賴(lài)大港， 賀福強(qiáng)， 徐浩然， 黃易周

(貴州大學(xué)，機(jī)械工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025)

重組木是人造板材的一種，把速生小徑材、枝椏材及制材邊角料等廉價(jià)低質(zhì)材料經(jīng)碾搓設(shè)備加工成橫向不完全斷裂，縱向松散而又交錯(cuò)相連的網(wǎng)狀木束，再經(jīng)干燥、施膠、鋪裝和模壓(熱壓)而制成的一種新型木材[1]。鋪料裝置類(lèi)型和鋪料方法有多種，由于其成形工藝條件具有多樣性，所以國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者開(kāi)始借助于計(jì)算機(jī)模擬工具對(duì)散體材料的鋪料初步成型過(guò)程進(jìn)行分析與研究，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鋪料過(guò)程的優(yōu)化改進(jìn)，滾筒式鋪粉是目前工業(yè)上使用較多的鋪粉方式之一，滾筒式鋪粉過(guò)程中，滾筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將粉末壓平，可以在一定程度上提高鋪料的質(zhì)量。國(guó)內(nèi)最早的鋪料方法主要有“輪滾法”、“刮刀法”以及后面發(fā)展起來(lái)的“攤鋪法”。

NASATO D S[2]采用DEM模擬滾筒徑向振動(dòng)對(duì)粉床表面粗糙度的影響，結(jié)果表明振動(dòng)會(huì)造成粉床表面平整度降低。DUNST P[3]等人分析得出滾筒振動(dòng)可以減少細(xì)顆粒的團(tuán)聚，有助于小顆粒填充大顆粒之間的空隙，從而降低粉床的孔隙率。為揭示鋪粉層質(zhì)量的影響機(jī)制，Parteli[4]等及Haeri[5]等闡述了輥?zhàn)愉伔蹠r(shí)輥?zhàn)悠揭扑俣鹊脑黾訒?huì)導(dǎo)致鋪粉層質(zhì)量降低。南文光等[6]利用顆粒動(dòng)力學(xué)特性得出了大顆粒對(duì)鋪粉較敏感，在輥?zhàn)愉伔壑胁灰妆讳佌乖谄矫嫔?。鄭軍輝[7]分析了粒徑分布對(duì)鋪粉層密度的影響，認(rèn)為鋪粉層均勻性隨粒徑分布標(biāo)準(zhǔn)差增大而變差。張江濤[8]采用期望值分析方法對(duì)鋪料工藝參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，從而獲得最佳的指標(biāo)組合。王君[9]采用離散元仿真分析得出了鋪粉輥合適的自轉(zhuǎn)速度會(huì)使成型缸中粉末密度的均勻性更好，粉末層更加平整。為了分析粉末粒子在振動(dòng)壓實(shí)過(guò)程中的流動(dòng)特性，黃寶濤[10]學(xué)者采用了離散元法對(duì)其壓實(shí)過(guò)程進(jìn)行了相關(guān)模擬仿真，實(shí)現(xiàn)了對(duì)顆粒任意空間位置位移變化的實(shí)時(shí)分析。

本文研究的是壓輥振動(dòng)頻幅對(duì)顆粒的影響，離散元素法是把分析對(duì)象視為多個(gè)離散單元，每個(gè)單元相互獨(dú)立，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律計(jì)算分析不同時(shí)刻的單元運(yùn)動(dòng)參數(shù)[11]。壓輥工作原理是通過(guò)電機(jī)連接軸旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)整個(gè)輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶輸送物料顆粒從輥筒下方通過(guò)并使顆粒被初步壓實(shí)。先對(duì)壓實(shí)輥筒進(jìn)行模態(tài)分析，獲得工況允許的振頻范圍，后在離散元仿真軟件中分別在徑向和軸向設(shè)定頻幅參數(shù)，得出影響均勻度、平整度、密實(shí)度所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集，最終以多目標(biāo)優(yōu)化方法分析最合適的頻幅參數(shù)。

1 壓實(shí)輥筒模態(tài)分析

首先需要對(duì)壓實(shí)輥筒進(jìn)行模態(tài)分析，以評(píng)判結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性。模態(tài)分析法或坐標(biāo)變換法是求解多自由度系統(tǒng)振動(dòng)問(wèn)題的基本方法之一，N自由度無(wú)阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)微分方程為[12]：

其中q(t)為結(jié)構(gòu)振動(dòng)的位移向量，[k]剛度矩陣和[m]質(zhì)量矩陣是定值。模態(tài)是在機(jī)械結(jié)構(gòu)中一種固有振動(dòng)特性，每一階模態(tài)有唯一的固有頻率、模態(tài)振型和阻尼比。自然頻率的模態(tài)分析是將線性定長(zhǎng)系統(tǒng)振動(dòng)微分方程組解耦，轉(zhuǎn)換為以模態(tài)坐標(biāo)為模態(tài)參數(shù)的獨(dú)立方程，相對(duì)應(yīng)的變換矩陣中的每一列為模態(tài)振型，固有頻率ω和模態(tài)振型μ的方程關(guān)系為：

([k]-ω2[m]{μ})={0}

壓實(shí)輥筒三維模型如圖1所示?？紤]部件組合體需要焊接裝配，本設(shè)計(jì)中筒皮、輪轂和中心轉(zhuǎn)軸材料都采用Q235號(hào)鋼，屈服強(qiáng)度235 MPa，適用于和物料顆粒之間的作用。

圖1 壓輥三維模型

在建模軟件中建立好壓實(shí)輥筒三維模型裝配體后，輸出X_T格式文件，導(dǎo)入到有限元軟件中仿真，材料參數(shù)見(jiàn)表1，接著進(jìn)行約束模態(tài)設(shè)定，定義材料屬性、分析步設(shè)值、裝配、添加邊界條件、網(wǎng)格劃分、作業(yè)管理求解計(jì)算。

表1 壓實(shí)輥筒材料參數(shù)

在一定的轉(zhuǎn)速下，某一階固有頻率可以被轉(zhuǎn)子上的不平衡力激起，這個(gè)與固有頻率一致的轉(zhuǎn)速被稱(chēng)為臨界轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速與固有頻率之間的關(guān)系為：

nc=60×f

式中：nc為轉(zhuǎn)速，r/min；f為頻率，Hz。

計(jì)算得到前9階固有頻率和對(duì)應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速見(jiàn)表2。

表2 約束模態(tài)頻率和臨界轉(zhuǎn)速

結(jié)果分析：(1)在不同的約束狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)的固有頻率和振動(dòng)模態(tài)多會(huì)發(fā)生改變，本模型基于實(shí)際情況對(duì)壓輥兩端施加旋轉(zhuǎn)約束，能夠反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)振動(dòng)情況，故主要分析約束模態(tài)對(duì)實(shí)際工況的影響。通過(guò)前9階的固有頻率和模態(tài)振型分析，壓實(shí)輥筒整體的變形微小，其中前3階模態(tài)振型幾乎沒(méi)有位移幅度，最接近理想情況，適合作為實(shí)際工況下考慮的模態(tài)參數(shù)。

(2)實(shí)際生產(chǎn)條件下，壓實(shí)輥筒的運(yùn)行線速度為9 m/min，即工作轉(zhuǎn)速為8.43 r/min，根據(jù)nc=60×f，壓實(shí)輥筒的工作頻率在0.14 Hz。由約束模態(tài)仿真計(jì)算結(jié)果表明壓實(shí)輥筒頻率在239.77 Hz以上，計(jì)算出引起壓輥共振的最低臨界轉(zhuǎn)速為14 386.20 r/min，遠(yuǎn)大于其工作轉(zhuǎn)速，故采用該材料和結(jié)構(gòu)的安裝方式能避免發(fā)生共振現(xiàn)象。但自由模態(tài)的臨界轉(zhuǎn)速需要注意不能接近0也不能太大。

2 壓實(shí)效果質(zhì)量的表征

本章研究的壓實(shí)輥筒是整個(gè)鋪料段最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因?yàn)閴和曛笫浅隽?，涉及到后續(xù)的模壓成型，故本章壓實(shí)質(zhì)量的表征有三個(gè)重要的參數(shù)，分別是：顆粒均勻度，顆粒平整度，顆粒密實(shí)度。

顆粒均勻度，設(shè)置顆粒固定運(yùn)動(dòng)區(qū)域，設(shè)定8仿真時(shí)間，讓顆粒經(jīng)壓實(shí)輥筒后鋪滿后端區(qū)域，通過(guò)在后端固定位置設(shè)0.07 m×0.03 m×0.027 m的網(wǎng)格單元空間(Grid Bin Group)，劃分X-Y平面6×20×1共120個(gè)同樣大的網(wǎng)格，分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)網(wǎng)格里不同大小顆粒數(shù)量的占比，設(shè)定任意一個(gè)網(wǎng)格內(nèi)顆粒數(shù)量大于500的為有效數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)處理并統(tǒng)計(jì)均勻度。仿真設(shè)定是四種大小顆粒混合(2.5，3，3.5，4)，單位mm，只需計(jì)算不同頻幅參數(shù)下任一種顆粒的離散系數(shù)(采用標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值)即可表示顆粒的均勻度，以3 mm顆粒為例，網(wǎng)格單元如圖2所示。在網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)取k組數(shù)據(jù)樣本i，3 mm顆粒數(shù)量為ni，全部顆粒數(shù)為Ni，則該顆粒所占比例ri為：

圖2 網(wǎng)格單元(6×20)

ri=ni/Ni

顆粒均勻度表示為：

則有樣本的離差：

Xi=ri/r

均值：

標(biāo)準(zhǔn)差：

所求離散系數(shù)為：

顆粒平整度，采用物料表層顆粒的5個(gè)最高點(diǎn)與5個(gè)最低點(diǎn)的高度差的平均值來(lái)表示[14]，公式如下：

式中：Hn，max、Hn，min分別為物料上表層顆粒的第n個(gè)最高點(diǎn)位置和第n個(gè)最低點(diǎn)位置的高度。

顆粒密實(shí)度，采用孔隙率來(lái)表示：顆粒物料是由不同大小和形狀的顆粒所組成的顆粒群體，故顆粒之間存在間隙，也稱(chēng)為孔隙，在顆粒物料層中，顆粒與顆粒間的孔隙體積與整個(gè)顆粒物料層體積之比稱(chēng)為孔隙率[13]，用n表示，公式如下：

式中：V0為孔隙體積；V1為固體物料體積。孔隙率反映物料顆粒的密實(shí)程度，與顆粒的大小、形態(tài)、相互作用及所受壓力有關(guān)。

在離散元仿真軟件中，通過(guò)初步設(shè)置壓實(shí)輥筒基于同一轉(zhuǎn)速和同一時(shí)刻下不同頻率和不同振幅所得出的不同鋪料壓實(shí)效果情況，如圖3所示。

圖3 不同頻率和振幅的鋪料情況

從初步設(shè)置仿真后得出的4張結(jié)果圖對(duì)比，不同頻幅參數(shù)得到不同鋪料效果，嚴(yán)重的出現(xiàn)輥筒出口處物料堆積不平和凹凸等問(wèn)題。通過(guò)計(jì)算得出前9階固有頻率值，可知設(shè)計(jì)頻率參數(shù)小于239.77 Hz都不會(huì)引起共振現(xiàn)象，故通過(guò)設(shè)置此范圍的頻率和幅值參數(shù)，壓實(shí)輥筒鋪料工藝參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 壓實(shí)輥筒鋪料工藝參數(shù)

3 輥筒徑向振動(dòng)對(duì)鋪料質(zhì)量的影響

輥筒徑向頻幅振動(dòng)如圖4所示，仿真結(jié)果如圖5所示。

圖4 輥筒徑向振動(dòng)方向

圖5 輥筒徑向振動(dòng)對(duì)壓實(shí)鋪料質(zhì)量的影響

結(jié)果分析：基于其他鋪料參數(shù)不變，分析輥筒軸向振動(dòng)對(duì)壓實(shí)鋪料效果的影響。

從圖5(a)中分析均勻度能得到，在振動(dòng)頻率為10～50 Hz時(shí)，隨著振動(dòng)幅值的增大，離散系數(shù)逐漸相應(yīng)變小，且該區(qū)間的振動(dòng)頻率也表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，即頻率越大，離散系數(shù)越小，表現(xiàn)為均勻度越好；頻率為100 Hz和200 Hz時(shí)的離散系數(shù)在0～2 mm期間隨著振動(dòng)幅值的增加而變小，而在2～4 mm期間隨著振動(dòng)幅值的增加而變大，特別當(dāng)振幅為4 mm時(shí)，離散系數(shù)更大，使得均勻度顯著變差。

從圖5(b)中分析平整度能得到，振動(dòng)頻率為10 Hz時(shí)，隨著振動(dòng)幅值增大，輪廓高度差平均值無(wú)明顯變化，說(shuō)明低頻的適當(dāng)范圍的幅值振動(dòng)對(duì)表面平整度幾乎沒(méi)影響；但在50～100 Hz尤其是100 Hz時(shí)隨著振動(dòng)幅值的增大，輪廓高度差顯著變大，說(shuō)明凹凸現(xiàn)象嚴(yán)重，平整度變差，分析可知越大的振動(dòng)幅值會(huì)沖擊顆粒單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，從而散出，使鋪料層表面有凸起，故應(yīng)限制最大幅值的設(shè)定，以獲得較好的平整度。同一徑向振動(dòng)幅值下，振動(dòng)頻率越高，輪廓高度差越大，故可知振動(dòng)頻率對(duì)平整度的影響很大，此時(shí)也應(yīng)該限制最大頻率。

從圖5(c)中分析壓實(shí)密實(shí)度能得到，在振動(dòng)頻率為10～50 Hz時(shí)，隨著振動(dòng)幅值的增大，孔隙率逐漸相應(yīng)變小，且該區(qū)間的振動(dòng)頻率也表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，即頻率越大，孔隙率越小，表現(xiàn)為密實(shí)度越好；頻率為100 Hz時(shí)的孔隙率在0～2 mm期間隨著振動(dòng)幅值的增加而變小，而在2～4 mm期間隨著振動(dòng)幅值的增加而變大；頻率為200 Hz時(shí)的孔隙率在0～1 mm期間隨著振動(dòng)幅值的增加而變小，而在1～4 mm期間隨著振動(dòng)幅值的增加而變大，特別當(dāng)振幅為4 mm時(shí)，孔隙率更大，使得密實(shí)度顯著變差。

200 Hz～4 mm頻幅的振動(dòng)仿真結(jié)果如圖6所示，更大的頻率和更大的幅值相結(jié)合所仿真得到的顆粒孔隙率更大，離散系數(shù)更大，輪廓的高度差平均值也更大，從而密實(shí)度、均勻度、平整度都變差，通過(guò)分析徑向振動(dòng)的高頻率和高幅值會(huì)對(duì)顆粒形成拍打效應(yīng)，加劇顆粒間的回彈，導(dǎo)致鋪料質(zhì)量降低，故應(yīng)綜合考慮徑向振動(dòng)各參數(shù)的取值，徑向振動(dòng)時(shí)應(yīng)限定最大頻率和最大幅值的設(shè)定。

圖6 徑向頻幅仿真200 Hz～4 mm

4 輥筒軸向振動(dòng)對(duì)鋪料質(zhì)量的影響

輥筒軸向頻幅振動(dòng)如圖7所示，仿真結(jié)果如圖8所示。

圖7 輥筒軸向振動(dòng)方向

圖8 輥筒軸向振動(dòng)對(duì)壓實(shí)鋪料質(zhì)量的影響

從圖8(a)中分析壓實(shí)均勻度能得到，總體看出隨著頻率增高，離散系數(shù)相應(yīng)明顯變小，可得到大的頻率能改善顆粒間的均勻度。而在同頻率情況下，隨著幅值增大，離散系數(shù)有微小變化，有趨于變大或變小，對(duì)均勻度影響較小，在100 Hz和200 Hz更大頻率時(shí)，隨著幅值增大，離散系數(shù)相應(yīng)變小，可知更大頻率和更大幅值相結(jié)合，能得到更小的離散系數(shù)，從而均勻度更好。

從圖8(b)中分析壓實(shí)平整度能得到，同一振動(dòng)頻率下，隨著振動(dòng)幅值增大，輪廓高度差平均值變大，說(shuō)明凹凸現(xiàn)象嚴(yán)重，平整度變差，分析可知越大的振動(dòng)幅值會(huì)沖擊顆粒單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，從而散出，使鋪料層表面有凸起，故應(yīng)限制最大幅值的設(shè)定，以獲得較好的平整度。同一振動(dòng)幅值下，不同的振動(dòng)頻率有一定不同的輪廓高度差，但變化規(guī)律不明顯，故可知振動(dòng)頻率對(duì)平整度的影響很小，而頻幅結(jié)合后輪廓高度差有大有小，50 Hz時(shí)的輪廓高度差比其他頻率的低，應(yīng)針對(duì)具體工況具體設(shè)定。

從圖8(c)中分析壓實(shí)密實(shí)度能得到，在同一振動(dòng)頻率下，50 Hz和100 Hz中隨著振動(dòng)幅值越大，相應(yīng)的孔隙率變小，而在10 Hz和200 Hz同一振動(dòng)頻率下，孔隙率總體也是隨著振動(dòng)幅值變大而變小，但在3 mm幅值時(shí)孔隙率稍稍上升一些，說(shuō)明增加合適的振動(dòng)幅度能有助于小顆粒填充到大顆粒之間的空隙，從而能夠有效降低顆粒間的孔隙率，進(jìn)而使顆粒間的密實(shí)度增加，達(dá)到良好的壓實(shí)鋪料效果。在同一振動(dòng)幅值下，10～100 Hz之間隨著振動(dòng)頻率的增大，孔隙率相應(yīng)明顯變小，體現(xiàn)出顆粒間的密實(shí)度更好，而在200 Hz時(shí)反而孔隙率比前面的低頻率增大，由上一節(jié)分析的約束模態(tài)固有頻率中易引起共振的最低頻率為239.77 Hz，很接近此時(shí)的設(shè)定值200 Hz，可由此分析得出振動(dòng)頻率過(guò)于大導(dǎo)致顆粒間的振動(dòng)不穩(wěn)定，而使大小顆粒錯(cuò)亂運(yùn)動(dòng)，反而達(dá)不到良好的壓實(shí)效果，故應(yīng)限定最高頻率的設(shè)置。

200 Hz～4 mm頻幅r 軸向振動(dòng)仿真結(jié)果如圖9所示，雖然更大的頻率和更大的幅值相結(jié)合所得到的顆粒的均勻度更好，但孔隙率反而更大，輪廓的高度差平均值反而更大，從而密實(shí)度和平整度卻變差，故應(yīng)綜合考慮軸向振動(dòng)各參數(shù)的取值，在壓實(shí)過(guò)后，其實(shí)內(nèi)部均勻度是最應(yīng)該首先考慮的，其次是表面的平整度，因?yàn)槊軐?shí)度還可以在后續(xù)的模壓成型時(shí)使用壓機(jī)進(jìn)一步壓緊物料顆粒，從而使密實(shí)度大大加強(qiáng)，得到初步的木質(zhì)板材。

圖9 軸向頻幅仿真200 Hz～4 mm

5 多目標(biāo)響應(yīng)優(yōu)化分析

5.1 多目標(biāo)權(quán)值優(yōu)化

多目標(biāo)規(guī)劃是多目標(biāo)決策過(guò)程的重要研究問(wèn)題之一，即在分析多目標(biāo)決策時(shí)，對(duì)各個(gè)目標(biāo)分級(jí)加權(quán)并逐級(jí)優(yōu)化，希望每個(gè)目標(biāo)都盡可能的小(或者盡可能大)，從而達(dá)到或趨近于一種同時(shí)最大化地滿足多目標(biāo)的理想狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)目標(biāo)重要性的大小和優(yōu)劣程度來(lái)賦予權(quán)值[15]。

通常在進(jìn)行多目標(biāo)的分析決策時(shí)，可用各個(gè)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的權(quán)值系數(shù)來(lái)表示各個(gè)目標(biāo)間的相對(duì)重要程度，如果認(rèn)為更加重要目標(biāo)，權(quán)系數(shù)就相應(yīng)越大。在本節(jié)的頻率幅值的變量中，所對(duì)應(yīng)的結(jié)果值有三個(gè)，均勻度是整個(gè)鋪料效果影響最大的參數(shù)，因?yàn)楹竺婺撼尚蜁r(shí)，物料顆粒層不均勻會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部錯(cuò)亂，甚至?xí)黾討?yīng)力集中源，影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)。同時(shí)也要平整度更好，因?yàn)槠秸炔缓脮?huì)形成凹凸，造成表面缺陷。在滿足前兩個(gè)目標(biāo)參數(shù)的前提下，密實(shí)度也要考慮，因?yàn)槊軐?shí)度在模壓成型時(shí)還可以最大程度地壓緊物料顆粒，

設(shè)X={X1，…Xn}為頻率和幅值的組合方案，y={y1，…yn}為結(jié)果目標(biāo)的屬性集，即均勻度、平整度、密實(shí)度，yij為每個(gè)影響因素對(duì)目標(biāo)屬性的結(jié)果數(shù)值，記作yij=fj(xij)。由于表中數(shù)據(jù)屬性值的量綱不同，不方便直接比較，故采用歸一化方法對(duì)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，目的是為了把數(shù)據(jù)映射到0～1范圍內(nèi)進(jìn)行比較，公式為：

應(yīng)用多目標(biāo)決策層次分析法，定義權(quán)系數(shù)重要程度，均勻度影響最大，離散系數(shù)值對(duì)應(yīng)最小，所計(jì)算得出的權(quán)系數(shù)α=0.5，平整度影響較大，輪廓高度差對(duì)應(yīng)較小，權(quán)系數(shù)β=0.4，密實(shí)度影響最小，孔隙率對(duì)應(yīng)最大，權(quán)系數(shù)γ=0.1。分別對(duì)輥筒徑向和軸向振動(dòng)徑向多目標(biāo)權(quán)值優(yōu)化見(jiàn)表4和表5。

表4 徑向振動(dòng)多目標(biāo)權(quán)值優(yōu)化

表5 軸向振動(dòng)多目標(biāo)權(quán)值優(yōu)化

5.2 多響應(yīng)優(yōu)化分析

若同時(shí)考慮多個(gè)響應(yīng)變量的優(yōu)化，當(dāng)?shù)趇個(gè)響應(yīng)變量目標(biāo)的重要程度取值為wi時(shí)，即權(quán)重，范圍為r=0.1～10，當(dāng)r=1時(shí)，視為所有目標(biāo)同等重要；r>1時(shí)則加強(qiáng)對(duì)目標(biāo)的重要程度，r<1時(shí)則減小對(duì)目標(biāo)的重要程度，則各自的合意度指標(biāo)di可組合為一個(gè)綜合指標(biāo)，命為復(fù)合合意度D，定義為：

用Minitab對(duì)輥筒徑向振動(dòng)頻幅多目標(biāo)優(yōu)化驗(yàn)證如圖10所示，白色方框區(qū)域?yàn)楣餐繕?biāo)值，說(shuō)明存在多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，設(shè)置權(quán)重值和重要度，統(tǒng)計(jì)出最佳目標(biāo)值如圖11所示，可知同時(shí)滿足所有目標(biāo)達(dá)到最小值的R=0.054 0，P=0.850 0，n=0.017 2，對(duì)比歸一化前的數(shù)據(jù)R=0.058，P=0.89，n=0.020 0，可知總體非常接近，從而驗(yàn)證了權(quán)值優(yōu)化的可行性。

圖10 多目標(biāo)等值線圖

圖11 目標(biāo)優(yōu)化值

6 結(jié)果分析

(1)通過(guò)對(duì)壓實(shí)輥筒約束模態(tài)分析，當(dāng)與外界激振頻率相接近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生顫動(dòng)，此時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)措施避免共振產(chǎn)生，如限定最大工作轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)，以保證壓輥運(yùn)行平穩(wěn)可靠，達(dá)到好的鋪料效果。

(2)不同頻幅參數(shù)得到不同鋪料效果，如果頻幅參數(shù)不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)輥筒出口處物料堆積不平和凹凸等問(wèn)題，使顆粒均勻度、平整度、密實(shí)度相應(yīng)變差，嚴(yán)重的引起共振造成顆粒無(wú)法正常鋪料。

(3)通過(guò)多目標(biāo)權(quán)值優(yōu)化與多響應(yīng)驗(yàn)證，計(jì)算分析得徑向振動(dòng)所求算術(shù)和最小值為0.098 2，對(duì)應(yīng)的振動(dòng)頻率f=10 Hz，幅值A(chǔ)=4 mm時(shí)，所得到的三種目標(biāo)的壓實(shí)鋪料綜合效果最好。軸向振動(dòng)所求算術(shù)和最小值為0.286 1，對(duì)應(yīng)的振動(dòng)頻率f=50 Hz，幅值A(chǔ)=2 mm時(shí)，所得到的三種目標(biāo)的壓實(shí)鋪料綜合效果最好。