淺析金剛石選形機(jī)隔振系統(tǒng)對(duì)選形效果的影響

曾昭游，于廣華，樊 帆，齊 飛,姬日梅

(廣西柳州華地探礦機(jī)械廠，廣西 柳州 545005)

淺析金剛石選形機(jī)隔振系統(tǒng)對(duì)選形效果的影響

曾昭游，于廣華，樊 帆，齊 飛,姬日梅

(廣西柳州華地探礦機(jī)械廠，廣西 柳州 545005)

通過對(duì)選形機(jī)多種隔振系統(tǒng)和相關(guān)彈簧內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)分析，探討了采用何種方式的隔振結(jié)構(gòu)和彈簧才能使分選效果達(dá)到最佳程度。

金剛石選形機(jī)；隔振系統(tǒng)；彈簧

1 引言

我國(guó)的人造金剛石選形機(jī)從上世紀(jì)80年代的仿制開始到90年代初研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型選形機(jī)，幾十年間為中國(guó)人造金剛石的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，從而使我國(guó)成為世界第一的人造金剛石大國(guó)。而金剛石品質(zhì)好壞、價(jià)格高低的一個(gè)關(guān)鍵因素就是選形后的物料鏡檢結(jié)果是否達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。金剛石選形機(jī)作為一種較為精密的電磁振動(dòng)機(jī)械，各種因素的干擾都會(huì)對(duì)選形效果造成影響。本文對(duì)幾十年間生產(chǎn)銷售的多數(shù)選形機(jī)的隔振系統(tǒng)和彈簧結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)分析，探討其對(duì)選形質(zhì)量的影響。因?yàn)樵缙诜轮频腦X-83型選形機(jī)目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)早已棄用，這里我們只對(duì)上世紀(jì)90年代后研制成功的采用橋式主振結(jié)構(gòu)的各種選形機(jī)進(jìn)行分析和討論。

2 隔振系統(tǒng)的作用

選形機(jī)其實(shí)就是一種電磁振動(dòng)機(jī)械。該機(jī)的兩個(gè)質(zhì)體(分選部分與工作臺(tái)面)和隔振系統(tǒng)組合成一個(gè)工作體系進(jìn)行工作，振動(dòng)器所產(chǎn)生的振動(dòng)力一部分通過儲(chǔ)能彈簧傳遞到分選盤上使分選盤振動(dòng)，進(jìn)行有效工作，而另一部分振動(dòng)力傳到彈簧支座板上給其它部分帶來振動(dòng)，而這種振動(dòng)是有害的，如果沒有采取有效的隔振措施予以消除就會(huì)與分選盤上的振動(dòng)產(chǎn)生干涉，從而影響分選效果并且會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)噪音，為此就需要安裝隔振裝置進(jìn)行隔振，隔振裝置如圖1所示。

圖1 隔振系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of vibration isolation system

3 隔振彈簧的材質(zhì)選用和形狀設(shè)計(jì)

我廠在上世紀(jì)90年代初研制XXⅡ-92型選形機(jī)時(shí)，研制組對(duì)各種隔振材料進(jìn)行了分析對(duì)比，最終確定采用一種柔性橡膠材料制作隔振彈簧，考慮到選形機(jī)整體安排和方便聯(lián)接的需要，我們將彈簧體設(shè)計(jì)為中間是直通孔的圓柱體，如圖2所示。

圖2 橡膠彈簧體Fig.2 Rubber spring body

4 國(guó)內(nèi)選形機(jī)常用隔振結(jié)構(gòu)

目前國(guó)內(nèi)選形機(jī)一般采用以下三種隔振結(jié)構(gòu)：

第一種是我廠所研制的XXⅡ-92型選形機(jī)所采用的隔振結(jié)構(gòu)(柱式)，其將四個(gè)橡膠立柱彈簧成矩形放置在工作臺(tái)面上，再由螺栓將分選部固定于四個(gè)橡膠彈簧柱上，如圖3所示。

第二種是我廠研制的XX-2000D型選形機(jī)所采用的隔振結(jié)構(gòu)(懸吊式)，其將八個(gè)橡膠立柱彈簧每四個(gè)為一組通過槽型鐵兩個(gè)一組上下串聯(lián)分布在工作臺(tái)面上，然后與分選部通過螺栓與系統(tǒng)聯(lián)接，如圖4所示。

圖3 柱式隔振系統(tǒng)Fig.3 Column type vibration isolation system

圖4 懸吊式隔振系統(tǒng)Fig.4 Suspensory vibration isolation system

第三種是我廠研制的XXC-2010型選形機(jī)所采用的隔振結(jié)構(gòu)(蝶式)，其將四個(gè)橡膠立柱彈簧分別斜置在一個(gè)安放在工作臺(tái)面上的蝶形框架內(nèi)，然后與分選部通過螺栓與系統(tǒng)聯(lián)接，如圖5所示。

圖5 蝶式隔振系統(tǒng)Fig.5 Butterfly vibration isolation system

5 三種隔振結(jié)構(gòu)在分選部工作時(shí)的受力分析

選形機(jī)之所以能將各種幾何形狀的金剛石物料分別選出來，其關(guān)鍵是使用一個(gè)具有一定表面粗糙度、工作時(shí)具有一定空間角度的分選盤，選形機(jī)工作時(shí)電磁激振力方向與分選盤成一定夾角，利用彈簧的儲(chǔ)能作用，以正反兩個(gè)方向作用于分選盤，如圖6所示[1]。而作為隔振系統(tǒng)，其作用就是要將分選部工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)與其他部件隔離開來，避免形成共振造成對(duì)分選效果的影響以及噪音的產(chǎn)生。

圖6 選擇機(jī)電磁力方向示意圖Fig.6 Schematic diagram of magnetic forcedirection of sorting machineα-電磁激振力作用線與分選盤夾角 β-分選盤與水平面夾角

在第一種隔振結(jié)構(gòu)(圖3結(jié)構(gòu))中采用四個(gè)圓柱橡膠彈簧垂直均布在工作臺(tái)面上，用螺栓與分選部聯(lián)接，分選盤工作時(shí)橡膠彈簧除了承受分選部的重力G外還要接受部分振動(dòng)力，如圖7所示，這時(shí)橡膠彈簧柱因承受分選部重力產(chǎn)生的形變?cè)谡駝?dòng)力的作用下加大，從而減弱振動(dòng)力F向工作臺(tái)面的傳遞。

但當(dāng)工作臺(tái)面因分選需要與水平面形成夾角時(shí)，分選部的重心后移。此時(shí)導(dǎo)致兩組橡膠彈簧的受力發(fā)生了改變，前組受重力G變小，后組受重力G變大，如圖8所示，從而使兩組橡膠彈簧的變形位不一致，這會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)力的阻隔不均，容易使一部分振動(dòng)力通過橡膠彈簧傳遞到工作臺(tái)面上引起其他部件產(chǎn)生振動(dòng)，不但帶來噪音還影響了分選效果。如果橡膠彈簧因時(shí)間長(zhǎng)老化后其影響效果更加明顯。

圖7 平置柱式隔振系統(tǒng)受力示意圖Fig.7 Stress diagram of the flat column typevibration isolation system

圖8 斜置柱式隔振系統(tǒng)受力示意圖Fig.8 Stress diagram of the inclined column type isolation system

第二種隔振結(jié)構(gòu)是我廠收到用戶使用上述隔振結(jié)構(gòu)反映的問題后的改進(jìn)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)初衷是想利用每組上下聯(lián)接兩個(gè)橡膠彈簧改變振動(dòng)力線的傳遞，從而起良好的隔振效果，但從實(shí)驗(yàn)效果看，當(dāng)工作臺(tái)面與水平面夾角β小于15°時(shí)效果不錯(cuò)，但當(dāng)用戶選型粒度超過200目需將分選角度加大時(shí)，分選部重量大部分傳壓在后兩組彈簧，此時(shí)第一種隔振結(jié)構(gòu)存在的缺陷又會(huì)產(chǎn)生，不能徹底地解決這一難題。

第三種隔振結(jié)構(gòu)是我廠在研制XXC-2010型微米級(jí)選形機(jī)時(shí)，因?yàn)檫x別微米級(jí)金剛石物料顆粒需要更大的分選角度，上述的兩種隔振結(jié)構(gòu)均已無法滿足隔振減振的要求，為此研制組針對(duì)這一技術(shù)難題進(jìn)行了專門的攻關(guān)，最終研制出新式的蝶形隔振系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)是橡膠彈簧柱在蝶形框架內(nèi)斜向橫置，然后橡膠彈簧與分選部聯(lián)接，如圖9所示[2]，此聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)是可以使分選部的重量傳遞到橡膠彈簧時(shí)不是對(duì)準(zhǔn)柱體的中心垂直向下，而是與彈簧體位置呈一定的夾角，從而使彈簧體不是產(chǎn)生壓縮變形而是形成拉伸橫向變形，當(dāng)分選盤選細(xì)料需增大水平夾角時(shí)，分選部的重心后移且各個(gè)彈簧受力一致，從而實(shí)現(xiàn)良好的隔振效果。

圖9 金剛石選形機(jī)主要工作部件分選部結(jié)構(gòu)圖Fig.9 The structure of the main working parts of the diamond sorting machine1.分選盤 2.板簧 3.振動(dòng)器 4.上支承板 5.底架 6.隔振橡膠柱 7.工作臺(tái)

圖10 分段預(yù)埋螺栓示意圖Fig.10 Schematic diagram of sectional embedded bolt

6 隔振橡膠彈簧的改進(jìn)設(shè)計(jì)

雖然我廠在20多年的選形機(jī)研發(fā)中對(duì)隔振系統(tǒng)進(jìn)行了多次改進(jìn)設(shè)計(jì)，使得設(shè)備的隔振降噪效果有了很大的改善，但橡膠柱體卻一直沿用。由于橡膠柱體是通過中心通孔用螺栓與其他零件直接聯(lián)接的，在選形機(jī)工作時(shí)雖然橡膠體會(huì)吸收絕大部分振動(dòng)力，但終究有一小部分振動(dòng)力會(huì)通過聯(lián)接螺栓傳遞到其他部件引起微小的共振，從而影響分選效果。特別是對(duì)微米級(jí)金剛石物料選別時(shí)，此影響更為明顯，為此，我們研制組在承擔(dān)柳州市科技項(xiàng)目“微米級(jí)金剛石選形關(guān)鍵技術(shù)的研究”中除對(duì)隔振結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)外，還對(duì)橡膠柱體進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中我們將原來彈簧柱的中心通孔封閉，改為分段預(yù)埋螺栓的形式，如圖10所示。這種結(jié)構(gòu)使螺栓與分選部和工作臺(tái)面的聯(lián)接形成了分段聯(lián)接，中間橡膠體隔斷，從而使分選部的振動(dòng)力無法通過螺栓直接傳遞到工作臺(tái)面，進(jìn)一步提高了隔振降噪的效果。

7 結(jié) 語(yǔ)

通過對(duì)選形機(jī)的幾種隔振結(jié)構(gòu)的論述和分析，使我們看到：雖然幾種隔振結(jié)構(gòu)均能使選形機(jī)進(jìn)行顆粒的選別和降噪，但效果最好的是第三種，這在目前許多金剛石企業(yè)的使用中已得到證實(shí)。當(dāng)然一臺(tái)選形機(jī)的設(shè)計(jì)包含方方面面的因素，只有對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)都認(rèn)真努力將其做好，才能使得設(shè)備更加完善，這就是我們努力的方向。

[1] 于廣華.淺析金剛石選形機(jī)振動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)選形效果的影響[C].第五屆鄭州國(guó)際超硬材料及制品研討會(huì)論文集，海洋出版社,2008：339-342.

[2] 樊帆，于廣華，林峰，等. 金剛石選形機(jī)振動(dòng)的頻率和振動(dòng)波形對(duì)選形效果的影響[J].超硬材料工程，2016,28(6):30-33.

Analysis of the Influence of Vibration Isolation System ofDiamond Sorting Machine on Its Sorting Effect

ZENG Zhao-you，YU Guang-hua，F(xiàn)AN Fan，QI Fei，JI Ri-mei

(GuangxiLiuzhouHuadiProspectingEquipmentPlant,Liuzhou,Guangxi,China545005)

Which model of vibration isolation stucture and springs can help acheieve the best sorting result has been discussed based on the experimental analysis of the various vibration isolation systems of the sorting machine and the related spring internal structure.

diamond sorting machine; vibration isolation system; spring

2017-02-20

曾昭游(1958- )，男，本科，工程師，機(jī)械制造專業(yè)，1985年開始從事金剛石選形機(jī)、選礦設(shè)備的開發(fā)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究。

曾昭游，于廣華，樊 帆，等.淺析金剛石選形機(jī)隔振系統(tǒng)對(duì)選形效果的影響[J].超硬材料工程，2017，29(2)：52-55.

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1673-1433(2017)02-0052-04