的主要发展趋势之一。因此，在设计全自动制砖机时应当优先选择液压振动系统，从而分析以及研究液压砖机中振动系统的运行原理，能够准确地找出影响液压砖机激振力的相关因素，并且依据振动系统的分析结论合理地选择相应的计算方法，进一步制定出液压砖机振动系统的优化设计方案，进而为后期提高液压砖机性能的研究提参考价值。

1 液压砖机激振性能与最佳振动参数

制砖机在制造砌块的过程中，其砖块的成型强度和质量很大程度上是由振动来解决的，其中，砖块的振动密实的本质就是将集料放置在模箱中，并使其发生流变液化，从而使得集料当中的相关颗粒能够再一次停留在稳定位置并实现凝结的过程。所以，想要实现砖块的密实，就得让液压砖机振动系统按照相应的要求，进而产生相应的液化振动参数。综上所述，可知液压砖机振动系统最佳的震动参数和具体的要求如下所示。

（1）稳定振动：模箱进行振动时，因机身整体受到的振动力较小，所以能够整机平稳运行；（2）能够生成较多不同类型的砖块，包括高强砖块在内，所以，想让频率达到干硬性原料的相关要求，可以对频率进行适当调整，且振动调频的总体范围应当在50～90 Hz之间；（3）为使得集料不同直径颗粒适应于振动频率的相关要求，故应用复合振动；（4）振幅范围：0.3～1.2 mm；（5）加速度值：15～20 g；（6）参振质量：1 000 kg；（7）参数匹配关系：加速度和频率的关系满足a/f≈2。

在参考上述相关指标后，液压砖机要达到较高的振动频率及较大的加速度，当工作频率比较稳定时，振幅就是影响加速度数值的关键因素，所以，上述指标的本质目的就是系统在高频振动的状态下，进一步提高其振幅，而振幅的提高能够影响到液压砖机振动系统的性能，因此，在设计过程中应当将该因素考虑进去，从而实现以上相关指标。

2 液压砖机激振方式选择

该文研究以及设计的液压砖机振动系统要达到较大的振幅以及加速度和高频的振动频率，基于此，该项工作核心重点就是合理地选择一种振动方式能满足相应的要求。

单质体在圆周受迫的振动过程中，质体在相应的平面内，会受到偏心质量的重力、激振力、阻尼力以及弹性力的作用，并且在偏心质量相关力的作用下，其质体主要受到来自竖直方向和水平方向力的作用，而偏心圆周振动的发生就是因为在相应平面内倾斜椭圆受到的合成力的作用进而产生的一种运动。此种圆周惯性振动方式由于自身存在密实振动，因此在砖块成型过程当中往往会出现集料易分层、密实度不稳定、开裂、表面麻面以及缺棱掉角等现象。所以，惯性圆周振动不是一种最佳的振动模式。

通常在低频振动场合中应优先运用单质体直线受迫振动，且该种振动模式不适用于高频震动场合。在实际生产过程中，因设计的参数不合理，导致基础与机架所受的力相较于外力要大，所以，在生产中机架部分会产生较大的振动，从而使得横梁失功效。

3 液压砖机激振力影响因素与确定

3.1 振动输出源确定

详细分析上文3种振动方式可以得知，惯性激振在一定程度上对受到结构的相关约束，难以实现频率的再次提升，而直线振动方式则能将相应的激振力直接作用在被振对象上，并且对被振对象施加一个方向垂直向上的作用力，进而对振动密实过程起着积极的作用，液压缸振动输出作为最佳的直线振动的输出元件，进一步将液压振动方式作为液压砖机的振动输出源，且其振动方式为垂直定向振动。

3.2 工作模式确定

将液压缸当作液砖机的振动的输出源，因其可以直接地与被振对象进行相连，且振动传递过程非常简单，不用经过其他相关的转换环节，所以在模箱上直接将活塞杆进行固定，并将液压砖机底座和油缸底板固定在一处，进而组装成了具备模振形式的液压砖机，从其机械基本构造方面上来分析，其液压缸的安装过程非常简单、快速，所以可以分别直接在模箱的两侧装上一个液压由缸，进而使其能够实现不同振动频率的产生，这样一来，复合频率振动的模式就基本实现了，因此种振动方式产生的激振能量较大，所以可以产生高强度的砖块。

3.3 振动方式确定

为了在现有具备液压砖机模箱的振幅基础上，实现进一步的提高，当处于高频状态下，可以有效地应用共振的方式来极大地提升振幅水平。根据上文的详细分析，在较为详细地了解线性振动系统相应特征的基础上，发现在应用共振方式进行工作时，其单质体直线振动与圆周惯性振动模式均不适合该种方式，进而在现阶段的条件下，难以提高振幅。而双质体振动方式能够在模箱处于二阶频率状态下进行共振工作，选取适当的隔离弹簧能够使模箱处于振动状态时，进一步减弱对底座和机架振动力度，所以，在液压砖机的激振方式的过程中选择双质体振动方式较为合适。

3.4 调频方式的确定

液压砖机是一种具备一定代表性的受强迫振动的机械，其外部的激励频率能够对系统的振动频率造成重大的影响，进一步确认将液压缸當作系统振动输出源的基础上，其液压缸活塞的运动频率能决定液压砖机的频率。并且液压缸本身是无法产生振动的，只有将之与控制阀适当地进行配合，最终才可以获得理想的振动频率。阀控缸目前具有的调频控制方式主要有以下两种：即强制配流式和自动配流式等，其中，自动配流方式大约可以获取75 Hz的高频，现阶段依然不具备相应的措施来很好地保证其频率稳定性；但是应用强制配流系统则能够很好地保证其频率的稳定性，且强制配流的方式也具有两种：即转阀式与滑阀式配流，其中，滑阀式的频率主要由压力、流量、相互配合来决定，并且通常情况下其频率要大于30 Hz。

4 结语

结合液压砖机振动密实的理想条件来看，设计液压砖机振动系统的整体解决方案为弹性力为分段非线性的双质体液压振动系统。使用液压振动是为了获得的输出激振力较大，同时垂直定向模振方式可以实现，以此使得在混凝土拌合物中，振动波可以较好地进行传播，在垂直方向上，无水平振动分量使混凝土颗粒产生沉降，实现密实而不分层。而使用振动方式则是为了振动能量可以在模箱上集中，传递给机架和地基的振动幅值较小，实现振动高效平稳。

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