【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 對(duì)強(qiáng)制同步振動(dòng)電機(jī)為振源的給料設(shè)備的使用狀況，研 西安 工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 制開(kāi)發(fā)了一種電機(jī)不參振型新型給料設(shè)備。 GZY 型是參照波蘭設(shè)備研制的單質(zhì)體振動(dòng)給料機(jī)。該機(jī)以普通電機(jī)為振源，繞性連接槽體下方的激振器。激振器內(nèi)有 2 根可調(diào)偏心軸。通過(guò)電機(jī)繞性傳動(dòng)，一對(duì)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生激振力。它的出現(xiàn)是強(qiáng)制式電機(jī)振動(dòng)給料設(shè)備的更新?lián)Q代產(chǎn)品，給料均勻、運(yùn)行可靠、對(duì)料物的水分及粒度適用性強(qiáng)。該機(jī)采用前吊后座配置，以不燒電機(jī)著稱。該機(jī)存在的問(wèn)題是： ① 現(xiàn)場(chǎng)配置需固定電機(jī)底架，占用一定空 間；繞形連接因槽體載重過(guò)量卡死后，強(qiáng)行啟動(dòng)會(huì)撕裂； ② 動(dòng)態(tài)與靜態(tài)配連安裝時(shí)要求上下左右留有一定的活動(dòng)量，而且因無(wú)減振系統(tǒng)，激振力直接傳遞給機(jī)身的地基，其沖擊力及噪聲較大； ③ 激振器重力軸以及齒輪材質(zhì)要求高；要求激振箱注油降溫，密封不嚴(yán)會(huì)漏油，造成 2 次污染，缺油后齒輪發(fā)熱起火，存在不安全隱患。目前該機(jī)型已經(jīng)發(fā)展成系列產(chǎn)品 —— GZY、 GZM、 GZK．并在國(guó)內(nèi)許多大型礦井及煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)生產(chǎn)線上廣泛運(yùn)用。獲得了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益 [1]。 振動(dòng)機(jī)械的分類 振動(dòng)機(jī)械的分類標(biāo)準(zhǔn)包括：結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 的不同以及動(dòng)力學(xué)特性的不同。根據(jù)不同的類型，對(duì)振動(dòng)機(jī)械進(jìn)行分別地研究和分析，總結(jié)它們的特性與共性，掌握與了解各自的特點(diǎn)，以更加有效地與合理地利用它們是對(duì)其分類的主要目的。 1. 根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置形式的不同進(jìn)行分類 (1) 其驅(qū)動(dòng)裝置為慣性激振器，它通常包括軸承座、軸承、偏心塊和主軸等（如圖所示）。有偏心塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力來(lái)帶動(dòng)工作機(jī)體的振動(dòng)，偏心塊的運(yùn)動(dòng)變化與工作機(jī)體的振動(dòng)變化均具有周期性。目前，在工業(yè)生產(chǎn)部門中，廣泛使用慣性式振動(dòng)機(jī)械，如：振搗器、振動(dòng)成型機(jī)、振動(dòng)落砂機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)和慣性振動(dòng)篩等。 (a) 慣性振動(dòng)機(jī)械簡(jiǎn)圖 (b) 慣性激振器 1激振器 2工作機(jī)體 3彈性元件 4偏心塊 5工作軸 6軸承和軸承座 圖 慣性式振動(dòng)機(jī)械 (2) 彈性連桿式振動(dòng)機(jī)械 西安 工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 其驅(qū)動(dòng)裝置為彈性連桿式激振器，它通常包括連桿端部的彈簧、連桿及偏心軸。彈性連桿能夠激起工作機(jī)體的振動(dòng)。目前，重介質(zhì)振動(dòng)溜槽、振動(dòng)冷卻劑和彈性連桿式振動(dòng)輸送機(jī)等彈性連桿式振動(dòng)機(jī)械已經(jīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。通常情況下，它被用于長(zhǎng)度比較大的振動(dòng)機(jī)械中。 1工作機(jī)體 2連桿彈簧 3彈性元件 4連桿 5偏心軸 圖 彈性連桿式振動(dòng)機(jī)械 (3) 電磁式振動(dòng)機(jī)械 其驅(qū)動(dòng)裝置為電磁激振器，它通常包括銜鐵、線圈及鐵芯。脈動(dòng)電流或交變電流經(jīng)過(guò)線圈，電磁鐵產(chǎn)生電磁吸力，且力的變化具有周期性，進(jìn)而引起工作機(jī)體的振動(dòng)。目前，電磁振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、電磁振動(dòng)篩、電磁振動(dòng)輸送機(jī)和電磁振動(dòng)給料機(jī)等電磁式振動(dòng)機(jī)械已經(jīng)用于工業(yè)生 產(chǎn)中。 (a) 外形圖 (b) 電磁激振器 1激振器 2工作機(jī)體 3彈性元件 4板彈簧 5聯(lián)接叉 6線圈 7鐵芯 8銜鐵 圖 電磁式振動(dòng)機(jī)械 (4) 其他類型的振動(dòng)機(jī)械其驅(qū)動(dòng)裝置為凸輪是激振器、液壓式激振器或風(fēng)動(dòng)式激振器。 2. 根據(jù)動(dòng)力學(xué)特性的不同進(jìn)行分類，可以分為沖擊式振動(dòng)機(jī)、非線性振動(dòng)機(jī)、線性近共振類振動(dòng)機(jī)。 對(duì)振動(dòng)機(jī)械除了根據(jù)上述特性的不同進(jìn)行分類外，還可以根據(jù)自由度數(shù)目的不同以及振動(dòng)質(zhì)體數(shù)目的不同進(jìn)行分類 [3] [4]。 西安 工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 我國(guó) 振動(dòng) 式給料機(jī) 發(fā)展方向 根據(jù)我國(guó)振動(dòng)式給料機(jī)的發(fā)展歷程，可知我國(guó)振動(dòng)式給料機(jī)主要可能向以下幾方面發(fā)展 [1]： 1. 以電機(jī)不參振為主導(dǎo)。用普通電機(jī)代替振 動(dòng)電機(jī)，降低產(chǎn)品成本和維護(hù)費(fèi)用，提高其使用壽命； 2. 大型化、提高處理能力。為適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，給料機(jī)的處理能力要加大； 3. 提高元部件性能和可靠性。設(shè)備開(kāi)機(jī)率的高低主要取決于元部件的性能和可靠性。我們除了進(jìn)一步完善和提高現(xiàn)有元部件的性能和可靠性，還要不斷開(kāi)發(fā)研究新的技術(shù)和元部件，如：高性能可控軟啟動(dòng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)等，使給料機(jī)性能得到進(jìn)一步提高； 4. 拓展各機(jī)型的適用范圍，以滿足不同物料運(yùn)輸?shù)男枰? 5. 降低動(dòng)力消耗，減小噪聲。 本文研究的思路與 方向 單軸慣性振動(dòng)給料機(jī)是 根據(jù)機(jī)械振動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)給料的設(shè)備，由于具有應(yīng)用范圍廣、能耗低、產(chǎn)量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于煤炭、化工、建材等行業(yè)，也是近年來(lái)機(jī)械行業(yè)的新鮮血液。由于本課題的要求 是 針對(duì)目前碎石篩分現(xiàn)場(chǎng)，人工給料勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，合理設(shè)計(jì)一種振動(dòng)給料機(jī)，以提高工作效率，所以單軸慣性振動(dòng)給料機(jī)很適合 運(yùn)用到本課題的研究，其具有的特點(diǎn)能很大程度提高工作效率，為了進(jìn)一步滿足其篩分作用，本課題將單軸振動(dòng)給料機(jī)與圓振動(dòng)篩進(jìn)行了結(jié)合研究，以二者 具有相似的系統(tǒng) ，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的結(jié)合與優(yōu)化，在原有的給料機(jī)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在給料槽體上增加了一 個(gè)篩面 。電動(dòng)機(jī)通過(guò) 三角皮帶使激振器主軸回轉(zhuǎn)，主軸上的偏心塊轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，使 給料槽體產(chǎn)生近共振的振動(dòng)，碎石落入給料槽上的篩面，由于振動(dòng)的影響 給料槽體沿傾斜方向相對(duì)振動(dòng)， 達(dá)到尺寸要求的碎石會(huì)通過(guò)篩孔進(jìn)入槽體下層，并沿著斜面方向向下運(yùn)動(dòng) ， 以 達(dá)到 篩分 給料的 效果 。 就篩分與給料這兩個(gè)單純的效果來(lái)說(shuō)，篩分在先，后有給料，所以在選擇各個(gè)參數(shù)的時(shí)候，篩分為選擇的重點(diǎn) 。 2 篩面物料運(yùn)動(dòng)理論 5 2 篩面物料運(yùn)動(dòng)理論 篩上物料的運(yùn)動(dòng)分析 由于本次設(shè)計(jì)的振動(dòng)式給料機(jī)的槽體加有篩面，具有篩分作用， 振動(dòng)給料機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)（振幅、振次、篩面傾角和振動(dòng)方向角）通常根據(jù)所選擇的物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)選取。篩上物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)直接影響給料機(jī)的篩分效率和生產(chǎn)率，所以為合理地選擇篩子的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，必須分析篩 上的物料的運(yùn)動(dòng)特性。 關(guān)于篩上物料的分析 [5]， 如圖 所示： αψ 圖 篩上物料 的 運(yùn)動(dòng) 碎石篩分 振動(dòng)給料機(jī)的篩面做圓運(yùn)動(dòng)或近似于圓運(yùn)動(dòng) ，篩面的位移方程式可用下式來(lái)表示： ??? c osc os)180c os ( AAAx ??????? t () ??? s ins in)18 0s in( AAAy ????? t () 式中 : A—— 振幅 ； ? —— 軸之回轉(zhuǎn)相角， ? =? t； ? —— 軸之回轉(zhuǎn)角速度； t —— 時(shí)間。 求上式中的 x 和 y 對(duì)時(shí)間 t 的一次導(dǎo)數(shù)與二次導(dǎo)數(shù)，即 得 篩面沿 x 和 y 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 方向上的速度和加速度： ??sinAvX ? t () ??cosAvy ? t () ?? cos2AaX ? t () ?? sin2Aay ?? t () 由運(yùn)動(dòng)特征，來(lái)研究給槽體 上物料的運(yùn)動(dòng)學(xué)。物料在篩面上可能出現(xiàn)三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：正向滑動(dòng)、反向滑動(dòng)和跳動(dòng)。 正向滑動(dòng) 當(dāng)物料顆粒與篩面一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移、速度和加速度與篩面的相 等。篩面上質(zhì)量為 m 的物料顆粒動(dòng)力平衡條件 [5]： 對(duì)質(zhì)量為 m 的顆粒受力分析（如圖 ）： 1. 物料顆粒重力： G mg? () 2. 篩面對(duì)顆粒的反作用力，由 2c o s s i nyN m g m a m A t? ? ?? ? ? ? 可以得到： 2c os sinN m g m A t? ? ??? () 式中 ? 為篩面傾角 3. 篩面對(duì)物料顆粒的極限摩擦力為： 2( c os sin )F fN f m g m A t? ? ?? ? ? () 式中 f 為顆粒對(duì)篩面的靜摩擦系數(shù)。 顆粒沿著篩面開(kāi)始正向 滑動(dòng)時(shí)臨界條件： c os xmg F ma??? () 將 F ， xa 用已知式子 ()與 ()替代，且 f tg?? （ ? 為滑動(dòng)摩擦角） ， 簡(jiǎn)化整理得： 2c o s ( ) s in ( )k gA? ? ? ???? ? ? () 式中， k? 為正向滑始角。 令 cos ( )kkb ??? ? ?，則： 230 sin( )kgn Ab ??? ?? () 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 式中 db 稱為正向滑動(dòng)系數(shù)。由上式得知，正向滑動(dòng)系數(shù) 1kb? 。 當(dāng) 1kb? 的時(shí)候，可以求得使物料顆粒沿著篩面產(chǎn)生正向滑動(dòng)時(shí)最小轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)該為： m in 2s in ( )30 gN A???? ?? () 為了使物料顆粒沿著篩面產(chǎn)生正向滑動(dòng)，必須取篩子轉(zhuǎn)數(shù) minnn?? 。 反向滑動(dòng) 臨界條件為： sin xmg F ma? ?? () 將 F ， xma 用 ()與 ()替代，并簡(jiǎn)化后： 2c o s ( ) s in ( )qqg bA? ? ? ??? ? ? ? () 式中： q? —— 反向滑始角 qb —— 反向滑動(dòng)系數(shù) 則可以得到： 230 si n( )qgn Ab ??? ?? () 由上式可以知道，反向滑動(dòng)條件 1qb? 。 當(dāng) 1qb? 時(shí)，可以求得使物料沿著篩面反向滑動(dòng)的最小轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)該是： m i n 2s i n ( )30 gn A???? ?? () 為了使物料顆粒沿著篩面產(chǎn)生正向滑動(dòng)，必須使篩子轉(zhuǎn)數(shù) minnn?? [5]。 跳動(dòng)條件的確定 顆粒產(chǎn)生跳動(dòng)的條件是顆粒對(duì)篩面法向壓力 0N? 。 即 cos ymg ma? ? ，或者是 2cos sin dgA? ? ?? 。 由此可以得到： 2c o s c o s 1s i ndd vgb A k k??? ?? ? ? ? () 式中： db —— 物料跳動(dòng)系數(shù) d? —— 跳動(dòng)起始角 k —— 振動(dòng)強(qiáng)度 vk —— 拋射強(qiáng)度，它表明物料在篩面上跳動(dòng)的劇烈程度。 上式可以寫成： 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 0 223 0 c o s 3 0 c o ssin d dggn AAb??? ? ???