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振動給料機的發展的主要方向

1、關于物料結合狀態的研究  

    振動給料機在輸送物料時的振動參數受被輸送物料的影響, 物料主要影響給料機的參振質量和阻尼, 物料結合系數與阻尼系數的確定在振動給料機的設計中占有較大比重。聞邦椿院士在這方面做了相關的研究, 推導出了物料結合系數的計算公式, 證明了理論計算的物料結合系數基本上適合工程實際的情況。不同形式振動給料機的物料結合系數不同, 國內外學者分別對工作面無傾角和有傾角的振動給料機系統進行了討論, 分析結果表明: 當工作面有傾角時物料結合系數比工作面無傾角時小; 物料結合系數與阻尼系數隨著振幅的增大而減小, 其中物料結合系數減小較快。對于單質體彈性連桿振動給料機, 物料滑行輸送時, 決定物料結合系數的主要因素是物料與槽體之間的摩擦系數和槽體傾角。

2、關于系統運動學與動力學的研究 

    振動給料機機械系統的振動特性和動力學參數對給料效果有重要影響。振動給料機按機械系統結構的力學原理, 主要分為單質體和雙質體兩大類, 對工程中常用的振動給料機, 大都采用單質體集中質量力學模型, 構成單自由度線性振動系統。對于單電機振動給料機, 通過理論研究, 建立振動給料機的力學模型和運動微分方程, 證明單電機立式安裝優越于臥式, 同時為避免槽體擺動給料機設計安裝時必須滿足一定的條件。對于雙軸 (或 )雙電機振動給料機, 分為雙機豎置和雙機橫置兩種結構形式, 目前對其振動 理 論 以 及 動 力 學 參 數 的 研 究 日 趨 完善, 在研究其擺振時, 通過建立雙電機自同步振動給料機的三自由度力學模型, 進行動力學分析, 在此基礎上得出了機體不出現搖擺振動的條件。

    在考慮既有粘性阻尼又有摩擦阻尼的情況下的振動給料機, 對其建立力學模型和微分方程, 可知粘性阻尼和摩擦阻尼對給料機的振幅有所影響; 利用離散元方法對顆粒在振動給料機中的運動過程進行數值研究, 發現振動給料機中顆粒運動隨振動參數變化而變化; 對多軸振動給料機的研究, 分析出了其最大給料速度和極限速度; 對振動給料機進行實測研究, 得到了給料機的激振力、傾角、振動方向角和入料口厚度與生產率及電參數的關系, 并找到了各參數之間的最優組合。此外對振動給料機進行優化設計及運動仿真, 對部件進行參數化設計、裝配及結構分析也都取得了一定的成果。

3、關于給料槽強度的研究 

    解決振動給料機結構強度問題是發展大型振動給料機、提高處理能力的關鍵。在振動給料機各種零部件中, 給料槽是最重要的部件, 在激振力交變載荷作用下, 它的損壞形式一般是側板和橫梁的疲勞斷裂。其原因主要為: 應力過大、應力集中、存在高次應力諧波、材料選擇不合理、結構形式不合理、斷面形狀和尺寸厚度選擇不恰當等等。另外側板與橫梁的聯接方式、振動電機的安裝位置等對結構強度也有較大的影響。目前對整個給料槽動強度研究所采用的主要方法是彈性力學有限元的分析方法。在對給料槽側板的分析中除利用有限元方法外, 也采用模態綜合分析技術計算前 4- 8階模態。研究表明, 當某一階固有頻率與工頻接近時, 側板的相對扭曲變形明顯增大, 因而與工頻接近的模態及其陣型對其動強度的影響應當加以重視。

4、關于給料自動控制的研究

    振動給料機給料的準確控制直接影響到生產的效益與質量, 采用單片機可控制電磁振動給料機均勻給料, 具有結構簡單, 易于調節, 工作穩定和遠距離微機控制等特點, 可實現生產流程的集中控制和自動控制提出了對慣性給料機的振動電機轉速的 PID控制策略, 并進行了仿真研究。文獻介紹了一種通過 SSR來完成調速控制的新方法, 已在多種類型的定量秤  和配料秤中使用。經實踐證明, 該控制方法具有工作可靠、壽命長、無噪聲、開關速度快和抗干擾能力強等優點。國內從 20世紀 80年代初已有變頻調速技術的應用, 使用變頻調速器, 可以對電機實施軟啟動及制動, 保護電機, 也可以連續調節電機振動頻率, 改變輸料量, 在焦家金礦和銅坑拋廢工程以及大型火電廠自動輸煤系統應用中均取得了很好的效果。此外通過半波能耗制動, 可有效地消除振動給料機的余振導致多給料引起原燃料消耗的增加, 提高給料的精確度。

5、關于隔振效果的研究 

    目前振動給料機主要有吊掛式和支座式兩種安裝方式, 選擇哪種安裝方式要根據給料機的安裝環境、振動程度以及給料要求等因素綜合考慮。需要對振動給料機的隔振彈簧剛度和彈簧的位置進行計算或采用優化設計的方法對振動給料機隔振參數進行優化計算, 以確定彈簧參數。分別介紹了振動給料機的一次隔振和二次隔振系統隔振參數的計算方法和設計參數的選取, 對振動給料機的隔振理論進行了詳細的分析, 該設計方法在德興銅礦等許多礦山的應用中得到有力的證實。此外采用混合隔振技術, 選取合適的主動控制反饋變量和反饋增益, 可以使系統處于最佳工作效率狀態。

6、關于反共振原理的研究 

     振動給料機是利用振動來完成物料輸送的機械, 現有振動輸送機種類較多, 但是它們的激振電機一般都直接參與振動, 這樣不但振動電機的使用壽命縮短, 而且振動質量也較大, 耗能多。采用雙自由度反共振原理設計出新型的反共振振動給料機能使電動機不振動, 而振動卻通過彈簧傳到振動料槽, 達到振動給料的目的; 采用多自由度的反共振原理, 對電磁振動給料機作改進, 電磁鐵間的振幅不用很大就能使料槽產生較大的振動, 增大了電磁鐵的穩定性, 具有很好的隔振效果。

7、關于自同步理論的研究 

    國內從 20世紀 80年代初就出現了關于振動給料機的自同步理論研究, 目前只有在雙電機振動給料機和雙軸機械式振動給料機上應用。李宗斌等人在聞邦春院士研究的基礎上, 通過建立雙電機自同步振動給料機的力學模型, 進行動力學分析, 研究得出了振動給料機同步性判據和穩定性判據的計算公式; 此外劉宗時等人采用普通雙電機把自同步理論實際運用到給料機上,由電機撓性驅動裝在給料機上的反向旋轉偏心軸作用下實現直線振動, 電機不參振, 大大提高了給料機的可靠性和使用壽命。

8、關于噪聲的分析與控制研究

    振動給料機的噪聲大都在 70dB以上, 分析其噪聲來源, 主要有振動電機轉動部分的不平衡, 機體各相對運動件之間的相對運動, 給料機橫梁、側板等鋼制構件的彈性振動, 物料對給料槽底板的沖擊以及螺旋彈簧的振動碰撞等。對振動給料機噪聲頻譜分析表明, 當激振器頻率與料槽彈性振動的某一階固有頻率相近時, 將引起料槽彈性體的強烈振動和噪聲。在已有的研究中提出的降噪措施主要有采用小尺寸高精度的軸承, 從而減緩內外圈與滾動體之間的撞擊; 對給料槽橫梁和側板采用適宜剛度以減小彈性振動引起的聲輻射。多采用橡膠等非金屬材料, 如橡膠復合彈簧和撓性連軸器等以減少鋼制件的直接撞擊, 以及采用吸聲法來降低噪聲。