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振動給料機的設計參數

一、概述  

機械振動在許多情況下是有害的, 它影響機器設備的工作性能和壽命。但另一方面, 機械振動也是可以利用的。電機振動給料機就是利 用機械振動原理使工作部件產生周期性運動, 從而用來運送物料。電機振動給料機廣泛應用于電力、建材、煤礦、冶金、化工、糧食等  行業, 用來輸送各種無粘性的散狀物料。它不適宜輸送粘性物料或粒度小于0.06mm 的粉狀物料。振動輸送機形式很多, 結構差別也很大, 主要區別是驅動方式的不同。目前常用的激振器有三種: 偏心連桿驅動; 偏心塊慣性力驅動和磁鐵驅動。其他還有采用液壓氣力裝置作為振動輸送機的驅動機構, 但應用較少。本篇所述電機振動給料機就是利用偏心塊慣性力驅 動的。  

二、工作參數選擇  

振動給料機工作參數包括振動頻率、振幅、激振角、安裝角等。合理選擇工作參數是保證機器正常運轉的重要條件, 它不僅要滿足生產率的需要, 而且也要考慮到機器所能承受動力載荷的能力和消耗功率的大小。此外輸送效率還常常與物料的運動特性有密切關系。因此在選擇工作參數時還必須考慮物料的物理性能和在輸送過程中的動態特性等。  

1.機械指數和拋擲指數  

大多數振動給料機在近共振條件下工作, 物料處于連續拋擲的運動狀態, 一般有較高的機械指數。但考慮到機器生產率的高低, 輸送距離的長短和振動質量的大小, 避免由于剛度不足而影響物料正常輸送。通常對振動給料機的機械指數控制在K=3~5, 拋擲指數控制在Kp=1.4~2.5。輸送脆性物料時, 減少物料在輸送過程中被過多地破碎,宜采用較小的拋擲指數, 或在一定的拋擲指數下選取較高的頻率和較小的振幅, 以降低物料下落時與槽體的相對沖擊速度。  

2.激振角和安裝角激振角的大小

根據輸送速度、槽體磨損和對物料破碎程度的要求等因素來選擇, 理論上來講, 可以從最大輸送速度出發由機械指數來確定最佳激振角。但實際上影響輸送速度的因素很多, 需全面分析。電機振動給料機一般取激振角β=25°~35°。安裝角指槽體與水平面之間的夾角( 安裝傾角) , 其值影響物料的輸送速度。槽體向下安裝時, 輸送速度顯著提高。如α=- 10°時, 輸送速度可提高40%左右; α=- 15°時可提高75%以上。但α值不宜過大,因為它不僅加劇物料對槽體的磨損, 同時也受物料自然休止角的限制。一般不超過10°~15°。  

3.頻率和振幅  

振動給料機所采用的驅動方式不同, 他所適應的頻率和振幅的范圍也不相同。設計時, 選定機械指數K 值后, 按下式算出頻率和振幅的關系式: f= gk4π 2 " A 或A= gk4π 2 f2 V=ηvπnp2 gA" K ctgβ  可以看出, 當機械指數K 和激振角β一定時, 輸送速度與振幅A的平方根成正比。若要提高輸送速度, 應選用較低的頻率和較大的振幅。但應當指出, 物料落到槽體上的相對速度與頻率成反比, 因此考慮降低物料的相對沖擊速度( 對易碎物料) 宜采用較高的頻率和較小的振幅。對于偏心塊慣性式振動給料機, 因受偏心塊質量和起動力矩的限制, 振幅為0.5~6,相應的頻率為12~25 赫茲, 頻率過高常常由于很大的動載荷使軸承過早損壞。 

4.輸送能力  

振動給料機的輸送能力由槽寬、料層厚度、物料容重和實際平均輸送速度決定。 Q=3600BHγV  式中: Q- - - 生產能力KN/h 。 B- - - 料槽寬度m 。  

H- - - 卸料端的料層厚度m。( 一般取槽體高度的0.6~0.8) γ- - - 物料容重KN/m3。  V- - - 實際輸送平均速度m/s 。  

對于不同的物料, 輸送的料層厚度有不同的限制, 如超過它的極限值, 輸送速度將大大下降。料層厚度與輸送速度之間的關系分三種情況。其中Ⅰ為薄料層, 在這一區域內, 輸送速度隨料層的加厚而迅速增長, 很快達到最大值。Ⅱ區為中等厚度料層, 輸送速度主要取決于物料的內摩擦, 而隨著料層的加厚稍有下降。Ⅲ區屬于厚料層, 在這一區域內, 物料因透氣程度減少輸送速度顯著下降。 

三、動力學參數

電機振動給料機雙軸慣性式激振器能產生定向激振力。兩軸之間有一對傳動比為1 的齒輪付連接, 保證其回轉方向相反, 轉速相等。由于兩軸上的偏心質量和偏心距大小相等, 使所產生的慣性力在一個方向互相抵消, 而在另一個方向互相疊加, 產生定向激振力, 此力周期性變化, 使與此激振器剛性連接的輸送槽體也作定向的周期性振動。我們在研究它的動力學特性時, 忽略其偏心塊旋轉時的不均勻性對振動系統參數的影響, 認為它的旋轉速度是常量。這樣就可以把它的力學模型作為具有一個自由度的系統來研究。激振力按諧和變化, 簡化計算過程, 也接近實際情況。( 計算從略) 

四、結構 

下面以我為錦西煉化熱電廠油改煤改造工程中設計的GZY1000型振動給料機為例, 簡單介紹其結構。 物料自煤閘門進入, 經傾斜的下料溜槽, 抵達槽體上, 槽體由激振裝置帶動進行定向的、周期性的振動, 振動頻率16Hz, 振幅8mm。在周期性激振力的作用下, 將物料經下部漏斗輸出。煤閘門的作用是防止因為物料流的不均勻對振動槽體的沖擊。固定在電機底架上的Y132M1- 6 電動機, 通過輪胎式聯軸器與激振裝置聯接, 激振裝置與振動槽體剛性連接, 而電機底架固定到基礎上。使得電機不參與振動, 從而可延長其使用壽命。彈簧吊掛和彈簧支座是系統的彈性元件, 與槽體連接。由于彈性元件的彈性變形, 可保證槽體能產生相對位移, 傳遞激振力, 同時亦起減振作用, 減少傳遞到基礎上的動力載荷。