振動設(shè)備用的圓柱螺旋彈簧的改進(jìn)

史煥義

（天津市河北區(qū)日光里，天津 300142）

在鑄造行業(yè)回砂系統(tǒng)中，鑄型用振動輸送機(jī)、振動輸送落砂機(jī)、振動篩砂機(jī)和振動沸騰砂冷卻機(jī)均可能采用單質(zhì)體慣性式振動系統(tǒng)。早期的單質(zhì)體慣性式振動系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)的圓柱螺旋壓縮彈簧支撐振動質(zhì)體。彈簧與底架、質(zhì)體之間用心軸定位；心軸限制了彈簧與底架、質(zhì)體之間的徑向移動，軸向移動則無限制。該振動系統(tǒng)在停機(jī)過程中，振動頻率通過共振點(diǎn)時，振幅放大。當(dāng)放大的振幅大于彈簧在質(zhì)體重力作用下的靜變形時，便會產(chǎn)生質(zhì)體跳離的現(xiàn)象。質(zhì)體跳離現(xiàn)象在回砂系統(tǒng)的振動設(shè)備中是普遍存在的。為了減小跳離，采用了橡膠彈簧或圓柱螺旋橡膠復(fù)合彈簧。由于橡膠彈簧、復(fù)合彈簧的阻尼較圓柱螺旋彈簧的阻尼大，停機(jī)過程減幅快，所以停機(jī)過程有所縮短；由于橡膠彈簧和復(fù)合彈簧的兩端沒有錨固，停機(jī)過共振點(diǎn)時仍有跳離現(xiàn)象出現(xiàn)。

1 兩端錨固的圓柱螺旋彈簧在單質(zhì)體慣性式振動設(shè)備上的應(yīng)用

消除單質(zhì)體慣性式振動系統(tǒng)的停機(jī)過程中的跳離現(xiàn)象，為什么沒有采用能承受拉、壓力的兩端錨固的圓柱螺旋彈簧呢？常見的兩端錨固的圓柱螺旋彈簧，其錨固圈按照“圓鋼彎小鉤”或“圓鋼彎鉤環(huán)”標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，（如圖1所示）.其內(nèi)徑D 較小，受力較小時尚可，所以只應(yīng)用于彈性連桿振動系統(tǒng)。彈性連桿振動系統(tǒng)的最大振幅不大于15mm，停機(jī)過程中，振幅基本不變；傳遞給錨固圈及其聯(lián)接處的負(fù)荷較小，彈簧可以承受，不會折斷。但是，由于彈簧錨固圈的直徑小、錨固面積小，長期使用會產(chǎn)生松動，影響振動。回砂系統(tǒng)的單質(zhì)體慣性式振動設(shè)備，停機(jī)時的最大振幅可能大于30mm，跳離時會更大；彈簧受力也大。若用上述彈簧支承質(zhì)體，在錨固圈與工作圈的聯(lián)接處會折斷。改進(jìn)兩端錨固的圓柱螺旋彈簧，使之能承受大振幅而不折斷，應(yīng)用于單質(zhì)體慣性式振動系統(tǒng)，是行業(yè)希望的（圖2）.

圖1 只用于彈性連桿振動系統(tǒng)

圖2 可用于單質(zhì)體慣性式振動系統(tǒng)

查機(jī)械設(shè)計手冊中“圓柱螺旋壓縮彈簧計算表”，其中列出的圓柱螺旋彈簧的最小內(nèi)徑應(yīng)當(dāng)看做是可以承受振動負(fù)荷的最小內(nèi)徑。

符合“扁鋼、圓鋼彎曲的推薦尺寸”中的“圓鋼彎小鉤”、“圓鋼彎鉤環(huán)”和“圓柱螺旋壓縮彈簧計算表”三種圓鋼彎曲內(nèi)徑列表如表1（只列出常用四種圓鋼）。

表1 三種圓鋼彎曲內(nèi)徑列表（mm）

從表1可以看出“圓鋼彎鉤環(huán)”、“圓鋼彎小鉤”的彎曲內(nèi)徑D 較之圓柱螺旋彈簧的最小內(nèi)徑要小，超出了彈簧允許規(guī)范。以這樣的規(guī)范設(shè)計的彈簧，其錨固圈承受較大負(fù)荷時易發(fā)生折斷現(xiàn)象。

以圓柱螺旋彈簧的最小內(nèi)徑為錨固圈及之與工作圈聯(lián)結(jié)處的彎曲內(nèi)徑；并且振動系統(tǒng)的彈簧產(chǎn)生最大變形時，傳遞給錨固圈及之聯(lián)結(jié)處的負(fù)荷應(yīng)在“圓柱螺旋壓縮彈簧計算表”的允許范圍之內(nèi)。這樣，錨固圈及之與工作圈的聯(lián)結(jié)處就安全可靠了。為了獲得較好的彈簧剛度，工作圈只要不與錨固圈發(fā)生干涉就可以，即工作圈中徑D2＞D+3d（圖2）.另外，錨固結(jié)構(gòu)也有改進(jìn)：錨固用的心軸與底架或質(zhì)體是一體的，其中心有螺孔；壓蓋有中心孔；螺栓穿過壓蓋中心孔，擰入心軸的螺孔，壓緊彈簧的錨固圈。

2 結(jié) 語

這樣設(shè)計的彈簧已經(jīng)使用多年，結(jié)構(gòu)可靠、效果良好。應(yīng)用這樣的彈簧，青島五洋鑄機(jī)制造了S4512B篩砂機(jī)，停機(jī)平穩(wěn)，無跳離；天津三和鐵制品公司輸送砂型用單質(zhì)體慣性式振動輸送機(jī)，不僅停機(jī)平穩(wěn)、無跳離，還承受了落料沖擊引發(fā)的約50mm彈簧變形；青島五洋鑄機(jī)制造的彈性連桿式振動輸送機(jī)更沒問題。此彈簧長期使用，未發(fā)現(xiàn)錨固松動。此彈簧的造價較之橡膠彈簧、復(fù)合彈簧低很多；實(shí)為成本低、功能好的彈簧。