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文檔簡介
振械是最近二十多年來得到迅速發(fā)展的一種新型機器。目前它已廣泛應(yīng)用于采礦、冶金、煤炭、石油化工、機械制造、水利電力、輕工,建筑、建材、交通和鐵道等工業(yè)部門中,用以完成各種不同的工藝過程。例如完成給料、輸送、篩分、脫水、冷卻、干燥、粉磨、光飾、落砂、成型、振搗、夯土、壓路、沉拔樁和測試等各種工作。隨著我國建設(shè)事業(yè)的發(fā)展,這類機械在各工業(yè)部門中的使用將會日益增多。為了使這類機械得到更有效的利用和促使其進一步發(fā)展,對它的工作原理與設(shè)計與調(diào)試方法作較系統(tǒng)、詳細(xì)的敘述是很有必要的。從這一實際需要出發(fā),作者除了吸取國內(nèi)外科技工作者對振械研究的部分成果外,著重總結(jié)我們二十多年來對振械進行理論研究和試驗研究取得的結(jié)果以及參加振械設(shè)計與調(diào)試的心得體會。書中對物料運動理論、概率篩分理論、自同步理論、非線性與近振械的動力學(xué)理論、電磁式振械的理論及大長度振的剛度理論等內(nèi)容,進行了較詳細(xì)的敘述,提出了若干新的看法。本書共分十章,其中第二、四、五、六、七、章著重敘述振械工藝過程的理論、動力學(xué)理論及其計算與調(diào)試方法。為了讀者閱讀與使用的方便,并照顧到該書的系統(tǒng)性與完整性,在第一章、第三章與第十章中介紹了振械的結(jié)構(gòu)、振械振動系統(tǒng)的分析方法與振動機械的測試方法等一般性內(nèi)容。本書初稿曾作為向東北工學(xué)院振械研究方向的及有關(guān)單位從事振械研究設(shè)計的科技講授的內(nèi)容,在試用過程中進行了多次修改與補充。在編寫過程中,我們得到了所在單位——東北工學(xué)院和一機部起重機械各級的與支持,并得到鞍山礦山、洛陽礦山機械、平頂山選煤設(shè)計、沈陽煤礦、沈陽鋁鎂設(shè)計院、濟南鑄鍛、長沙建筑機械、石油化工設(shè)計院、鞍山礦山機械廠、冶金礦山機械廠、沈陽電力修造廠、朝陽東方紅機械廠、灰石廠和第一砂輪廠等單位的大力協(xié)助。在編寫、整理與復(fù)印過程中,曾得到劉永祥、關(guān)立章、郭友勤、紀(jì)盛青和林向陽等的熱情幫助,在此向他們致以深切的謝意。第1 振械的用途與分第2 非諧和振物料運動的基本特第3 振械振動系統(tǒng)的一般分析方第4 第5章彈性連桿式振械的動力單彈性連桿式振的動力雙彈性連桿式振的動力多彈性連桿式振的動力非線性彈性連桿式振的動力 單單軸式慣性振的動力學(xué)參 多軸慣性振的動力線性慣性式近振的動力慣性式非線性近振的動力慣性振的調(diào) 概第8 第9 第10 振械的測試技第一章振械的用途、分類、工作原理及構(gòu)第一 振械的用途與分30應(yīng)用振動原理而工作的機械(簡稱振械)得到了迅速的發(fā)展,它們在礦山和冶金工廠、選煤廠、化工廠、發(fā)電廠、鑄造廠、建筑工地、水泥廠,以及糧食和中得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)不完全的統(tǒng)計,目前已用于工業(yè)生產(chǎn)中的振械有幾十種之多,例如,振動給料機、振動輸送機、振動篩、概率篩、振動離心脫水機、振動冷卻機、振動球磨機、振動光飾機、動平衡試驗機和各種形式的激振器等。這些振在工業(yè)的各個部門中己發(fā)揮了重要的作用一、振械的組振械通常是由激振器、工作機體及彈性元件三個部分組成(圖1—1a)器、彈性連桿式激振器、電磁式激振器、式或氣動式激振器,以及凸輪式激振器等。包括隔振彈簧(其作用是支承振體,使機體實現(xiàn)所要求的振動,并減小傳給基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)架的動載荷)、主振彈簧(即彈簧或稱蓄能彈簧)和連桿彈簧(傳遞激振力等)。在振械中無彈性元件。振械與其它類型的機械相LL,優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、重量較輕、金屬消耗量少、成本低、能耗小、安裝方便、維修容易等。某些振械也存在著振幅不夠穩(wěn)定、調(diào)整復(fù)雜、傳給地基的振動較大、零部件工作較短及噪聲較大等缺點利用振動的槽體(或管體)輸送物料的目的。用管體封閉的振動輸送機,能輸送含有矽塵的礦物及其它有害或的物料、因為振動可使物料松散地和均勻地分布于工作面上,同時在振動面上物料受重力(在離心力場中則為離心力)、沖擊力、摩擦力和慣性力的頻繁作用,所以在輸送物料的過程中,可有效地完成諸如篩分、選別、脫水、冷卻和干燥等各種工藝過程。(或物件)與研磨介質(zhì)之間的相互摩擦和撞擊,從而可有效地完成物料粉磨、物件清理、鑄件落砂和工件(或刀具)光飾等各種工藝過程。對振械進行分類的目的是:按照振械的類型,分別地對它們進行分析研究,找出它們的共性與特性,便于了解與掌握各種振械的特點,以使它們得到更合理的使用。振動機械可以按照它們的用途、結(jié)構(gòu)特點以及動力學(xué)特性進行分類。表l—1按用途對振械進行了分類,并列舉了各種常見振械的名稱慣性式振(圖-1)它是由慣性激振器驅(qū)動。慣性激振器通常是由偏心塊、主軸、軸承和軸承座等所組成(圖1-1b)。工作機體的振動是由偏心塊回轉(zhuǎn)運動時產(chǎn)生的周期變化的離心力引起的。目前慣性式振在工業(yè)部門中得到了廣泛的應(yīng)用。例如,慣性振動篩、振動球磨機、振動落砂機、振動成型機和振搗器等。彈性連桿式振(圖l-它是由彈性連桿式激振器驅(qū)動的,彈性連桿式激振器是由偏心軸、連桿及連桿端部的彈簧所組成。工作機體借彈性連桿激起振動。目前用于工業(yè)中的該類振有彈性連桿式振動輸送機、振動冷卻機和重介質(zhì)振動溜槽等。彈性連桿式振構(gòu)通常用于長度較大的振中。 圖1- a)慣性振簡圖b)慣性激振l一激振器2一工作機體3一彈性元件4一偏心5一主軸6一軸承和軸承表1- 振械按用途分類別用途 用圖1-2彈性連桿式振1—工作機體2—連桿彈簧3一彈性元件4一連桿5圖1- a)外形圖b)電磁激振1一激振器2一工作機體3一彈性元件45一聯(lián)接叉6一線圈7一鐵心8表1- 振類振動機名稱(ωω0①單軸或雙軸慣性振動篩;⑦自同步概率篩;③自同步振動給料機;④雙軸振動輸送(ωω0非線性振(ωω0(ωω0沖擊式振非線性、非(ωω0)或近(ωω0激振器、風(fēng)動式或電磁式振(圖l—3)它是由電磁激振器驅(qū)動的。電磁激振器是由鐵心、線圈及銜鐵所組成(圖1—3b)。交變電流或脈動電流通過線圈,使電磁鐵產(chǎn)生周期變化的電磁吸力,從而使工作機體產(chǎn)生振動。目前用于工業(yè)中的該類振有電磁振動給料機、電磁振動輸送機、電其它振它們由風(fēng)動式激振器、式激振器和凸輪式激振器驅(qū)動。由于該類振與前述三類振的工作原理及計算方法不同,本書將不敘述。第二節(jié)慣性振的工作原理與結(jié)及偏心距相等時,在y-y方向上兩軸偏心塊產(chǎn)生的慣性力相加,在x-x圖l- 各種慣性激振器常在2-10范圍內(nèi)選取a)單軸式慣性激振器b)、c)雙軸式慣性激振器d)多軸式慣性激振多軸式慣性激振器所以彈方向上兩軸偏心塊產(chǎn)生的慣性力互相抵消,因此,該激振器將產(chǎn)生一個直線的、大小變化的激振力。當(dāng)軸兩端的偏心塊具有不同的安裝相位時(圖1-4c),還會產(chǎn)生定向周期變化的激振力偶。l-4d該類 機器在遠離的狀態(tài)下工作,工作頻率ω與固有頻率ω0之比z0,通常在2~10范圍由于固有頻率遠小于工作頻率,簧的剛度很小,因而,傳給地基的動載荷小,振有l(wèi)-512振彈簧3的懸吊裝置所組成。圖1- l一單軸慣性激振器2一篩箱3一隔振彈簧4一前拉彈簧5篩箱是由鋼板與型鋼焊接或鉚接成的箱形結(jié)構(gòu),在兩側(cè)板間用無縫或型鋼聯(lián)接,篩箱內(nèi)固定有篩網(wǎng)或篩板。篩箱由四個帶隔振彈簧的懸吊裝置吊于結(jié)構(gòu)架上或樓板上,也可以支承于隔振彈簧上。如圖1-6所示的振動球磨機也是一種由單軸慣性激振器激振的振。它是由裝有研磨介(通常為鋼球)與被研磨物料的圓筒形機體6、單軸激振器3和隔振彈簧7所組成;電l通過彈性聯(lián)軸節(jié)2,使單軸激振器的主軸回轉(zhuǎn),主軸上的偏心塊便產(chǎn)生離心力,使機體作近似于圓周的振體上任意一點的軌跡,都位于激振器主軸的垂直平面內(nèi)。機體的振動使研磨介質(zhì)和被研磨物料產(chǎn)生頻繁的沖擊和相互摩擦,從而使物料受到。但當(dāng)振動球磨機的振動頻率不夠高時,每一個研磨介質(zhì)(鋼球)制的運動。只有當(dāng)振動頻率超過某臨界值的時候,研磨介質(zhì)才出現(xiàn)對物料較為有利的運動。整個研磨介質(zhì)還繞中心管作慢速的回轉(zhuǎn)運動,其轉(zhuǎn)向與主軸的回轉(zhuǎn)方向相反(l-6圖l- l一電2一彈性聯(lián)軸器3一單軸式激振4一軸承5一偏心塊6一機體7一隔振彈l-7l-7al激振器連成一體,并支承于隔振彈簧2(研磨介質(zhì))和被磨工件既繞容器中心軸線(垂直軸)公轉(zhuǎn),又繞圓環(huán)中心翻滾,其運動為環(huán)形螺旋運動。因為磨料和工件在運動時互相磨削,所以可對工作進行均勻加工。由立式振動光飾機結(jié)構(gòu)圖1-7b看出,容器1(內(nèi)壁固定有橡膠或塑料襯板)與法蘭盤7用6,卸料門用螺栓壓緊,以保證容器密封。在容器的另一側(cè)設(shè)有網(wǎng)狀出水口,填加劑從這里流出。電3用四根長螺栓8及兩塊夾板9懸掛在法蘭皮墊10。振動光飾機常用來去除機械加工件、沖壓件和鍛鑄件的毛刺和氧化皮,也可用作工件的尖邊倒圓、除銹和拋光等加工。此外,這種加工方法還可以磨去刃具的虛刃,進而延長它的使用。圖1-8a表示了式振搗器的結(jié)構(gòu)圖。它是由帶有增速齒輪的電16、軟軸5和偏心式振動棒2所組成。電通過軟軸,將動力傳給振動棒。軟軸的另一作用可使振動棒在任意一個目前在建筑部門中用來振搗混凝土的式振搗器的振動棒,除偏心式以外,還采用行星式振動棒。它又分為外滾道式和內(nèi)滾道式兩種。圖l-8b為外滾道式振動棒,圖l-8c為內(nèi)滾道式振動棒。采用了行星摩擦傳動,在不采用增速齒輪的情況下,就可以使振動棒的振動頻率增加到電工作頻率的4~7倍。通常采用200r/min的電驅(qū)動時,振動棒的頻率可增加到10000~20000次/min這樣高的振動頻率,對于提高混凝土的澆灌質(zhì)量是有效的,這有利于除去混凝土中的氣孔和促使?jié)补嗉軐崱:苊黠@,滾動體對其自身軸線的轉(zhuǎn)速即等于電的轉(zhuǎn)速,而滾動體中心線對振動棒中心線的轉(zhuǎn)速(或稱公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速),是與振動棒的振動頻率相等的。 圖1- a)示意圖b)結(jié)構(gòu)l一容器2一彈簧3一電4一偏心塊5一底座6一卸料口7一法蘭8一長螺栓9一夾板10一橡皮墊11圖1-9為振動成型機(振動臺)的示意圖。這種振是鋼筋混凝土構(gòu)件廠的主要成型機該機由臺面l、底座2、偏心塊3、支承彈簧4、齒輪同步器5和電6所組成。電通過彈性聯(lián)軸節(jié)使齒輪同步器回轉(zhuǎn),再經(jīng)兩個彈性聯(lián)軸節(jié),將運動傳給激振器的兩根主軸。軸上裝有多個偏心塊,兩軸上的偏心塊對稱地安裝,以使水平方向的激振力互相抵消,而垂直方向的激振力互相疊加,這樣便可使臺面產(chǎn)生垂直方向的振動。在工業(yè)部門中除了應(yīng)用強制同步式振外,近十年來,開始廣泛采用依照力學(xué)原理實現(xiàn)同步的自同步振。1-1012、二次隔振底架3、一次隔振彈簧4、感應(yīng)電5與6、可伸長的彈性聯(lián)軸節(jié)7、中間軸8和二次隔振彈簧9組成。兩臺感應(yīng)式異步電通過彈性聯(lián)軸節(jié)(中間為可伸縮的花鍵軸)使激振對稱于兩聯(lián)線運轉(zhuǎn),因而它們所產(chǎn)生的激振力垂直于兩聯(lián)線。為了獲得較為良好的隔振效果,該篩采用二次隔振系統(tǒng),即在一次隔振彈簧下方,再安裝二次隔振質(zhì)量與二次隔振彈簧。 圖1- a)偏心式振搗器b)外滾道式振動棒c)內(nèi)滾道式振動1、11、18一軸承2一振動棒3一偏心軸4、6一軟管接頭57一軟管鎖緊扳手8一增速器9一電轉(zhuǎn)子鈾10一脹輪式防逆裝12一增速小齒輪13一提手14一電源開關(guān) 一電一轉(zhuǎn)盤 l一滾錐22一滾道圖1- 1一臺面2一底座3一偏心4一支承彈簧5一齒輪同步器6激振電即是在電的軸端上安裝有偏心塊,因而激振電回轉(zhuǎn)時,偏心塊將產(chǎn)生激振力。該種振的兩臺激振電無任何強迫聯(lián)系。當(dāng)兩電交叉安裝時,根據(jù)力學(xué)原理,在一定條件下,可實現(xiàn)同步運轉(zhuǎn),并產(chǎn)生垂直方向的激振力和繞垂直軸的激振力矩。因而螺旋槽體上任意一點均會產(chǎn)生垂直振動與繞垂直軸的扭轉(zhuǎn)振動,兩種振動的,是一種組合的直線振動。振動方向線與螺旋槽的夾角通常為20°~4°,這種振動可使螺旋槽體中物料連續(xù)地沿槽體向上輸送。6~8送量一般不大于20噸/小時。圖1-10熱礦l2345、6789目前用于工業(yè)中的多軸慣性振,有四軸慣性振動輸送機(圖1-12)和四軸慣性振動搖床(1-13)。由圖1-12可見,激振器中有兩對回轉(zhuǎn)方向彼此相反的主軸,左側(cè)一對軸的轉(zhuǎn)速為右側(cè)一對主軸轉(zhuǎn)速的二倍,但偏心質(zhì)量矩僅為低速軸的幾分之一。當(dāng)激振器工作時,激振力是兩種頻率激振力的組合,在垂直方向互相抵消,而且僅存在于水平方向,激振力對振動中心來說是不對稱的,因而可使輸送管體沿水平方向作不對稱的振動,這種振動可使物料向右或向左滑圖1-11交叉軸式自同步垂直振動輸送1一螺旋槽體2一激振電3一隔振彈圖激振器和懸吊鋼繩組成。四軸慣性激振器用齒輪聯(lián)接,左側(cè)和右側(cè)兩對主軸各用一對速比等于圖1-121-輸送管2-激振器3-高速軸4-低速軸5-目前應(yīng)用于工業(yè)中的線性近式慣性振械有振動爐排、慣性式給料機、慣性共振式振動輸送機、慣性式篩等。這類振具有以下特點:ω振械主振系統(tǒng)的頻率比z0
0.75~1.3(0.75~0.95)ω器在近情況下工作。但隔振系統(tǒng)的頻率比z0取z0=2~10
1~1 圖1-13四軸慣性振動 圖1-14是慣性式振動輸送機。該機主要是由輸送槽體2、單軸慣性激振器1、隔振彈簧3所組成。輸送槽體2、平衡質(zhì)量4與剪切橡膠彈簧5及慣性激振器l組成了主振動系統(tǒng)。電動機通過三角皮帶使激振器主軸回轉(zhuǎn)。主軸上的偏心塊回轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的慣性力,使主振動系統(tǒng)產(chǎn)生近的振動。輸送槽體與平衡質(zhì)量沿傾斜方向相對振動,并使槽體中的物料向前運動。圖1-14慣性式振動輸送1一單軸慣性激振器2一輸送槽體3一隔振彈簧45一剪切橡膠彈簧6四、非線性慣性振的特點與結(jié)構(gòu)工業(yè)用非線性慣性振械,可分為硬特性非線性振械和軟特性非線性振兩類。硬特性非線性振的主振固有頻率隨振幅的增加而增大,軟特性非線性振的主振固有頻率隨振幅的增加而減小。某些軟特性非線性振可以獲得不對稱的速度曲線,這對完成某些工藝過程(如搖床對非線性振,可以很方便地利用增減彈簧預(yù)壓量的方法(對彈性力為曲線變化的壓縮彈簧),或利用調(diào)整彈簧間隙的方法(對帶有間隙的非線性彈簧),來改變機器的工作點 圖1-15慣性篩的結(jié)構(gòu)。它是由篩箱1、激振器的偏心塊4、平衡質(zhì)量5、主振非線性267圖1- 1一篩箱2一主振彈簧3一皮帶輪4一平衡質(zhì)量56一板彈簧7一隔振彈由于在相對振動方向上主振動系統(tǒng)的固有頻率與工作頻率相接近,所以在這個方向上機體的振幅較大,而與其相垂直的方向遠離工作狀態(tài),機體的振幅很小,因此,機體的運動軌跡接近于一直線或長橢圓形。這種運動軌跡對篩分過程是有利的。圖l—16非線性臥式振動離心脫水機的構(gòu)造。該機目前用于選煤廠煤泥的脫水,也可以用由圖可見,篩籃2由主電18,通過帶輪15、8帶動回轉(zhuǎn)。激振系統(tǒng)電17經(jīng)皮帶傳動,并通過一對齒輪,使裝在機殼3上的四個偏心輪5作反向同步回轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生軸向激振力。機殼3、非線性橡膠彈簧7、主軸10和篩籃2組成主系統(tǒng)。在激振力作用下,使篩籃產(chǎn)生軸向振動。物料由給料管1給入篩籃,并在離心力和軸向振動力的綜合作用下,均勻地向前滑動。脫水后的物料,從篩籃前面落入卸料室,并由此進入機器底部的排料槽中,離心液由機殼收集在一起,經(jīng)排出室排出。機殼3安裝在長板彈簧11上,長板彈簧又固定于機架13上,機架下面設(shè)置隔振橡膠彈簧14,以消除離心機工作時傳給地面上的振動。由于機架的振幅很小,長板彈簧的剛度不大,經(jīng)過長板彈簧一次隔振之后,再經(jīng)過機架13(二次隔振質(zhì)量)及二次隔振彈簧(隔振彈簧14)離心機傳給地面的振動很小。10001-17偏心輪2回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的激振力,通過l傳給床面13。床面通過螺桿12與軟彈簧8彈簧11相聯(lián)接。當(dāng)機器時,軟彈簧與硬彈簧均處于壓縮狀態(tài)下。由于床面裝于可擺動的支承圖 一短板彈簧10一主軸11一長板彈簧12一軸承13一機架14一橡膠彈簧15一小皮帶輪16一三角皮帶1718一主械在近狀態(tài)下工作。由于硬彈簧有時壓縮,有時離開,因而床面運動時有不對稱的加速度,這種不對稱的加速度曲線,可使兩種不同的礦物在床面上得到較好的選分。為了提高搖床的處理能力和有效地回收細(xì)粒礦物,還研究了一種振動離心搖床。從振構(gòu)來看,它與彈簧搖床沒有本質(zhì)的區(qū)別。不同的只是彈簧搖床的選別作用發(fā)生在重力場中,而離心搖床的選別工作引入了力大幾倍、甚至幾十倍的離心力,因而強化了選礦過程。圖1-17彈簧搖l一偏心拉桿2一偏心輪3一三角帶4一支架5一電6一手7一彈簧箱8一金屬軟彈簧9一彈簧支座10一螺帽11一橡膠硬彈12一螺桿13一床面14一支承裝利用沖擊振動的機械有蛙式夯土機、振動錘鍛機、振動鉆探機、沖擊式振動落砂機、沖擊式振動造型機等。沖擊式振是非線性振的一個特例。根據(jù)理論計算與試驗都可以證明,沖擊情況下物體產(chǎn)生的加速度,比一般線性振工作的最大加速度大幾倍、幾十倍,甚至幾百倍。因而利用沖擊可以產(chǎn)生很大的沖擊力,這對壓實圖 圖1-19 1一電2一雙軸慣性激振器3一夾持器4一沖擊錘5一彈簧6一中間皮帶圖1-18為蛙式夯土機。它是由夯頭1、夯架2、傳動軸架9、底盤4和電5等部分組 抬起,在離心力的作用下,夯頭被提升到一定高度,同時,整臺機器向前移動一定距離。當(dāng)偏心塊轉(zhuǎn)到一定位置后,夯頭開始下落,下落速度逐漸增大,并以較大的沖擊力夯實土壤。除蛙式夯土機外,還有電或內(nèi)燃機帶動的單軸式和雙軸式振動夯土機。起電損壞,在圖1-19b中,用彈簧5將電l與激振器2。電通過三角皮帶使激振器回轉(zhuǎn)。在圖1-19b中,為了預(yù)防由于振動引起皮帶的伸長與縮第三 彈性連桿式振械的工作原理與結(jié)彈性連扦式振是一種工作在近狀態(tài)下的振。按照振動的數(shù)目,可分為單式和雙式兩類。按照振動系統(tǒng)的線性與非線性特性,分為線性振與非線性振兩種。一、 體4、主振彈簧5、底架6及分離隔板7所組成。電經(jīng)三角皮帶帶動偏心軸回轉(zhuǎn),進而使連桿端點作往復(fù)運動,連桿端部裝有壓縮橡膠彈簧,由于連桿往復(fù)運動,便通過彈簧將激振力傳給槽體,并使振動系統(tǒng)實現(xiàn)彈性振動。槽體的振動方向與導(dǎo)向桿相垂直,由于槽體振幅較導(dǎo)向桿的長度小得多,所以可近似看作是直線振動;主振彈簧5的剛度,根據(jù)指定要求進行選擇,以保證振動系統(tǒng)在近狀態(tài)下工作。圖1- l一傳動裝置2一彈性連桿3一導(dǎo)向4一槽體5一彈簧6一底座7一分離隔圖l- l一螺旋槽體2一主振彈簧3一彈性連桿式激振4一導(dǎo)向桿5一傳動帶6重適合于使兩種礦物分離)從機器頭部給人槽體中,在槽體的振動和槽體水室上升水的作用下,介質(zhì)松散懸浮,形成具有一定重度的和流動性較大的重介質(zhì)床層。礦石由管部送人槽體中。比彈簧3及導(dǎo)向桿4組成。二、 圖1-22平衡式雙管振動輸圖1-22是平衡式雙管振動輸送機的外形。該機是由上下輸送管、彈性連桿式激振器、主振剪切橡膠彈簧、固定底架所組成。在固定底架上的電,通過三角皮帶使安裝在下管上管的偏心軸回轉(zhuǎn),偏心軸使連桿作往復(fù)運動,連桿頭部裝有剪切橡膠彈簧,通過此彈簧,將激振力傳給上下管,上下管用橡膠鉸鏈?zhǔn)綄?dǎo)向桿聯(lián)系在一起,導(dǎo)向桿中點通過橡膠鉸鏈支于固定底架上。上下管的振動方向是與導(dǎo)向桿的中心線相垂直的,它們之間還裝有剪切橡膠彈簧,該彈簧有一定的剛度,使振動系統(tǒng)在近狀態(tài)下工作。1-23線 1一32V一上篩箱56簧橡膠彈簧一1-23線 1一32V一上篩箱56簧橡膠彈簧一構(gòu)1011一壓縮第四節(jié)電磁式振的工作原理與結(jié)電磁式 械根據(jù)電磁激振器的形式,可分為電磁式與電動式兩大類。圖1-24a為電圖1- a)電磁式激振器b)電動式激振式激振器,它是由鐵芯、電磁線圈、銜鐵和彈簧等所組成。鐵芯通常與平衡固定在一起,而銜鐵則與槽體(或機體)固定在一起。圖1-24b為電動式激振器,它是由直流電激磁的磁環(huán)(或永磁環(huán))、中心磁極和通有交流電的可動線圈所組成,可動線圈與振動桿或振體相聯(lián)接。圖l-25為電磁式倉壁振動器的構(gòu)造。它是由電磁鐵鐵芯1、電磁線圈2、可動銜鐵3、振動器底座4和橡膠彈簧5等組成。安裝時只要用螺栓將底座固定于倉壁上,或固定于料倉內(nèi)壁的振動板上。當(dāng)電磁線圈通以交流電或經(jīng)過半波整流的脈動電流后,可動銜鐵與鐵芯將產(chǎn)生相對振動,使倉壁或料倉內(nèi)壁的振動板相應(yīng)地產(chǎn)生振動,這樣就可以消除料倉內(nèi)物料的起拱現(xiàn)象,以保證連續(xù)地向受料器喂料。二、電磁式振動給料機圖1- 12345樣,槽體、激振器(包括殼體)及板彈簧構(gòu)成了雙的主振系統(tǒng)。為了防止將振動傳給地基或建筑物,槽體與激振器殼體分別懸吊于(或支承于)剛度不大的隔振彈簧上。板彈簧電振給料機,通常利用增加或減少板彈數(shù)的方法,調(diào)整機器的工作點圖1-27是螺旋彈簧電磁振動給料機。它與前一種給料機的區(qū)別,是用螺旋彈簧來代替板彈簧。為了使槽體與激振器殼體保持上下的相對位置,它們之間還裝有一對導(dǎo)向板彈簧7。在一臺給料機上,通常裝有四個或六個金屬螺旋彈簧4。螺旋彈簧用螺桿、壓板及螺母壓緊在槽體與激螺旋彈簧電振機的構(gòu)造比較簡單,重量較輕,但對螺旋彈簧必須進行嚴(yán)格的選配,要求它們有接近相同的剛度,損壞后,修復(fù)較不便。這種給料機的工作點的調(diào)節(jié),通常采用在激振器的殼體上加減配重塊的方法。圖l- a)板彈簧電磁振動給料機b)板彈簧電磁激振1一聯(lián)接叉2一壓緊螺釘3一板彈簧4一銜鐵5一鐵芯6一殼圖1-27螺旋彈簧電磁振動給料a)螺旋彈簧電磁振動給料機外形圖b)螺旋彈簧電磁激振三、電磁式振動輸送機電磁式振動輸送機(1-28)分為單激振器驅(qū)動與多激振器驅(qū)動兩種。它們是由輸送管、激振器與支承隔振彈簧所組成。輸送管由普通圓制成,這有利于密封和防塵。61- 1一氣隙調(diào)整螺栓2一銜鐵3一底座4一彈簧5一螺桿67一板彈簧8一振動板9一配重10一壓緊螺第二 第一 直線運動振械物料運動的理用于給料、輸送、篩分、冷卻、脫水和選別的振,它們的工藝過程通常是在物料沿振動工作面連續(xù)運動的情況下完成的。各種振械工藝過程的質(zhì)量,直接與物料的運動情況有關(guān)。因此,闡明物料在振動工作面上的運動理論,對于正確選取振械的運動學(xué)參數(shù),以保證各種工藝過程有效地進行是具有重要意義的。振械的工作面通常完成以下各種振動:簡諧直線振動、非簡諧(或非諧和)直線振動、圓周振動和橢圓振動等。依賴上述各種振動,使物料沿工作面移動。當(dāng)振采用不同的運動學(xué)參數(shù)(振幅、頻率、振動角和傾角等)時,便可使物料在工作面上出現(xiàn)下列不同形式的運動: 上述四種運動形式中,除了“相對”,由于物料與工作面間無相對運動而不能進行輸送、在分析運動學(xué)特性和進行運動學(xué)參數(shù)的選擇與計算時,必須對以上三種形式的運動,同時進行與計算。在這三種運動形式中,正向滑動與反向滑動的性質(zhì)是相似的,其原理基本一致,只與拋擲運動有本質(zhì)的差別。所以下面按“滑行運動”和“拋擲運動”兩種基本的輸送原理分別進行。此外,振工作面的運動軌跡不同,計算物料運動的基本公式也不完全一樣,因此,本節(jié)將首先敘述在直線振中物料運動的理論,而圓運動和橢圓運動振、振動離心機和非簡諧振的物料運動理論,將在以后各節(jié)中。作簡諧運動的直線振,包括直線運動的振動給料機、振動輸送機、振動冷卻機和螺旋, 式 λ——工作面沿振動方向的單振幅——振動圓頻率t——時間φ
ωt (2- δ——求上式對時間t的一次導(dǎo)數(shù)和二次導(dǎo)數(shù),便得yx方向的速度vy、vx和加速度ay(2-ay=-ax=-(2-正向滑行指數(shù)Dk及反向滑行指數(shù)圖2-1表示了在薄料層情況下物料受力圖。我們首先假設(shè)物料對工作面作相對運動,在y方向和x方向的相對位移為△y、△x;相對速度為、;相對加速度為、。這時,物料顆粒沿x方向的慣性力和重力分力之和為:而沿y方向物料顆粒作用于工作面上的正壓力大小式中mG
(2-(2-y和x——物料顆粒相對于工作面在y方向與x方向之相對加速度當(dāng)物料對工作面作滑行運動時,物料對工作面始終保持接觸,正壓力N≥0y=0。當(dāng)物料顆粒出現(xiàn)拋擲運動時,正壓力N=0,相對加y≠0。F0f0 (2-式中,f0——物料對工作面的靜摩擦系數(shù)--圖2- 滑動開始的瞬時,物料對工作面的相對加速x=0,因為未出現(xiàn)拋擲運動,y也為零。所以式(2-5)P極限摩擦F0之和等于零,即pF0mω2λcosδsinωtGsinα0f0(mω2λsinδsinωtGcosα0)
(2-(2-f0tgμ0μ0為靜摩擦角),G=mg,代人式(2-9φk (簡稱正向滑始角)及開始反向滑動的相位角 (簡稱反向滑始角φk
sin1
φq
sin1
(2-正向滑行指數(shù)Dk及反向滑行指數(shù)DqDKcos(μ0δ DKcos(μ0δ (2- sin(μα sin(μα ω式中K
K (2-g對于絕大多數(shù)振械,μ0α00~180°,μ0δ-90°~90°,所以sin(μ0α0))內(nèi),而反向滑始角φq0在180°~360°范圍內(nèi)。也就是說,在根據(jù)式(2-3)作出的速度vx曲線上,φk0只可能存在于振動周期的前半周期,φq0只可能存在于振動周期的后半周期內(nèi)。當(dāng)φ φk0~180°~φk0的范圍內(nèi)時,物料均可開始正向滑動;當(dāng)φ處在φq0~40°-φq0的范圍內(nèi)時,物料均可開始反向滑動(參看圖2-2)。當(dāng)正向滑行指數(shù)Dk<1時,由式(2-10)看出,φk0無解,這時物料不能出現(xiàn)正向滑出現(xiàn)正向滑行的條件是Dk>1當(dāng)反向滑行指數(shù)Dq<1時,φq0無解,這時物料不能出現(xiàn)反向滑動,所以出現(xiàn)反向滑行的條件是Dq>1。 反向 πφkπ3πqφo圖2- 工作面x方向的速度曲線及正向滑始角φk0和反向滑始角DkDq的值,大多數(shù)按滑行原理工作的振,通常取Dk=2~3,Dq≈1。當(dāng)預(yù)先選定好Dk及Dq之后,則必須采用的振動方向角δ可
Dksin(μ0α0)cos(μ0δ sin(μ0α0)cos(μ0δδtg 1
(2-其 c
sin(μ0α0)sin(μ0α0DkDq選定以后,根據(jù)所求得的振動方向角δ,可按下式求K
sin(μ0α0)cos(μ0δ KDsin(μ0α0 (2-qcos(μ0δω 因為K ,ω 為每分鐘振動次數(shù)),所以在選定振幅λ之后,便可按下式計算 DDkgsin(μ0α0)π2λcos(μ0δ)nDDqgsin(μ0α0)π2λcos(μδ0n (2-若先選定振動次 n,則所需的單振幅λ900Dkgsin(μ0α0π2n2cos(μ0δ λ900Dqgsin(μ0α0π2n2cos(μ0δ
(2-tmktmtk(其中tm與tk分別為正向滑動終了與正向滑動開始的時間)。在tmk時間內(nèi),工作面振動所越過的相位角稱為正向滑動角,以θk表示,θφφω(t t。而正向滑動時間t2π ik表示式 φm——實際正向滑止角φk——實際正向滑始角
itm ω
(2-m(axx)Gsinα0 (2-式 f——物料對工作面的動摩擦系數(shù)將式(2-6N2-18f用動摩擦角μftgμ得mxmaxGsinα0tgμ(mayGcosα0將式(2-4)的ayax代人上式,便可按下式計算出相對速度txt
tgμ
(cosφcosφk)ωλcosδ(cosφcosφk (2-式 φk——假想正向滑始角
cos
sin(μα0Kcos(μδ
(2-μ0μ,φkφk0。因為通常情況下μ<μ0,所以φk較φ對于絕大多數(shù)振械,工作面傾角α0<μ,所以經(jīng)過一定時間,到 φ 時,相對速 0,正向滑動終結(jié)。因此,根據(jù)式(2-19),正向滑動的終結(jié)條件 (2-因為φm?kθk,代入式(2-21)并化簡,則可求得實際正向滑始角φk與正向滑動角θk的關(guān)系曲線如圖2-3所示。tgφ 1 1cos (2- sink
sinsin
2-4φkφq)與實際滑止角φmφePkm(Pqe的關(guān)系曲線。假想正向滑始角φk可按式(2-20)求出,實際正向滑始角φk可根據(jù)物料運動狀態(tài)定出(見本節(jié)第五小節(jié),它等于最小正向滑始角φk0,或在φk0~180φk0的范圍內(nèi)。當(dāng)φk及φk確定后,便可在2-3上直接查出正向滑動角θk,或按2-4直接查出正向滑止角φm。因為正向滑止角不大于360°,所以正向滑動角也一定小于360°。 求出φmφkθk258302-4φm
3在圖2-32-4中,P即為PkmPqe用同樣的方法,可以求出反向滑動角θq和反向滑止角φe。m(axx)Gsinα0xωλcos(μδ)[cosφcosφsinφ(φφ)
(2-(2-圖2-3正(反)實際滑始角φφ與正(反)向滑動角θθ及速度系數(shù) p的關(guān)系曲 其 sinφqsin(μα0Kcos(μδ
(2-式 φq——實際反向滑始角φq——假想反向滑始角當(dāng)φ等于反向滑止角φe時,反向滑動相x等于零,反向滑動才告終結(jié)。由此可以求得實際反向滑始角φq與反向滑動角θq的關(guān)系:tanφ 1 1cos sinqsinφθqsinq
sinsin
其 φφ i (2- 式中φe——反向滑止角;θq——反向滑動角;iq——反向滑動系數(shù)。假想反向滑始角 可按式(2-25)求出,實際反向滑始角 與物料滑行運動狀態(tài)有關(guān)(節(jié)第五小節(jié),它可能等于最小反向滑始角 ,或處在 ~540φ的范圍內(nèi)。當(dāng)φ和 確定后,便可在圖2-3中查出反向滑始角θq,或在圖2-4上查出反向滑止角φe。不過在查曲線圖時,須用φ180代替φ,用φ-180°代替φ,查得的θ即為實際的θ,查得的φ180 °即為實際的φe了的時間t內(nèi),物料對工作面的相對位移
2πm
ωvkωtmxkdt2πωλcos(μδ)φm
cosφsinφ(φφ)]dφφ φωλcos(μδ)
cos (φφ sin2φsin2cosk(φmφk)sinφk 2sin設(shè)
v cos(μδ)b2
b)k ωλ kk2πcosμ ωλcosδ1tanμtanδ
(2-b2其 Pkm 根據(jù)φk及φk可由圖2-3或2-4直接查出系數(shù)Pkm,當(dāng)φkφk時,則
(bmbk x xdt 2πωλcos(μδ)b2 q(bb)2πcos
ωλcosδ(1tanμtanδ)
(2-q其 Pqe q
(bebq),sinφebe,sinφqbq,sinφq (2-當(dāng)φqφq0φq時Pqe,可按下式計算根據(jù)φq和φq的數(shù)值,可由圖2-3或2-4直接查出速度系數(shù)Pqe405060708090100110120405060708090100110120130140150160170φ'或(φ-180 2-4正(反)向?qū)嶋H滑始角φkφq)與正(反)向滑止角φmφe)及速度系數(shù)Pkm(Pqe)(bebqPqe
(2-這些滑行運動狀態(tài)的差別是三種基本運動型式(即相對、正向滑動和反向滑動)的組合方式不同。這幾種運動狀態(tài),在不同的振上均有采用。下面這些狀態(tài)的特點及其產(chǎn)生的條件(運動狀態(tài)與運動學(xué)參數(shù)的關(guān)系。2-某些槽式振動冷卻機和振動離心脫水機?均在這種狀態(tài)下工作。這種狀態(tài)的特點是:由和正向滑動兩種基本運動形式所組成,此時kkφkkφmmkeφqmkkφφ φquxkmφφeφk360 mqkφqoqφeφk360 ooooo圖2- c)、d)正向滑動與反向滑動之間有一次間斷的運動狀態(tài)eD<1(式中D為拋擲指數(shù),見下一節(jié)所述);實際正向滑始角φk等于最小正向滑始角φk0,其理論平均速度按式(2-27)計算。正向滑動與反向滑動有兩次間斷的運動狀態(tài)(圖2-這種運動狀態(tài)在槽式振動冷卻機、低速振動篩和少數(shù)振動輸送機上采用。雖然對于某些振來說,反向滑動是沒有意義的,甚至是有害的,但由于運動學(xué)參數(shù)受某些條件的限制,所以反向滑動仍然會出現(xiàn)。這種狀態(tài)的特點是:Dk>1,Dq>1,D<1;其基本運動形式的組合方式為相對—正向滑動—相對—反向滑動;最小反向滑始角φ0大于正向滑止角φm,最小正向滑始角φk0大于反向滑止角φ減去360°,即φq0>φm,φ0>φ-360°。所以φkφk0,φφq0,其理論平均速度等于正向滑動平均速度(式2-2)與反向滑動平均速度(式228)的正向滑動與反向滑動只有一次間斷的運動狀態(tài)(圖2-5c、2?因為振動離心脫水機在離心力場中工作,所以在進行各種運動學(xué)參數(shù)的計算時,可近似用向心加速度機轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)的角速度,r-轉(zhuǎn)筒內(nèi)側(cè)半徑
r代替重力加速度g(式中 -振動離 出現(xiàn)這種狀態(tài)的必要條件是:Dk>1,Dq>1,D<1。運動形式的第一種組合方式為:相對靜止—正向滑動—反向滑動—相對,即實際正向滑止角φ等于實際反向滑始角φ,而反向滑止角φe<φk0+360°,所以φk=φk0,而φ>φq0。第二種組合方式為:正向滑動—相對—反向滑動—正向滑動,即φ<φq0,所以φq=φq0,而φ>φk0+360°,所以φ=φ-360°。其理論平均速度等于正向滑動平均速度(式2.27)與反向滑動平均速度(式2-28)的和。正向滑動和反向滑動無間斷的運動狀態(tài)(圖2-出現(xiàn)這種狀態(tài)的必要條件是:Dk>1,Dq1D<1φkφk0φqφq0,因φm>φq0φeφk0+360°,所以φqφm,φkφe-360°。為了求出穩(wěn)定運動狀態(tài)下的φk和φq,必須首先按φk及φk0,由圖2-4查出第一循環(huán)的正向滑止角φm,然后以φm的值作為φq′的值(因為φq0),并算出φq,再按圖2-4查出第一循環(huán)的φe,然后再以φe-360°代替φk(因為φe-φk0),并利用φk2-4查出第二循環(huán)的φm,再以φm代替φq,并利用φq查出第二循環(huán)的φe。依此順序經(jīng)過若干循環(huán),即可得出穩(wěn)定運動后的φkφm及φq和φe。再以穩(wěn)定后的φk、φm、φq和φe按式(2-27)及式(2-28)計算理論平均速度。為了區(qū)分物料作滑行運動的振的各種運動狀態(tài),首先必須求出φk0、φk、φq0和φq,按圖2-4φm和φe,再根據(jù)φm、φe與φk0及φq0的數(shù)值,便可劃分物料作滑行運動的當(dāng)動摩擦系數(shù)與靜摩擦系數(shù)相等時,前述四種運動狀態(tài)可直接根據(jù)Dk和Dq(或φk0和φq0)的大小按圖2-6所示的各個區(qū)域確定物料滑行運動的各種狀態(tài)。無無狀態(tài) 狀態(tài)0 0.4 圖2- 各種滑行運動狀態(tài)區(qū)域圖(ff0,φk0φk,φq0φq拋擲指數(shù)N=-mω2λsinδsinφd+Gcosα0式 φd——物料開始被拋起時的振動相角 φdφsin1
(2-其 DKD1,式(2-31)的φd有解,物料可以出現(xiàn)拋擲運動,并可求得拋始角φdD<1φdD不得小于1。ωω 因為振動強度K ,而ω DgDgπ2λ
n (2-nλ900Dgπ2n2sin
(2-拋離角θd與拋離系數(shù)N必為零,將式(2-4)代入式(2-6),便可求得物料相對加速度Δy對時間t積分二次,即可求得物料對工作面的相對位移Δyλsinδ(sinφdsinφ)λsinδcos
(2-(φφ)1g
(φφdω
(2-當(dāng)物料在 方工作面的相對位移Δy重新等于零時,拋擲運動才告終止。此時,振動角φφzφz稱為拋止角。拋止角φz與拋始角φd之差稱為拋離角θdφzφd,而物料拋擲運動的終止條件(φφz,Δy0)可由式(2-35)求出:θ2sin(φdθd)sinφdθdcosφd
φzφdθd21θ2(1cosθ cot
2 θd
(2-上式表示了拋始角與拋離角θd如果φd已按式(2-31)2-7查出拋離角θd。因為拋擲指數(shù)D與拋始角φd有以下關(guān)系:cot
1 1 1sin2φdD2 cot2φdcot2φd又因拋離系 iD(即拋擲一次時間與一個振動周期之比)與拋離角 有以下關(guān)系i 將式(2-37)及式(2-38)代入式(2-36)DiD
(2-θ2d1θdθdsin2πi2πiDsin θdθd/(? 1020304050607080φd/(?圖2- 拋始角φd與拋離角θd的關(guān)按照式(2-39)2-8DiD關(guān)系曲線。根據(jù)D值,可以算出iD,或由iD算出D值:當(dāng)iD=0,得當(dāng)iD=1,得iD=23D=6.36對大多數(shù)按拋擲理工作的振,通常取D<.3,這時工作面每動一次,物將出現(xiàn)一次拋擲運動。這種運動狀態(tài),對于減小不必要的能量消耗和提高振的工作效率都是有益的,這就是目前大多數(shù)振所選取的拋擲指數(shù)D一般不大于3.3的主要理由。物料被拋起(離開工作面)后,沿工作面方向(x方向) Δxgsinα0ω2λcosδ對Δx積分二φz代替φ,便可求得每次拋擲運動的相對位移
(2-Δxzλcosδ(sinφzsinφdθd
gsin
1012D
3433323672108144180216242278234333236721081441802162422782222224D圖2-8拋擲指取D與拋離系數(shù)iD的關(guān)sinφsinφθcosφ1θ2sin 2 Δx1(λcosδ)θ2sinφ(1tanαtanδ) (2-(λcosδ)2π2i21(1tanαtanδD 2πωvd
ω
ωλcos D(1tanα0tanδD
(2-當(dāng)工作面傾角α00vdωλcos D
(2- DDD
π
D<3.3時,水平振動輸送機物料拋擲運動的最大理論平均速度,過工作面在x方向的最大速度ωλcosδ的0.95倍,稱ωλcosδ為拋擲運動的極限速度:v1ωλcos1f(D)與極限速度ωλcosδvdlf(D)ωλcos其 f(D) D
(2-(2-D=2~3.3f(D)0.86~0.95D=2~3.3的水平振的物料平均速度時,可以利用以下近似公式vd0.9ωλcos (2-ff
02-
D1f(D)D在利用式(2-46)的近似公式時,其計算誤差一般不會超過5%。這樣大的誤差,對于一般振來說是的。這樣,在計算各種振的物料平均速度與機器的生產(chǎn)能力時,利用式(2-46)D的大小,物料的拋擲運動可分為輕微拋擲運動(D=1~1.75)運動D>1.5)(見圖2-10)。圖2-11是按式(2-35)作出的,圖中表示了在拋擲運動情況下,工作面與物料在y方向的位移曲線 方向的速度曲線。因為在拋擲運動之前與拋擲運動之后均可能出現(xiàn)一定的滑行φmφφduxφOb)圖2- a輕微拋擲運動狀態(tài)b)中速拋擲運動狀態(tài)c)高速拋擲運動狀 xxk
m m OΦk0 d
y
φz圖2- 物料與工作面在y方向的位移和x方向的速度曲a)x方向的速度曲線b)y方向的位移D的大小,又可分為兩種狀態(tài):中速拋擲運動狀D)和振動篩等。當(dāng)拋擲指數(shù)D=1.75~3.3時,拋離角θd=220°~360°,拋離系數(shù)iD=0.67~1,其高速拋擲運動狀態(tài)(圖2-10c):此種狀態(tài)下的拋擲指數(shù)D33拋離系數(shù)>。對于含iD=1~2及iD=2~3時,理論平均速度應(yīng)分別除以2及3,當(dāng)iD值更高時,則依此類推。DD=1~3.3,4.6~6.367.78~9.487.789.48~10.94處在非起拋區(qū)(πφd~2πφd)內(nèi),即此時工作面的加速度aygcosα0,即2λinδinφgoα0。假設(shè)料落下與工面碰撞屬非性碰撞對多振都這樣的),則在落下后便與工作面貼合,并滑行一小段距離。當(dāng)φ達到2πφd時,又開始拋起。這樣,第二次拋擲運動與第一次拋擲運動的時間和距離,在理論上應(yīng)該是相同的,所以稱作周期性拋擲運動??陶幵谄饞亝^(qū)(φd~πφd)內(nèi),因為此時aygcosα0,即ω2λsinδsinφgcosα0,所以物料所以后一次拋擲運動的周期與前一次的周期不同,依此,每次拋擲運動的時間和周期均不相同,物料作滑行運動的狀態(tài),由于物料與工作面始終保持接觸,不產(chǎn)生互相沖擊,所以它的優(yōu)點是噪聲小,輸送過程中物料不易。因此它適用于輸送容易產(chǎn)生噪音的物料和要求不被破碎的易碎性物料。另外,由于在滑行過程中,物料與工作面之間始終保持接觸,沒有空隙大小的變化,也就沒有像拋擲運動那樣,當(dāng)物料層的通氣性不好時,在物料層與工作面之間,容易形成空氣墊而影響物料運動的問題,所以這種輸送方式,對于粉狀物料也有較好的適應(yīng)性。增大底板厚度等辦法加以克服。其次,這種輸送方式通常須采用較大的振幅,才能獲得較高的輸送速度。另外,在采用物料作滑行運動的狀態(tài)時,應(yīng)盡量避免或減少反向滑動,應(yīng)盡量增大正向滑動。因為只有正向滑動,才能有效地完成輸送任務(wù),而反向滑動不僅不能完成輸送任務(wù),反而會降低輸送效率和無益的增加工作面的磨損。物料作拋擲運動狀態(tài),由于物料與工作面接觸時間很短,大部分時間離開工作面,所以這種輸送方式的優(yōu)點是工作面磨損較小,并能獲得較高的輸送速度。選用拋擲運動狀態(tài)進行篩分時,可使上下各層物料得到翻動,使細(xì)粒物料透篩的機會增多,從而可以提高篩機的工作效率。但由于這種狀態(tài)須采用較大的振動強度(振動加速度),使振機件上的動應(yīng)力增大,因而提高了對機件強度的要求。假如不采取相應(yīng)的措施,機器的一些零部件(如槽體等)較易損壞。物料運動狀態(tài)的選擇,主要應(yīng)根據(jù)物料的性質(zhì)(如易碎性、粘性、含水量、含泥量、粒度、和摩擦系數(shù)等)、機器的用途和工作面的特性等,同時必須考慮機器能耐久地工作,并有較高的產(chǎn)量與工作質(zhì)量(如篩分效率與給料精確度等)。例如,槽式振動冷卻機和振動離心脫水機,常采用只有正向滑動的運動狀態(tài);某些振動輸送機、振動上料機和振動篩等,有時采用滑動狀態(tài)或輕微拋擲運動狀態(tài);大多數(shù)振動篩、振動給料機和振動輸送機,均采用中速拋擲運動狀態(tài)(D=1.75~3.),在這種狀態(tài)下,振有較高的產(chǎn)量與工作質(zhì)量,能耗也較小,對機件的強度和剛度要求不很高。以處理的物料,以及特殊用途的振械,可采用高速拋擲運動狀態(tài),即采用D=3.3~5。選取的滑行指數(shù)Dk應(yīng)遠大于1,通常取Dk=2~3。DD=1.4~5。對于大多數(shù)長距離大產(chǎn)量的振動輸送機,拋擲指數(shù)通常在以下范圍內(nèi)選?。篋=.4~2.5;對于電磁振動給料機,由于長度較短,為了獲得較大的輸送速度,拋擲指數(shù)的選擇范圍對于易于篩分的物料,通常取D=2~2.8;振動強度(機械指數(shù))K的選擇,主要受材料強度及構(gòu)件剛度等的限制。對大多數(shù)振動輸送使機器較耐久地工作,通常取振動強度K=4~6。對于振動給料機,則有少數(shù)達K=10。振動輸送機、振動給料機、振動篩和篩的工作頻率(振動次數(shù))n與振幅λ在很大范圍內(nèi)電磁式振械相對振幅的大小,主要受電磁鐵工作氣隙的限制。因為增大氣隙會帶來很多不良(如增大激磁電流等),所以一般采用高頻率小振幅。如n=3000r/min,單振幅λ一般為0.5~1mm;如n=1500r/minλ一般為1.5~3mm。也有少數(shù)電振機的振動次數(shù)n=6000r/min1500r/min。慣性式振械一般采用中頻中幅,少數(shù)的采用高頻率小振幅。振動次數(shù)n通常為700~1800r/minλ1~10mm。因為過大的振幅要加大偏心塊的質(zhì)量,過高的頻率會增大軸在選用振動次數(shù)n與振幅λ時,應(yīng)滿足許用振動強度[K]的要求,[K]一般為5~10,所以, 振動方向角δ
ωK g
(2-振動方向角δ的選擇,主要根據(jù)機器的用途。如作輸送機或給料機使用時,則應(yīng)保證有較高的輸送速度;如作篩分使用時,則應(yīng)保證有較高的篩分效率和較大的產(chǎn)量。其次應(yīng)考慮所處理物料的性質(zhì)與要求,如物料的密度、粒度、水分、粘性、易碎性和磨琢性等。如對較大或粒度較細(xì)的粉料,宜選用較小的振動方向角δ;對水分較大或粘性較強的物料,宜選用較大的振動方向角δ;對易于的物料,為了防止物料在輸送過程中,宜選用較小的振動方向角δ;對磨琢性較強的物料,為了減小工作面的磨損,宜選用較大的振動方向角。定正向滑行指數(shù)Dk和反向滑行指數(shù)Dq之后,可按式(2-13)計算振動方向角δ。當(dāng)選用拋擲運動的工作狀態(tài)時,從提高輸送速度的角度出發(fā),在不同的傾角α0每一個振動強度K,有一個最佳的振動方向角δ。圖2-12是根據(jù)理論分析結(jié)果作出的在不同的傾角α0時,最佳振動方向角δ與振動強度K的關(guān)系曲線。2-1是在水平安裝(即安裝傾角α00)的振動輸送機上,在振動次數(shù)n=600r/min,以粒度為-200目占30不同振幅下當(dāng)改變振動方向角δK8K7α0=205654321圖2- 最佳振動方向角δ與振動強度K的關(guān)由表中數(shù)值可見,當(dāng)振幅較大(7.5mm)時,即使振動方向角在20°~40°范圍內(nèi)變動,10%。但是當(dāng)振幅較小(6~6.5mm)時,振動方向角對40°時的輸送速度,約為振動方向角20°時二倍。顯然在這種情況下,將振動方向角減小到20°~30°以下是不適當(dāng)?shù)?而應(yīng)該使振動方向角保持在2-132-1的數(shù)據(jù)作出的振動方向角δK,存在著一個最佳的振動方向角δ,即在最佳振動方向角的條件下,可以得到最大的物料輸送速度和產(chǎn)量。但是,從圖2-13的曲線看出,在最佳振動 以,在確定振動輸送機的振動方向角時,不需要受最佳振動方向角過嚴(yán)的限制,而可以在最佳0 5的范圍內(nèi)選取。表2-2列出了當(dāng)安裝傾角α0
0時振動K與較有利2-13振動方向角δ表2-1不同振幅和振動方向角時的輸送速 6666777表2-2振動強度與較有利振動方向角的關(guān)系ω振動強度K g234567較有利的振安裝傾角α0輸送時,根據(jù)所輸送物料的性質(zhì)(如形狀、粒度等)15°~17°。對12°。當(dāng)要求傾斜向下輸15°~10°左右。當(dāng)輸送含水量較大或粘性較強的物料時,下傾角度可適當(dāng)加大到15°~20°。求,向上的傾角α04°~15°。對于采用滑行運動狀態(tài)D<1)的振動輸送機或振動給料機等,由于物料在整個運動周期中不會出現(xiàn)拋擲運動,所以其理論輸送速度僅是正向滑動與反向滑動的平均輸送速度之和。對于采用拋擲運動狀態(tài)(D>1)的振動輸送機或給料機等,由于物料在整個運動周期中,還會出現(xiàn)或多或少的滑行運動,所以其理論輸送速度應(yīng)該是正向滑動、反向滑動和拋擲運動三項平均輸送速度之和。目前在有些國內(nèi)外的文獻中,在計算振動輸送速度時,略去了物料滑行運動對輸送速度的影響,使在輕微拋擲運動狀態(tài)下計算得出的物料平均速度,與實際輸送速度相差較遠,特別是當(dāng)拋擲指數(shù)D接近于1時,按某些文獻計算所得的理論輸送速度接近于零。而實際上由于滑動的存在,這些振動輸送機的物料平均輸送速度仍可達到0.05~0.2/s,甚至更大,機器仍能較理想的工作。D=1~2的振動輸送機或給料機等的物料平均速度時,不能簡單地只采用滑動2-3DCdCw關(guān)系的約略數(shù)值。D=1~1.75CDD=1.75~2.5運動的速度公式,可以得到與實際相近的結(jié)果,但必須乘以滑行運動對輸送速度的影響系數(shù)CW。D>2時,可以不必考慮滑行運動的影響,只采用拋擲運動的平均速度公式進行計算表2- 影響系數(shù)CD與CW的拋擲指數(shù)123拋擲運動影響系數(shù)1滑行運動影響系數(shù)1在采用式(2-27)和式(2-28)計算滑行運動狀態(tài)下的輸送速度時,在該理論公式中已考慮了安裝傾角對輸送速度的影響,因此,不需要再重復(fù)考慮。但必須注意:在計算拋擲運動狀態(tài)下的輸送速度時,式(2-42)用于計算傾角較大的振械的輸送速度,與實際輸送速度相比有較大誤差。圖2-14是對鐵礦石、石英砂和水泥三種物料,實際測得的輸送速度與安裝傾角的關(guān)系曲線。從圖中可見,水泥在安裝傾角為1°時,比在水平安裝時的輸送速度提高70%。在相同條件下,石英砂約提高62%,鐵礦石約提高15%。實際輸送速度提高的數(shù)值,比按理論計算的數(shù)值大得多。這是因為當(dāng)傾角較大時,由于拋擲運動末速度的加大,下一次拋擲運動之初速度較工作面的速度為大,所以物料運動的平均速度也將增大。這一實際情況在理論分析過程中并未
0
20圖2- 工作面傾角α0與實際平均速度vm的關(guān)2-4列出了傾角α0對式(2-42)γαα0對式(2-45)Cα理理論實際0.04 對于在滑行運動狀態(tài)下工作的振動輸送機、給料機和冷卻機等,物料性質(zhì)對輸送速度的影響已在理論公式中有所考慮。但在拋擲運動狀態(tài)下工作時,理論公式中則沒有考慮物料性質(zhì)對輸送速度的影響。實踐證明:由于摩擦力和其它阻力的存在,使物料在作拋擲運動時的實際拋始角,通常滯后于理論拋始角某一不大的角度,所以實際平均速度通常小于理論平均速度。滯后角度的大小及輸送速度降低的多少,與物料性質(zhì)(粒度、密度、水分、摩擦系數(shù))及其它各種阻力的大小有關(guān)。圖2-15輸送速度與實際輸送速度的比較。因為各種不同物料的性質(zhì)對輸送速度的影響系數(shù)Cm的數(shù)值,目前尚缺乏充足的實驗資料,所以只能給出約略的數(shù)值。對塊狀物料,取Cm=0.8~0.9;對顆粒狀物料,取Cm=0.9~1;對粉末狀物料,取Cm=0.6~0.7。對于在滑行運動狀態(tài)下和在拋擲運動狀態(tài)下工作的振動輸送機、給料機和振動篩等,在推導(dǎo)輸送速度的時候,均未考慮物料層厚度對輸送速度的影響。實驗證明,物料層厚度對物料實際平均速度有明顯的影響。當(dāng)料層較厚時,在物料層不同厚度的位置上,物料的運動速度是不相同2-16表示了料層厚度對拋始角及物料絕對位移和相對位移的影響。從圖可見,物料的平均速度?隨料層的厚度大小在很大的范圍內(nèi)變化,料層越厚,實際平均速度較理論平均速度下降也愈多。圖2-17為實測在拋擲運動狀態(tài)下,三種不同物料的實際輸送速度與料層厚度的關(guān)系曲線*。從圖中可見,對塊狀和顆粒狀物料(如卵石和石英砂),輸送速度隨料層厚度的變化比較緩慢。而粉狀物料(如滑石粉和水泥)隨料層厚度的變化,輸送速度變化很大。這主要是由于粉狀物料,當(dāng)料層厚度增大時,物料層的透氣性變壞,在物料與工作面之間形成空氣墊,進而影響物料正常的拋擲運動的緣故。但對某些粉狀物料,當(dāng)料層厚度增大到一定程度之后,輸送速度不僅不繼續(xù)下降,反而又很快上升。根據(jù)觀察物料運動的實際情況分析,這種現(xiàn)象可能是由于料層厚度加大到一定程度之后,由于振動的作用,使物料層松散起來,并在各層物料之間形成流動現(xiàn)象的緣故。表2- 傾角修正系數(shù)γα與傾角影響系數(shù)α0(-傾角對平均速度的γ1α0(---05傾角對平均速度的 1圖2- ?物料平均速度與相對位移曲線下的面積成正比 *此曲線圖系由陳春橋、試驗得出y123y1234Oφy1234 圖2- 1一極薄料層2一薄料3一中厚料層4為了計算的需要,在表2-5中,約略給出料層厚度對輸送速度的影響系數(shù)Ch的數(shù)值。表中的數(shù)值,僅適用于塊狀和顆粒狀物料及在滑行運動狀態(tài)下的粉狀物料。其中,對于粉狀物料,一般應(yīng)取下限值。對于在拋擲運動狀態(tài)下的粉狀物料,由于料層厚度變化對輸送速度影響很大,并且變化比較復(fù)雜,因此,最好通過實驗進定。在實驗條件不具備的情況下,可參照現(xiàn)有其它粉狀物料的實驗資料進行估計。在找不到其它參考資料時,可大致取Ch=0.5~0.6。 102030405060708090圖2- 表2- 物料層厚薄料層中厚料層厚料層料層厚度影響系數(shù)對于在滑行運動狀態(tài)下工作的振械,安裝傾角和物料性質(zhì)對平均輸送速度的影響,已直接在理論公式中加以考慮。因此,在計算實際平均輸送速度時,只考慮料層厚度對輸送速度的影響系數(shù)即可。其實際平均速度為vmCh(vkvq對于在輕微拋擲運動狀態(tài)下(D≤1.75)工作的振,其實際平均速度為vmChCD(vkvq對于在急劇拋擲運動狀態(tài)下(D17)工作的振械,其實際平均速度vmCαChCmCWvdt為水平輸送時的理論平均速度,按式(2-45)。
(2-(2-(2-式中的vd應(yīng)按式(2-42)計算
vmγαChCmCW (2-按式(2-48)及式(2-49),計算物料滑行運動狀態(tài)下的實際平均速度時,各種不同物料的摩擦系數(shù)f0、f及摩擦角μ0、μ可按表2-6查出。表2- 各種不同物料的摩擦系數(shù)f0、f及摩擦角μ0、/3物料摩擦系數(shù)鋼 運動ff0ff焦礦石砂糖水泥08~0036~014~11—09~112~100001050~0050~0011100—————01—————00—————01—————Q (噸/時 (2-式 B——工作面寬度3γ——物料松散容面積(t/m3h——料層厚度(m)對槽式振動給料機和輸送機,一般 h=0.7~0.8H(H為槽體高度),對有側(cè)擋板的槽式振hD12
h=1~2a(a為篩孔尺寸),當(dāng)普通篩分時,h=3~5a,對厚層篩分時,取h=10~20a。h
(2-1已知:某振動輸送機,用于輸送容重為1.6t/m3的不要求破碎的易碎性物料,要求產(chǎn)30t/h15m0.60.9 指數(shù)Dk≈3~4,反向滑行指數(shù)Dq≈1。選取槽體傾角 及振動方向角0長距離振動輸送機,通常選取傾角α00取
δ 1(1c)
tan1 10.33
其 cDq0sin(μ0α0)1sin(420)Dk0sin(μ0α0 3.0sin(420
nDk0gsin(μ0α0)Dk0gsin(μ0α0)π2λ1cos(μ0δK
3.09.80sin(420)π23.09.80sin(420)π20.005cos(42900
6062.05ω2λ1cos(μ0δ)63.4620.005cos(42Dk0gsin(μα
9.8sin(42
ω2λcos(μδ 63.4620.005cos(4230Dq0 gsin(μ0α0 9.80sin(420ω2λsinD g
63.4620.005sin9.80cos
φ
k
Dkφkarcsin
arcsingsin(μα0)ω2λ1cos(μδ 9.80sin(3058 arcsin 1263.4620.005cos(3058根據(jù)φ和φ,按圖2-3直接查出正向滑動角 Pkm
b2
bksinφk0.218,(1)20.3332
bmPkm
2
(10.333)vωλcosδ(1tanμtanδ)Pkm 63.460.005cos30(10.6tan30)3.370.275(10.346)0.535
vChvk0.80.20Q=3600Bhvγ=3600Bh×0.15×1.6當(dāng)取h=0.6H(H為槽體高度)時,BH 36000.6ν
0.0545 =0.27m,可取0.28=0.21m0.22m21.6t/m310022m (1)選取拋擲指數(shù)D與振動強度 槽體傾角α0及振動方向角對于長距離振動輸送機,通常取α0=0;K=4振動方向角δ≈30°,較有利振動方向角δ25~35。Dg0π2λ1sin若Dg0π2λ1sin29.8cos29.8cosπ20.008sin670現(xiàn)取n=680r/min,此時,振動強度K與拋擲指數(shù)D分別為ω 3.1426802K 1 1 900
vd
2ωλ1 D(1tanα0tanδ)Dπ6800.008cos30π0.772(1tan0tan
71.20.0080.8670.9vCmChCαCWvd0.80.81.01.00.446取物料層厚 h=0.1m,當(dāng)采槽輸送時,槽體寬
B 2
2
10023600
L為槽體長度,選L=22m第二 圓運動和橢圓運動振物料運動的理一、振動工作面的位移、速度和目前在各工業(yè)部門中,除了廣泛采用直線振之外,還應(yīng)用圓周運動和橢圓運動的振動圓運動的振有單軸慣性振動篩、單軸振動給料機和振動輸送機等。橢圓運動的振有慣性式近給料機和輸送機及橢圓振動篩等。當(dāng)直線振和圓運動振的工作機體對其重心作搖擺振動時,也將出現(xiàn)橢圓運動軌跡。Syasinωtbcosωtλysin(ωtβySxcsinωtdcosωtλxsin(ωtβxa2c2da2c2d
(2-βarctan βarctan 式中a、b、c、dλyλx——yxβyβx——yxt——時間vyωacosωtωbsinωtωλycos(ωtβyvωccosωtωdsinωtωλcos(ωtβ
(2-aω2asinωtω2bcosωtω2λsin(ωtβ axω2csinωtω2dcosωtω2λxsin(ωtβx ,當(dāng)式(2-54)中的β=βπ,即bc,而且滿足以下條件 c2da2c2da2Syλsin(ωtβy)λSxλcos(ωtβy)λ其 ωtωtβ ,當(dāng)ββ,即bd時,式(2-54)可化為以下直線振動方程 SyλsinδsinωtβyλsinδsinωtSxλcosδsinωtβxλcosδsinωt其 ωtωtβyωt
(2-(2-a2b2c2da2b2c2d a2a2b2c2dyδ yyoδxSy,oβπφxβ 圖2-18橢圓 a)工作面運動軌 b)y方向與x方向的位移曲因此,只要對橢圓運動振物料運動的過程進行分析得結(jié)果也適用于圓運動和 在橢圓運動的振中,根據(jù)運動學(xué)參數(shù)的大小,物料可以出現(xiàn)和直線振相同的以下四種基本運動形式:相對、正向滑動、反向滑動和拋擲運動。并且由上述各種運動形式組成了物料運動的各種狀態(tài)。這些運動狀態(tài)可分為兩類:滑行運動與拋擲運動。二、物料滑行運動在橢圓運動 中,由于工作面的加速度公式與直線 不同,正向滑動指數(shù)Dk和Dqx方向的慣性力和重力分力之和的公式與式(2-5)相同,物將式(2-55)的加速度ay、ax代人式(2-5)和式(2-6)中,
等于零,并令式(2-5)mω2(csinωtdcosωt)Gsinαf0[mω2(asinωtbcosωt)Gcosα0]將上式化簡,便可求出橢圓振的名義正向滑始角 和名義反向滑始角
(2- φk k
φq
(2- ω ωDk0 k Dq0λk0
gsin(μ0α0asinμ0ccos
gsin(μ0α0asinμ0ccosλq0
(2- cos cosρk0
bsinμ0dcosasinμ0ccos
ρq0
bsinμ0dcosasinμ0ccos式中Dk0、Dq0——正向滑行指數(shù)與反向滑行指數(shù);λk0λq0——正向滑行的計算振幅與反向滑行的計算振幅;ρk0、ρq0——正向滑行的計算相角與反向滑行的計算相角。正向滑始角ωtk0與反向滑始角ωtq0可按下式計算:ωtk0φk0ρk ωtq0φq0ρq (2-式 Dk0≤1k0時,則φk0有解,物料可以出現(xiàn)正向滑動。同理,當(dāng)反向滑行指數(shù)Dq0≤1時,物料不能出現(xiàn)反向滑動,當(dāng)Dq0>1時,物料以出現(xiàn)反向滑動。與直線振相似,物料可能出現(xiàn)正向滑動的區(qū)間為?k0~(180φk0),可能出現(xiàn)反向滑動的區(qū)間為?q0~540φq0前面得出的橢園運動振的正向滑行指數(shù)Dk與反向滑行指數(shù)Dq,也適用于圓周運動和直 ,當(dāng)b=c=0,a=-d=λ時,則式(2-60)中的 μπ, λ,式k k
π),
ω ωDk0gsin(μα Dq0gsin(μα
(2- a2ca對于直線振,當(dāng)a2ca
tanδ時,則式(2-60ρk00cλk0λcosμ0δ),式(2-60ρq00λq0λcos(μ0δcω2λcos(μ0δ
ω2λcos(μ0δDk0
g
α Dq0g
α (2- 對于在滑行運動狀態(tài)下工作的橢圓振,正向滑行指數(shù)Dk0可在2~3范圍內(nèi)選取,反向滑行指數(shù)可取Dq0≈1。根據(jù)所選取的Dk0與Dq0,再按下式計算所需的振動次gDk0sin(gDk0sin(μ0α0)gDq0sin(μgDq0sin(μ0α0)
(次/分(次/分(2-若事先選定振動次 n,則所需的名義振幅可按下式計算λk
900gDk0sin(μ0π2q q
sin(
(2- π2將橢圓運動振的加速度ay、ax代入式(2-18)中,進而可求出物料正向滑動的相對速度和Δxg(sinαfcosα)φφkfλω[cos(ωtβ)cos(ωtβ)] λxωcos(ωtkβx)λxωcos(ωtβx fcosα)φφqfλω[cos(ωtβ)cos(ωtβ)] λxωcos(ωtqβx)λxωcos(ωtβx (2-其 ωtkφk ωtqφqφarcsin
φkω
qωDk gsin(μα0
Dq
gsin(μα0λasinμccos
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