在磨机运行过程中，磨机基础因承受着设备本身所产生的不平衡扰力，从而产生振动，如果振动过大，将会影响加工精度，甚至损坏机器，使之无法正常运行[1]。在磨机基础振动理论研究方面，主要是采用有限元分析方法来描述基础与设备发生共振的可能性[2]。笔者分析了棒磨机基础振动产生的原因，提出了整改方案，并对方案进行了评估，最终整改后基础振动值达到了预期效果。

1 磨机基础振动原因分析

1.1 磨机基础振动检测及分析

以 φ4．6 m×6．5 m 棒磨机为研究对象，其最大处理量为 260 t/h (干重)，在调试运行过程中，磨机基础出现明显的振动。磨机基础如图1所示，对图1中的4 个点进行振动检测，获得了振动速度和位移值，如表1所列。

  

图1 棒磨机基础外形Fig. 1 Prof i le of foundation of rod mill

 

表1 振动速度和位移检测结果Tab. 1 Test results of vibration velocity and displacement

  

测量点A B C D方位竖向水平轴向水平径向竖向水平轴向水平径向竖向水平轴向水平径向竖向水平轴向水平径向振动速度/(mm·s-1)2．1 2．4 6．9 1．9 2．1 6．7 1．8 3．0 4．6 2．3 3．0 4．6振动位移/mm 0．16 0．10 0．34 0．10 0．10 0．40 0．12 0．12 0．32 0．14 0．14 0．34

在振动等级评定方面，一般多用振动速度作为衡量标准来评定振动程度[3]。由表1可知，磨机基础顶部水平径向振动最大，且均已经超过了 ISO 10816 标准 4．5 mm/s 的要求 (此标准中，棒磨机基础属于类别 Ⅲ 的高刚性基础)。利用 EMERSON CS12140 测振仪获得 B 点水平径向振动位移时域和频域曲线，如图2所示。由图2可知，6 ～ 7 Hz 之间出现最大位移值，而其他频率区域的位移值都较小，这说明引起基础振动较大的激振源较少，激振源的振动频率也较低。

  

图2 振动位移的时域和频域曲线Fig. 2 Time and frequency domain curve ofvibration displacement

1.2 激振源分析

将引起棒磨机振动的所有激振源列入表2，将表2 中的数据与图2对比可知，筒体提升条的激振频率和小齿轮的二倍频与主振频率 (6 ～ 7 Hz) 相近。磨机提升条将钢棒提升、抛落或滑落至筒体底部，主要对筒体底部造成竖向的冲击，但同时在水平方向也存在冲击；小齿轮转动驱动筒体旋转，也会对整个磨机产生水平方向的荷载，文献 [4]也提到磨机大小齿轮的啮合也会影响到磨机的振动。因此，磨机基础水平径向的较大振动可能是由提升条和小齿轮共同引起的。

 

表2 振动的激振源及其激振频率Tab. 2 Exciter and frequency of vibration Hz

  

激振源小齿轮齿轮啮合磨机转动筒体提升条激振频率3．12 59．26 0．21 6．35

1.3 共振分析

当基础的固有频率与提升条的激振频率和小齿轮的二倍频相近时，就存在共振的可能性。假如存在共振，根据图2的频域图，发生共振的半功率带宽约为±10%，共振的影响范围大概在 5．5 ～ 8．0 Hz 之间。通过降低转速，来降低提升条的激振频率和小齿轮的二倍频，然后对比降速前后的振动值，来确定存在共振的可能性。表3列出了不同转速下 B 点水平径向振动值。

 

表3 不同转速下 B 点水平径向振动速度Tab. 3 Horizontal radial vibration velocity at point B in various speed

  

磨机转速率/%磨机转速/(r·min-1)提升条频率/Hz小齿轮频率/Hz小齿轮二倍频率/Hz振动速度/(mm·s-1)100 12．70 6．35 3．12 6．24 6．70 90 11．43 5．71 2．81 5．61 6．80 80 10．16 5．08 2．49 4．99 6．40

由表3可知，棒磨机筒体提升条的激振频率和小齿轮的二倍频随着转速的降低也有较大幅度的下降，当磨机转速率降到 80% 时，提升条的激振频率和小齿轮的二倍频均已经超出了影响范围 (5．5 ～ 8．0 Hz)，然而振动速度并未有显著的降低。由此说明，共振可能不是导致基础振动较大的主因。

使用 STAAD．Pro 软件建立棒磨机基础的有限元模型并进行分析。在磨机实际运行中，水平径向基础受到的磨机荷载很难准确获得，根据棒磨机本身的参数和运动特点，假定水平径向上受到的荷载为 100 kN，由此可获得棒磨机基础的前 3 阶固有频率，如表4所列。将固有频率与棒磨机所受到的激励频率进行比较，并根据发生共振的半功率带宽 (约为±10%) 确定棒磨机基础发生共振的可能性。

品管圈在规范ICU多重耐药菌感染终末消毒流程中的效果明显，应将品管圈成果标准化。向医院信息平台推送规范化，标准化地MDRO感染终末消毒作业指导流程图，为环境清洁质量管理提供考评依据。

 

表4 基础的固有频率及共振频率范围Tab. 4 Range of natural frequency and resonance frequency of foundation Hz

  

模态阶次1 2 3固有频率3．04 3．69 5．34振型描述水平轴向水平径向水平径向共振频率范围2．74 ～ 3．34 3．32 ～ 4．06 4．81 ～ 5．87

由表4可知，棒磨机筒体提升条的激振频率和小齿轮的二倍频都不在共振范围内，由此进一步说明，棒磨机基础存在共振的可能性较小。

一直以来，我国都在强调实施素质教育，但是，限于中考、高考的升学压力，很多学校依然以应试教育模式来帮助学生提高学习成绩。因此，实施“翻转课堂”教学模式，需要学校合理地安排教学时间。首先，教师应该意识到在翻转课堂教学中，教师不应该占有学生晚上的学习时间，应该让学生在课余时间观看教学视频。其次，对于一些不上晚自习的学校，教师要严格控制学生的作业量，不要给学生太大的学习压力，学生课后的主要学习任务是完成少量的、有针对性的练习和观看教学视频。对于上晚自习的学校，在晚自习期间，教师可以引导学生利用晚自习时间完成“翻转课堂”的课前环节，提高学生自学语文的能力。

1.4 棒磨机基础质量和刚度分析

3）压水试验。灌前物探测试孔、灌后质量检查孔均进行“单点法”压水试验，其他灌浆孔进行“简易压水”试验。

199年，国际集群协会以波特的钻石模型为基础，探讨了南非旅游产业集群集聚机制和范式。他们认为旅游产业集群是指旅游企业为了达到共同的目标，实现区域竞争优势最大化，而和相关组织机构在地理上形成集中[3]。2003年，ETRI研究人员Sare Nordin运用波特钻石模型分析旅游企业集群化发展的前提条件[4]。Radovan等人根据对多瑙河地区旅游集团成员态度的调查，分析了其对提高乡村旅游目的地竞争力的贡献，以波特竞争力模型确定多瑙河地区乡村的优势和劣势，并将其作为潜在的旅游目的地[5]。

 

表5 磨煤机和棒磨机基础质量比较Tab. 5 Comparison of coal mill and rod mill in weight of foundation

  

磨机型号磨机本体质量/t基础质量/t磨机质量/基础质量振动速度/ (mm·s-1)φ3．8 m×5．4 m 磨煤机169．00 721．84 4．27 7．54 φ4．6 m×6．5 m 棒磨机481．00 971．84 2．02 6．90

2.3 各组治疗前后的ODI、VAS、SF-36得分比较。C组、B组治疗后 ODI、VAS、SF-36得分明显较A组优 （P＜0.05），C 组、B 组治疗后 ODI、VAS、SF-36得分比较（P＞0.05），见表 4。

  

图3 磨煤机基础Fig. 3 Foundation of coal mill

由图7可知，主振动频率在 4 ～ 7 Hz 之间，这与实际测量的主振动频率 6 ～ 7 Hz 有所偏差，但偏差不大，在可接受范围之内。对比基础加固前后的水平径向振动速度可知，在进出料端基础顶部，水平径向振动速度有明显的降低，将 5 ～ 10 Hz 区间的累计速度进行比较，得知加固后进、出料端水平径向振动速度比加固前分别降低了 46% 和 35%。

由表5可知，磨煤机的基础与磨机本体质量之比较棒磨机大 2 倍多，但是磨煤机的振动速度却比棒磨机大。因此，上述棒磨机和磨煤机的振动有可能是因为刚度不够导致的。刚度越大，磨机基础的振动速度就越小，而刚度又与惯性矩成正比。根据惯性矩计算公式[6]可知，当混凝土立柱截面积增加时，其惯性矩也会相应增大，振动就会相应减小。对磨煤机和棒磨机的基础 (见图1、3) 比较发现，磨机的进出料端都是独立基础，截面积较小，故其惯性矩也不会大；而与一般磨机基础高度相比，它们的基础高度也较高(6．11 和 11．2 m)。因此，磨机筒体提升条和小齿轮产生的振动不能完全被磨机基础吸收，导致振动较大。

在磨机基础设计中，要求磨机的基础质量为磨机本体质量的 3 ～ 5 倍，而笔者所研究的棒磨机却没达到这个要求，但是这个因素未必是振动产生的真正原因。将王中士[5]所研究的磨煤机与笔者所研究的棒磨机基础质量进行比较，如表5所列。

2 基础加固方案及其效果评估

为了评估基础加固方案的合理性，与 Maeen 工程咨询公司合作，利用 DYNA6 软件建立了磨机基础的有限元模型。因棒磨机对基础的动荷载无法精确计算，也就无法获得精确的振动数据，因此，根据磨机本身的参数和运动特点，对基础所受荷载进行了合理假设，虽然获得的振动速度只是参考值，但可通过比较加固前后振动速度的变化，来评估加固后的效果。磨机各部件在基础上的质量分布情况如图5所示，进出料端基础顶部的受力情况如图6所示。

  

图4 加固的棒磨机基础Fig. 4 Reinforced foundation of rod mill

与图1相比，图4中深色部分即为增加的混凝土。经统计计算可知，基础质量增加了 108 t，基础质量与设备质量比增加到 2．24，仍然较小。

基于笔者所研究的 φ4．6 m×6．5 m 棒磨机，考虑到进出料端混凝土立柱与电动机驱动部分的混凝土基础较近，基础加固方案是将进出料端的混凝土分别与电动机驱动部分的混凝土相连，如图4所示。

  

图5 棒磨机各部件在基础上的质量分布Fig. 5 Weight distribution of various parts of rod mill on foundation

  

图6 棒磨机进出料端基础顶部的受力情况Fig. 6 Force state on top of foundation of feeding and discharge end of rod mill

水平径向振动速度表征了振动大小，模型分析得到的降低幅度也就反映了实际振动速度的降低幅度。因此，基于加固前实测的振动速度值可以得到基础加固后的振动速度预测值，如表6所列。

  

图7 水平径向振动速度-频率曲线Fig. 7 Variation curve of horizontal radial vibration velocity with frequency

根据以上分析可知，在混凝土高度无法改变的情况下，为了降低振动，在基础的水平径向增加混凝土截面积是较好的解决方法。

通过分析获得加固前后进料端基础 B 点和出料端基础 C 点的水平径向振动速度-频率曲线，如图7所示。

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表6 加固后的振动速度预测值Tab. 6 Expected value of vibration velocity after reinforcement mm/s

  

测量点加固前加固后预测值A 6．9 3．73 B C D 6．7 4．6 4．6 3．62 2．99 2．99

由表6可知，通过软件建模分析得到的加固后振动速度预测值满足 ISO 10816 标准的要求，故此加固方案可行。

3 基础加固及振动测量

按照上述方案进行基础加固，加固程序包括钻孔、植肋、砼浇筑、28 天养护和最终的试块验收，然后运行磨机，再次进行振动检测，振动速度实测值如表7所列。

 

表7 基础加固后水平径向振动速度实测值Tab. 7 Tested value of horizontal radial vibration velocity after foundation reinforcementt mm/s

  

测量点A B C D振动速度4．09 3．72 3．00 3．35

由表7可知，加固后实测的振动速度均小于 ISO 10816 标准要求值 4．5 mm/s。将加固前后的预测值与实测值进行比较，如图8所示。

  

图8 加固前后的预测值与实测值比较Fig. 8 Comparison between expectation and tested velocity before and after reinforcement

由图8可以看出，与加固前的振动速度相比，加固后的预测值和实测值都有了明显的降低，加固后的预测值与实测值比较相近。由此证明，此建模分析方法可行有效。

4 结论

(1) 棒磨机基础的振动较大，最大值出现在进出料端基础顶部的水平径向上，其激振源可能为棒磨机筒体提升条和小齿轮。

(2) 振动较大的主要原因是，进出料端的基础为独立基础，高度较高，惯性矩较小，导致基础的刚度不足而无法有效吸收设备本体产生的振动，与基础的质量关系较小。

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(3) 将进出料端基础分别与驱动端的基础相连，用以增加惯性矩 (增加刚度)，来达到降低振动的目的。用软件建模来评估加固后的效果，得到了进、出料端振动速度的降低幅度预测值，分别为 46% 和35%。加固后再次测量得到进出料端的振动速度，均小于 ISO 10816 标准的振动速度，且与预测值非常接近。因此，预测方法和加固方案都是可行、有效的。

参 考 文 献

[1]康延武．大型磨机-基础与传动系统的有限元动力分析 [D]．南京：南京航空航天大学，2013：42-43．

[2]刘百铨．机器基础的振动分析与设计 [M]．北京：中国铁道出版社，1987：1-5．

[3]成大先．机械设计手册 [M]．北京：化学工业出版社，2004：8．

[4]李书文．棒磨机振动原因分析 [J]．矿山机械，2002，30(6)：68．

[5]王中士．磨煤机基础三维有限元动力分析 [D]．西安：西安建筑科技大学，2008：30-32．

[6]范钦珊，王 晶．材料力学 [M]．北京：中国铁道出版社，2016：135． □