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1 前言
在現(xiàn)代工業(yè)的大型化連續(xù)性生產(chǎn)中, 物料的輸送大都是使用膠帶輸送機來進行。然而, 振動機械同樣也可輸送物料, 并且在一些特殊的工況條件下起到獨一無二的作用。振動輸送給料機械結(jié)構(gòu)簡單, 輸送功能可靠, 又不需要經(jīng)常維修, 特別是對于膠帶輸送機不能輸送的液固態(tài)混合體進行分離輸送, 其中的固態(tài)物效果尤佳, 且振動輸送給料機是可做成全密閉的, 故不污染環(huán)境, 現(xiàn)已在礦山、冶金、建筑、煤炭、電力、輕工、糧食等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用[1]。本文主要介紹在冶金工業(yè)上振動輸送給料機的輸送原理及其參數(shù)選取。
2 振動輸送給料機的工作原理
振動輸送給料機由輸送槽1、縱向側(cè)面板梁2、彈簧支座3、電機底座4、振動電機5、彈簧支座6、振動彈簧7 等組成。輸送槽1上設(shè)有進料口和出料口, 物料由進料口進入后, 在振動輸送給料機直線往復(fù)式的振動過程中, 被激振力拋擲起, 以拋物線狀的波形沿著輸送槽1運動到出料口。振動輸送給料機兩邊的縱向側(cè)面板梁2的外側(cè)各安裝有一臺振動電機5,兩臺振動電機按一定角度反方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)兩個振動電機內(nèi)質(zhì)量相等的偏心塊m以相反的角速度同時旋轉(zhuǎn)時,其在x 軸上激振力分力互相抵消為零; 由于振動方向角在坐標(biāo)的oyz 的第一相限內(nèi), 且<45 , 故在坐標(biāo)y 軸及z 軸上的激振力分力是疊加的。如y 軸方向上的分力是由零變?yōu)檎虻囊欢ㄖ祅, 再降為負向的一定值n, 最后又回到零,即一個等幅振動周期。在這樣的設(shè)置下, 激振產(chǎn)生有限個交變的激振力對物料進行拋擲, 達到輸送物料的目的。

3 物料層和拋擲力對輸送物料運動狀態(tài)的影響
振動輸送給料機輸送的物料, 在其輸送槽1面形成的物料層的物理幾何特性是有一定的規(guī)律的。為了達到高效的、按照設(shè)定的速度來輸送一定物料量的工藝要求, 給料量在輸送槽1上的物料厚度與其輸送的速度成反比雙曲線函數(shù)。在輸送槽1上的物料厚度越薄, 輸送速度越快, 反之越慢。這主要是當(dāng)物料層厚度增大時, 物料層中的物料間空隙變小, 進而影響物料的正常拋擲運動所需空間原因。同一料層之中, 由于重力的作用, 越接近輸送槽面的物料堆積密度越大, 相互空隙越小, 必然造成物料輸送更加緩慢[ 2] 。
從振動機械理論而言, 物料的運動狀態(tài)主要是由振動拋擲力的決定的。拋擲力的大小則取決于拋擲指數(shù)D。拋擲指數(shù)D 的數(shù)學(xué)表達式是
式中, D 為拋擲指數(shù); 為機器工作時角頻率;B 為單向振幅; 為振動方向角; g 為重力加速度; a 為輸送槽傾角。
  因此, 只有當(dāng)振動輸送給料機在直線往復(fù)振動產(chǎn)生拋擲力的加速度垂直分量2B sin> g 時,物料才能在振動輸送給料機直線往復(fù)振動的作用下呈現(xiàn)運動狀態(tài), 這是設(shè)計振動輸送給料機物料傳輸?shù)谋匾獥l件[ 3] 。
4 振動輸送給料機運動參數(shù)的選取
為了實現(xiàn)理想的生產(chǎn)輸送效率, 從三個方面來考慮振動輸送給料機主要運動參數(shù)的選取。
4.1 采用以滑動為主的微拋擲運動狀態(tài)因拋擲指數(shù)的大小直接影響物料的運動狀態(tài), 從節(jié)能環(huán)?？沙掷m(xù)性發(fā)展的角度出發(fā), 建議選擇略小的拋擲指數(shù)D, 以滑動為主的微拋擲運動較為經(jīng)濟。為此, 選擇拋擲指數(shù)D = 11~ 175可實現(xiàn)上述工藝要求; 反之, 則是急速拋擲或在振動篩分類中常用的D = 175~ 33。
4.2 選擇小頻率、大振幅的運動參數(shù)由拋擲指數(shù)D 的公式可知, 物料的拋擲指數(shù)大小與振動給料機的工作頻率的平方和振幅的乘積成正比。為了獲取較為經(jīng)濟的工作效率, 選取略小的拋擲指數(shù)D, 但又不至于使物料運動速度過小, 則可在確定了D 后, 通過選擇較低的工作頻率和較高的振幅來實現(xiàn)較大的輸送速度。
4.3 振動方向角與拋擲指數(shù)D已積累的經(jīng)驗表明, 當(dāng)選取= 20~ 25振動方向角, 同時取D = 11 ~ 175 的拋擲指數(shù)時, 可最大限度的減少物料對振動輸送給料機輸送槽面的沖擊磨損, 達到滑行振動輸送物料, 能較好的保持設(shè)備狀況; 若選取= 35~ 40振動方向角, 再配合拋擲指數(shù)D = 175 ~ 33 時, 則可對物料進行急速拋擲, 達到較大的輸送物料速度。
5 振動輸送給料機在寶鋼冶金設(shè)備上的應(yīng)用
在寶鋼原料碼頭卸船機的料倉下, 在原料、燒結(jié)、煉焦、高爐、煉鋼等儲存原料用的料倉下, 以及對礦石、燃料、副原料的處理中都廣泛使用著振動輸送給料機。
5.1 冶煉系統(tǒng)振動輸送給料機的參數(shù)與功能寶鋼的冶煉系統(tǒng)所使用振動輸送給料機大都是用在的料倉下出料口處, 其拋擲指數(shù)D 一般取值175~ 33, 而其輸送槽傾角 卻取值為水平線往下10~ 15 , 振動方向角選取= 39~40。其功能為: 由于振動輸送給料機的振動保證料倉口的出料不堵死, 而能持續(xù)地將出料由振動輸送給料機輸送到下游的設(shè)備上。
5.2 配料系統(tǒng)中的程控振動輸送給料機
高性能程控振動輸送給料機應(yīng)用于冶煉的精確配料秤量系統(tǒng)中, 其終端是由系統(tǒng)儀表電子計算機與PLC (程序邏輯控制器) 按照不同冶煉配料秤量的工藝要求, 通過VVVF(變頻變壓調(diào)速系統(tǒng))控制振動電機的振動, 同時還使振動輸送給料機輸送槽的傾角 在0~ 6的范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)。上述功能用以達到振動輸送給料機在精確配料秤量中, 可大幅度的、點動的、變換輸送槽傾角送給料, 最終實現(xiàn)符合冶煉工藝的精確配料。53 污水處理系統(tǒng)中的振動輸送給料機在寶鋼的循環(huán)污水處理系統(tǒng)中使用著一臺高頻振動輸送給料機, 其處理傳輸?shù)奈锪蠟橐簯B(tài)污水中含5% ~ 10% 固態(tài)狀的廢棄污物件。該振動輸送給料機的輸送槽底部結(jié)構(gòu)是用不銹鋼細條緊密編織的非密閉的底板, 能讓液態(tài)污水透過該槽底板往下流出, 而污水中的固態(tài)狀廢棄物料卻在輸送槽上被有效地傳送出去。該機的主要設(shè)計參數(shù)為D = 181、= 20、 = 0、且單向振幅B = 09 mm、工作時角頻率= 240rad / s。該高頻振動輸送給料機承擔(dān)著循環(huán)污水處理系統(tǒng)中固態(tài)狀的廢棄污物在污水中的分離與輸送任務(wù)。
5.4 振動輸送給料機在寶鋼的應(yīng)用
以冶煉系統(tǒng)上下游工藝流程為順序, 振動輸送給料機在的應(yīng)用情況見表1。
表1中的振動輸送給料機大多從1985年安裝使用至今, 有的已更換了兩至三次備件, 但每次更換的國產(chǎn)化備件研制中的測繪、設(shè)計、制造均是按照上述設(shè)備的原始參數(shù)為依據(jù)的, 這充分說明其原始設(shè)計參數(shù)選擇的正確性。
6 結(jié)束語
 (1)振動輸送給料機輸送槽面上的物料厚度與物料運動速度成反比。
 (2) 振動輸送給料機宜選取較小的拋擲指數(shù), 以滑動為主的微拋擲運動。
 (3)經(jīng)驗表明, 當(dāng)選取振動方向角= 20~25 , 拋擲指數(shù)D = 11~ 175時, 達到滑行振動輸送物料, 對設(shè)備有利; 當(dāng)= 35~ 40 , D =175~ 33時, 輸送物料速度較大。

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