吳 劍

（江陰智銘鑄造裝備應(yīng)用技術(shù)設(shè)計(jì)室，江蘇 江陰 214400）

彈性連桿式振動輸送機(jī)，是一種近共振類的振動機(jī)，是利用偏心軸（亦稱曲柄）的回轉(zhuǎn)，通過彈性驅(qū)動連桿和主振彈簧來帶動振動槽體實(shí)現(xiàn)水平線性振動。從而，達(dá)到使物料輸送的一種線性振動輸送機(jī)（以下簡稱連桿振動輸送機(jī)）。

本文選擇其中一種常用規(guī)格的連桿振動輸送機(jī)進(jìn)行輸送能力計(jì)算。

1 確定基本參數(shù)

a）生產(chǎn)能力（m3/h）：>40；

b）槽體輸送長度（m）：12；

c）電機(jī)功率（kW）：5.5；

d）主振彈簧夾角（°）：15；

e）振動頻次（1/min）：400～600.

2 選擇工藝參數(shù)

a）槽體高度（mm）:H=250；

b）槽體寬度（mm）:B=800；

c）主振夾角（°）:15；

d）振幅A取決于偏心軸的偏心距δ=6mm；

e）物料平均速度Vs取值參考范圍Vs=0.15m/s～0.50m/s.

f）料層厚度h 取值細(xì)塊狀物料h=120mm.

g）物料比重（密度）ξ=1.3t/m3.（鑄造舊砂）

輸送物料料層厚度一般推薦：

細(xì)顆粒狀物料宜＜40mm，小塊狀物料＜100mm，大塊狀物料＜200mm.

考慮物料輸送過程波動的不均勻性，取物料料層厚度h=120mm.

3 機(jī)理特性描述

連桿振動輸送機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)由電動機(jī)、皮帶輪、三角帶傳動，帶動偏心軸轉(zhuǎn)動，利用驅(qū)動彈性連桿和主振彈簧來激振槽體沿一定激振方向（α =15°）作線性往復(fù)運(yùn)動。帶動物料或工件作定向拋擲、滑移運(yùn)動。

振動幅度是定值（偏心軸的偏心距），支撐彈簧、支撐擺桿分別將振動槽體與平衡機(jī)架相鉸支連接，使振動狀態(tài)的穩(wěn)定性較好，所需驅(qū)動激振力、功率相對較低。在振動過程中激振力傳遞穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)長距離的輸送。

4 物料平均速度Vs 計(jì)算

a）選擇6極電動機(jī)：n=960r/min；

b）主動皮帶輪節(jié)徑：d1=170mm；

c）從動皮帶輪節(jié)徑：d2=315mm；

d）偏心軸轉(zhuǎn)速：計(jì)算得：

符合振動頻次（1/min）：400～600的要求，改變從動皮帶輪直徑即可改變振動頻次。

e）偏心軸線速度：V=π×n1×R/30m/s

式中：偏心軸轉(zhuǎn)速n1=518.1r/min，

R—偏心軸偏心距0.006m（δ=6mm）.

計(jì)算得：V=0.325m/s

f）主振彈簧夾角為15°時：

其水平分速度：

其垂直分速度：

V2=V×sin15°=0.325×0.258=0.084m/s，可以考慮為物料的初始拋擲速度。

所以，不同的主振夾角會產(chǎn)生不同的水平和垂直方向分速度，而影響物料的輸送能力。

g）物料平均速度：

式中：

c1—物料性質(zhì)影響系數(shù)，塊狀物取0.8～0.9，顆粒狀物取0.9～1.0，粉狀物取0.6～0.7；

c2—料層厚度影響系數(shù)，厚料層取0.7～0.8，薄料層取0.9～1.0；

c3—滑移速度影響系數(shù)，密度大時取0.85～1.0，密度小時取0.75～0.9.

5 物料的輸送能力Q 計(jì)算

按公式：

計(jì)算得：

0.0158 （m3/s）=0.0158×3600=56.88（m3/h）.（滿足確定的基本參數(shù)要求）

式中：

Vs—物料平均速度，m/s；

A —槽體截面積（槽寬B×槽高h(yuǎn)），m2；

ξ—物料比重（密度）ξ=1.3t/m3，（鑄造舊砂）；

—物料充填系數(shù)0.7.

物料的輸送能力，通常采用上述方式進(jìn)行初步計(jì)算或估算，來對連桿振動輸送機(jī)的方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行確認(rèn)。慣性振動輸送機(jī)的輸送能力設(shè)計(jì)計(jì)算亦很類似。

上述初步計(jì)算的過程并不是很復(fù)雜，主要的是參數(shù)確定和系數(shù)選擇應(yīng)按鑄造生產(chǎn)中被輸送物料的性質(zhì)進(jìn)行必要的調(diào)整。

6 與慣性振動輸送機(jī)的區(qū)別

慣性振動輸送機(jī)與連桿振動輸送機(jī)的輸送能力和方案設(shè)計(jì)有很多類似，所不同的是振動方式、參數(shù)和系數(shù)的選擇上有區(qū)別。

a）振動方式的區(qū)別：連桿振動輸送機(jī)為偏心連桿往復(fù)運(yùn)動（振動）；慣性振動輸送機(jī)為慣性直線振動。

b）激振角與主振彈簧夾角的區(qū)別：慣性振動輸送機(jī)激振角＞25°（常用30°35°）；連桿振動輸送機(jī)主振彈簧夾角＜20°（常用9°12°15°）.

c）物料平均速度：慣性振動輸送機(jī)取值參考范圍Vs=0.10～0.40（m/s）；彈性連桿振動輸送機(jī)取值參考范圍Vs=0.15～0.50（m/s）.

d）振動頻率的區(qū)別：慣性振動頻率要求高一點(diǎn)；偏心振動頻次要求低一點(diǎn)。結(jié)構(gòu)形式均可以采用雙質(zhì)體振動機(jī)理，來改變動載荷對地基的影響（大型裝備反映明顯）。

e）輸送量與振動強(qiáng)度的區(qū)別（振動槽體的結(jié)構(gòu)剛度）：

慣性振動輸送機(jī)由于輸送長度有限，振動槽體的結(jié)構(gòu)剛度一般可以滿足振動要求。輸送量的大小可以通過改變槽體寬度來實(shí)現(xiàn)。這是慣性振動輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。

連桿振動輸送機(jī)由于可以實(shí)現(xiàn)長距離輸送，對槽體寬度的選擇有要求。根據(jù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用情況分析，振動槽體的結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)很重要。

振動槽體一般采用敞開式，截面形式有矩形、梯形。為減少振動系統(tǒng)慣性力，應(yīng)考慮減輕槽體的質(zhì)量和強(qiáng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如采用加強(qiáng)筋板，選用焊接性能好的材料（如16Mn）.以避免長距離振動狀態(tài)下的振動疲勞和焊接斷裂（寬槽體會更明顯一點(diǎn)）。

7 振動噪音問題

慣性振動輸送機(jī)與連桿振動輸送機(jī)都是在振動狀態(tài)下工作的振動載體。都會產(chǎn)生不同程度的振動噪音。要改變這種情況，可以從三方面來考慮。

a）振動強(qiáng)度（機(jī)械指數(shù)）的選擇。對慣性振動而言，激振力與電機(jī)功率的合理選擇至關(guān)重要。一定要通過質(zhì)量總和計(jì)算來確定激振力的大小。對偏心連桿而言，偏心距的大小直接影響振動幅度。振動載體的機(jī)械強(qiáng)度大小是產(chǎn)生噪音的主因。

b）振動響應(yīng)：振動噪音對環(huán)境的影響是輻射性的，振動載體工作的周邊環(huán)境如果有較大面積的平面（如平板、墻體、除塵罩體、玻璃）會引起聲波共振，產(chǎn)生振動響應(yīng)。所以，可以改變環(huán)境狀態(tài)來改善振動噪音的影響。

c）減振措施：振動設(shè)備中的一個重要元件是減振彈簧或者隔振彈簧。選擇合理的減振、隔振彈簧有助于降低振動噪音。

[1]佚名.運(yùn)輸機(jī)械手冊（第2冊）[M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1983.

[2]吳劍.鑄造振動機(jī)械設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3]吳劍.鑄造砂處理技術(shù)裝備與應(yīng)用[M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[4]吳劍.彈性連桿式振動輸送機(jī)結(jié)構(gòu)形式的研究設(shè)計(jì)[J］.中國鑄造裝備與技術(shù)，2015（1）：63～66.