彈性連桿式振動輸送機輸送能力的計算

吳 劍

（江陰智銘鑄造裝備應用技術設計室，江蘇 江陰 214400）

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

本文選擇其中一種常用規(guī)格的連桿振動輸送機進行輸送能力計算。

1 確定基本參數

a）生產能力（m3/h）：>40；

b）槽體輸送長度（m）：12；

c）電機功率（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

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 機理特性描述

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

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架相鉸支連接，使振動狀態(tài)的穩(wěn)定性較好，所需驅動激振力、功率相對較低。在振動過程中激振力傳遞穩(wěn)定，能實現長距離的輸送。

4 物料平均速度Vs 計算

a）選擇6極電動機：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）偏心軸轉速：計算得：

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：偏心軸轉速n1=518.1r/min，

R—偏心軸偏心距0.006m（δ=6mm）.

計算得：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—物料性質影響系數，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，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，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 計算

按公式：

計算得：

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

式中：

Vs—物料平均速度，m/s；

A —槽體截面積（槽寬B×槽高h），m2；

ξ—物料比重（密度）ξ=1.3t/m3，（鑄造舊砂）；

—物料充填系數0.7.

物料的輸送能力，通常采用上述方式進行初步計算或估算，來對連桿振動輸送機的方案設計和結構工藝設計進行確認。慣性振動輸送機的輸送能力設計計算亦很類似。

上述初步計算的過程并不是很復雜，主要的是參數確定和系數選擇應按鑄造生產中被輸送物料的性質進行必要的調整。

6 與慣性振動輸送機的區(qū)別

慣性振動輸送機與連桿振動輸送機的輸送能力和方案設計有很多類似，所不同的是振動方式、參數和系數的選擇上有區(qū)別。

a）振動方式的區(qū)別：連桿振動輸送機為偏心連桿往復運動（振動）；慣性振動輸送機為慣性直線振動。

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

c）物料平均速度：慣性振動輸送機取值參考范圍Vs=0.10～0.40（m/s）；彈性連桿振動輸送機取值參考范圍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；偏心振動頻次要求低一點。結構形式均可以采用雙質體振動機理，來改變動載荷對地基的影響（大型裝備反映明顯）。

e）輸送量與振動強度的區(qū)別（振動槽體的結構剛度）：

慣性振動輸送機由于輸送長度有限，振動槽體的結構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現。這是慣性振動輸送機的優(yōu)點。

連桿振動輸送機由于可以實現長距離輸送，對槽體寬度的選擇有要求。根據設計與應用情況分析，振動槽體的結構剛度設計很重要。

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，應考慮減輕槽體的質量和強化結構設計。如采用加強筋板，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）。

7 振動噪音問題

慣性振動輸送機與連桿振動輸送機都是在振動狀態(tài)下工作的振動載體。都會產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）振動強度（機械指數）的選擇。對慣性振動而言，激振力與電機功率的合理選擇至關重要。一定要通過質量總和計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。振動載體的機械強度大小是產生噪音的主因。

b）振動響應：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，產生振動響應。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.運輸機械手冊（第2冊）[M］.北京：化學工業(yè)出版社，1983.

[2]吳劍.鑄造振動機械設計與應用[M］.北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[3]吳劍.鑄造砂處理技術裝備與應用[M］.北京：化學工業(yè)出版社，2014.

[4]吳劍.彈性連桿式振動輸送機結構形式的研究設計[J］.中國鑄造裝備與技術，2015（1）：63～66.