煙草振動(dòng)輸送機(jī)振動(dòng)位移問題的對(duì)策

（郴州卷煙廠設(shè)備工程部，湖南 郴州423000）

煙草振動(dòng)輸送機(jī)振動(dòng)位移問題的對(duì)策

代小明 劉正明

（郴州卷煙廠設(shè)備工程部，湖南 郴州423000）

在平衡式雙質(zhì)體振動(dòng)輸送機(jī)工作時(shí)合理增加配重，可保證設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行。

雙質(zhì)體； 激振力； 平衡 ；配重

振動(dòng)輸送機(jī)的工作原理是通過激振器強(qiáng)迫承載體（輸送槽），按一定方向作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)的加速度達(dá)到某一定值時(shí)，物料便在承載體內(nèi)沿運(yùn)輸方向跳動(dòng)或滑動(dòng)。其按輸送物料方向不同，可分為水平和垂直式2種。按其驅(qū)動(dòng)方式不同，可分為電磁振動(dòng)、慣性振動(dòng)和偏心連桿振動(dòng)式3種。

偏心連桿ZGH振動(dòng)輸送機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、加泄物料方便等特點(diǎn)，在煙草企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。該機(jī)型屬于雙質(zhì)體彈性連桿式振動(dòng)輸送機(jī)，是根據(jù)平衡的方法使傳給地基的動(dòng)載荷較小。在實(shí)際工作中，大部分振動(dòng)輸送機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)由于平衡性的破壞導(dǎo)致發(fā)生設(shè)備傳動(dòng)異響、位移、電機(jī)燒死等現(xiàn)象，不僅可能造成原料輸送斷流、而且易造成導(dǎo)向桿、振源等配件消耗加大，甚至造成設(shè)備機(jī)架斷裂的嚴(yán)重故障。

一、振動(dòng)輸送機(jī)工作原理

其結(jié)構(gòu)由機(jī)架、平衡體（下質(zhì)體）、槽體（上質(zhì)體）、主振彈簧、隔振彈簧、搖桿、驅(qū)動(dòng)連桿、偏心軸、傳動(dòng)裝置、支腿等組成。振動(dòng)輸送機(jī)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 ZGH型振動(dòng)輸送機(jī)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)示意圖

在兩質(zhì)體之間有橡膠鉸鏈?zhǔn)綄?dǎo)向桿，整個(gè)機(jī)器通過此導(dǎo)向桿的中間鉸鏈（搖桿安裝孔里加橡膠棒組成）及支架固定在低架上，工作時(shí)，由于導(dǎo)向桿繞其中點(diǎn)擺動(dòng)，兩振動(dòng)質(zhì)體做相反方向的振動(dòng)，構(gòu)成雙質(zhì)體機(jī)構(gòu)，并由主振彈簧、偏心軸、驅(qū)動(dòng)連桿連接構(gòu)成激振動(dòng)力源總成。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過三角膠帶帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用驅(qū)動(dòng)連桿和主振彈簧來激振振槽體，使其沿一定方向作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)物料、工件作定向拋擲運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)振動(dòng)輸送之目的。因?yàn)檎駝?dòng)幅度是定值，所以振動(dòng)狀態(tài)時(shí)的穩(wěn)定性好，所需激振力、功耗相對(duì)也較低，激振力傳遞穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)距離的輸送。

二、振動(dòng)輸送機(jī)平衡原理

彈性連桿式振動(dòng)機(jī)為近共振類振動(dòng)機(jī)，雙質(zhì)體機(jī)構(gòu)的振動(dòng)形式仍為線性振動(dòng)，工作時(shí)，兩質(zhì)體運(yùn)動(dòng)方向相反，慣性力方向相反，當(dāng)二質(zhì)體質(zhì)量相當(dāng)時(shí)，二慣性力可相對(duì)達(dá)到平衡，具有振幅穩(wěn)定性好，特別是具有硬特性的彈簧具有振幅穩(wěn)定調(diào)節(jié)作用，所需激振力小，功率消耗少，傳給基礎(chǔ)動(dòng)載荷小等特點(diǎn)。而在實(shí)際應(yīng)用中，二質(zhì)體的質(zhì)量始終是變化不斷的，很難完全相等。在物料輸送中，上質(zhì)體的質(zhì)量不斷交替變化，不可能同下質(zhì)體質(zhì)量相平衡，仍會(huì)使大部分未平衡慣性力傳遞到基礎(chǔ)，因此考慮基礎(chǔ)的承載能力應(yīng)進(jìn)一步平衡減振，如利用下質(zhì)體加配重塊來平衡慣性力，或?qū)Ω粽駨椈傻膭傂蕴幚砗徒Y(jié)構(gòu)布置等使傳遞給基礎(chǔ)的動(dòng)載荷減少到最小，使整個(gè)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)趨于平衡。試驗(yàn)證明機(jī)架質(zhì)量應(yīng)略大于槽體質(zhì)量和物料質(zhì)量之和，才有利于各振動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作正常。

三、平衡案例

近幾年來我廠2Z9振動(dòng)機(jī)運(yùn)行一直不穩(wěn)定，導(dǎo)向桿傳動(dòng)異響，機(jī)架位移，最多時(shí)一個(gè)班位移10cm，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的進(jìn)行。我們先后采取了更換導(dǎo)向桿、振源，調(diào)整機(jī)腳墊片、連接固定支架的方式來調(diào)試，但問題仍然沒解決。于是考慮平衡架存在受激振力過大問題。

1.建立力學(xué)模型

彈性連桿式振動(dòng)機(jī)具有雙質(zhì)體、主振彈簧、隔振彈簧和彈性連桿激振器，當(dāng)曲柄回轉(zhuǎn)時(shí)，通過連桿和連桿彈簧能夠帶動(dòng)工作機(jī)體實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，彈性連桿式振動(dòng)機(jī)為近共振類振動(dòng)機(jī)，它是將激振器裝在如圖1所示的兩個(gè)振動(dòng)質(zhì)體之間，驅(qū)動(dòng)兩質(zhì)體作相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過隔振，使傳給基礎(chǔ)的動(dòng)載荷明顯減小。

從振動(dòng)理論出發(fā)，根據(jù)激振力以何種方式作用于振動(dòng)系統(tǒng)，建立振動(dòng)輸送機(jī)數(shù)學(xué)模型（圖2）。

圖2 振動(dòng)輸送機(jī)數(shù)學(xué)模型

經(jīng)核查激振器部分電機(jī)功率為4kW,輸出軸轉(zhuǎn)速n1=960r/min,皮帶輪直徑D1=105mm,曲柄軸驅(qū)動(dòng)輪直徑D2=358mm.

2.分析平衡體的受力情況

對(duì)配重架的受力進(jìn)行強(qiáng)度分析，經(jīng)計(jì)算得知配重架的整體強(qiáng)度滿足要求，所受激振力在安全范圍內(nèi)。

3.平衡配重實(shí)施

計(jì)算得知槽體的重量為280kg左右，配重架重量為516kg左右，運(yùn)行時(shí)槽內(nèi)物料重量約為10kg,按振槽傳動(dòng)平衡理論，對(duì)該搖桿杠桿比為1:2的導(dǎo)向桿傳動(dòng)，其配重架重量應(yīng)略大于槽體重量的兩倍加槽內(nèi)物料重量之和（570kg），現(xiàn)二者之間重量不匹配，必須增加配重架的重量。通過經(jīng)驗(yàn)得知，靠近偏心軸的驅(qū)動(dòng)連桿處激振力較大，配重塊靠近該處有利于未平衡慣性力傳遞到基礎(chǔ)，支架上增加的配重塊位置為從進(jìn)料端配重架端面開始1 650mm處，從該處開始增加4根15kg的實(shí)心配重塊后，配重架重量為576kg左右，振槽立馬運(yùn)行平穩(wěn)正常，問題得以解決。

4.增加配重平衡后的效益

(1)降低維修費(fèi)用。該臺(tái)振槽小改前1年更換大約20件搖臂，1件振源。按搖臂每件600元計(jì)算，節(jié)約12 000元，振源每件15 000元，人工費(fèi)每次2 000元，1年至少要兩次更換調(diào)整約4 000元，共計(jì)節(jié)省費(fèi)用31 000元。

(2)降低的間接成本。減少因機(jī)架位移或?qū)驐U膠棒脫落而停機(jī)斷流次數(shù)，提高設(shè)備保障工藝能力。

(3)提高工作效率，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社出版 .

[2]理論力學(xué)[M].高等教育出版社出版.

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2014-07-01）