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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(jī)來(lái)進(jìn)行。然而,振動(dòng)機(jī)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(dú)一無(wú)二的作用。振動(dòng)輸送給料機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,輸送功能可靠,又不需要經(jīng)常維修,特別是對(duì)于膠帶輸送機(jī)不能輸送的液固態(tài)混合體進(jìn)行分離輸送,其中的固態(tài)物效果尤佳,且振動(dòng)輸送給料機(jī)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(dòng)輸送給料機(jī)的輸送原理及其參數(shù)選取。

2振動(dòng)輸送給料機(jī)的工作原理

如圖1所示的振動(dòng)輸送給料機(jī)由輸送槽1、縱向側(cè)面板梁2、彈簧支座3、電機(jī)底座4、振動(dòng)電機(jī)5、彈簧支座6、振動(dòng)彈簧7等組成。輸送槽1上設(shè)有進(jìn)料口和出料口,物料由進(jìn)料口進(jìn)入后,在振動(dòng)輸送給料機(jī)直線往復(fù)式的振動(dòng)過(guò)程中,被激振力拋擲起,以拋物線狀的波形沿著輸送槽1運(yùn)動(dòng)到出料口。振動(dòng)輸送給料機(jī)兩邊的縱向側(cè)面板梁2的外側(cè)各安裝有一臺(tái)振動(dòng)電機(jī)5,兩臺(tái)振動(dòng)電機(jī)按一定角度反方向旋轉(zhuǎn)。圖2為振動(dòng)電機(jī)的等效力學(xué)模型圖,當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)電機(jī)內(nèi)質(zhì)量相等的偏心塊m以相反的角速度同時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí),其在x軸上激振力分力互相抵消為零;由于振動(dòng)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(fù)向的一定值n,最后又回到零,即一個(gè)等幅振動(dòng)周期。在這樣的設(shè)置下,激振產(chǎn)生有限個(gè)交變的激振力對(duì)物料進(jìn)行拋擲,達(dá)到輸送物料的目的。

3物料層和拋擲力對(duì)輸送物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響

振動(dòng)輸送給料機(jī)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(dá)到高效的、按照設(shè)定的速度來(lái)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)。如圖3所示,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(shí),物料層中的物料間空隙變小,進(jìn)而影響物料的正常拋擲運(yùn)動(dòng)所需空間原因。由圖4可知,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(dòng)機(jī)械理論而言,物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)主要是由振動(dòng)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(dá)式是

式中,D為拋擲指數(shù);為機(jī)器工作時(shí)角頻率;B為單向振幅;為振動(dòng)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(dòng)輸送給料機(jī)在直線往復(fù)振動(dòng)產(chǎn)生拋擲力的加速度垂直分量2Bsin>g時(shí),物料才能在振動(dòng)輸送給料機(jī)直線往復(fù)振動(dòng)的作用下呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),這是設(shè)計(jì)振動(dòng)輸送給料機(jī)物料傳輸?shù)谋匾獥l件[3]。

4振動(dòng)輸送給料機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選取

為了實(shí)現(xiàn)理想的生產(chǎn)輸送效率,從三個(gè)方面來(lái)考慮振動(dòng)輸送給料機(jī)主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選取。

4.1采用以滑動(dòng)為主的微拋擲運(yùn)動(dòng)狀態(tài)因拋擲指數(shù)的大小直接影響物料的運(yùn)動(dòng)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(dòng)為主的微拋擲運(yùn)動(dòng)較為經(jīng)濟(jì)。為此,選擇拋擲指數(shù)D=11~175可實(shí)現(xiàn)上述工藝要求;反之,則是急速拋擲或在振動(dòng)篩分類(lèi)中常用的D=175~33。

4.2選擇小頻率、大振幅的運(yùn)動(dòng)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(dòng)給料機(jī)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(jì)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(yùn)動(dòng)速度過(guò)小,則可在確定了D后,通過(guò)選擇較低的工作頻率和較高的振幅來(lái)實(shí)現(xiàn)較大的輸送速度。

4.3振動(dòng)方向角與拋擲指數(shù)D已積累的經(jīng)驗(yàn)表明,當(dāng)選取=20~25振動(dòng)方向角,同時(shí)取D=11~175的拋擲指數(shù)時(shí),可最大限度的減少物料對(duì)振動(dòng)輸送給料機(jī)輸送槽面的沖擊磨損,達(dá)到滑行振動(dòng)輸送物料,能較好的保持設(shè)備狀況;若選取=35~40振動(dòng)方向角,再配合拋擲指數(shù)D=175~33時(shí),則可對(duì)物料進(jìn)行急速拋擲,達(dá)到較大的輸送物料速度。

5振動(dòng)輸送給料機(jī)在寶鋼冶金設(shè)備上的應(yīng)用

在寶鋼原料碼頭卸船機(jī)的料倉(cāng)下,在原料、燒結(jié)、煉焦、高爐、煉鋼等儲(chǔ)存原料用的料倉(cāng)下,以及對(duì)礦石、燃料、副原料的處理中都廣泛使用著振動(dòng)輸送給料機(jī)。

5.1冶煉系統(tǒng)振動(dòng)輸送給料機(jī)的參數(shù)與功能寶鋼的冶煉系統(tǒng)所使用振動(dòng)輸送給料機(jī)大都是用在的料倉(cāng)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(dòng)方向角選取=39~40。其功能為:由于振動(dòng)輸送給料機(jī)的振動(dòng)保證料倉(cāng)口的出料不堵死,而能持續(xù)地將出料由振動(dòng)輸送給料機(jī)輸送到下游的設(shè)備上。

5.2配料系統(tǒng)中的程控振動(dòng)輸送給料機(jī)

高性能程控振動(dòng)輸送給料機(jī)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(jì)算機(jī)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(guò)VVVF(變頻變壓調(diào)速系統(tǒng))控制振動(dòng)電機(jī)的振動(dòng),同時(shí)還使振動(dòng)輸送給料機(jī)輸送槽的傾角在0~6的范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)。上述功能用以達(dá)到振動(dòng)輸送給料機(jī)在精確配料秤量中,可大幅度的、點(diǎn)動(dòng)的、變換輸送槽傾角送給料,最終實(shí)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(dòng)輸送給料機(jī)在寶鋼的循環(huán)污水處理系統(tǒng)中使用著一臺(tái)高頻振動(dòng)輸送給料機(jī),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(dòng)輸送給料機(jī)的輸送槽底部結(jié)構(gòu)是用不銹鋼細(xì)條緊密編織的非密閉的底板,能讓液態(tài)污水透過(guò)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(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為D=181、=20、=0、且單向振幅B=09mm、工作時(shí)角頻率=240rad/s。該高頻振動(dòng)輸送給料機(jī)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(dòng)輸送給料機(jī)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(dòng)輸送給料機(jī)在的應(yīng)用情況見(jiàn)表1。

表1中的振動(dòng)輸送給料機(jī)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(guó)產(chǎn)化備件研制中的測(cè)繪、設(shè)計(jì)、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(shuō)明其原始設(shè)計(jì)參數(shù)選擇的正確性。

6結(jié)束語(yǔ)

(1)振動(dòng)輸送給料機(jī)輸送槽面上的物料厚度與物料運(yùn)動(dòng)速度成反比。

(2)振動(dòng)輸送給料機(jī)宜選取較小的拋擲指數(shù),以滑動(dòng)為主的微拋擲運(yùn)動(dòng)。

(3)經(jīng)驗(yàn)表明,當(dāng)選取振動(dòng)方向角=20~25,拋擲指數(shù)D=11~175時(shí),達(dá)到滑行振動(dòng)輸送物料,對(duì)設(shè)備有利;當(dāng)=35~40,D=175~33時(shí),輸送物料速度較大。

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