振动给料机的发展的主要方向

1、关于物料结合状态的研究  

    振动给料机在输送物料时的振动参数受被输送物料的影响, 物料主要影响给料机的参振质量和阻尼, 物料结合系数与阻尼系数的确定在振动给料机的设计中占有较大比重。闻邦椿院士在这方面做了相关的研究, 推导出了物料结合系数的计算公式, 证明了理论计算的物料结合系数基本上适合工程实际的情况。不同形式振动给料机的物料结合系数不同, 国内外学者分别对工作面无倾角和有倾角的振动给料机系统进行了讨论, 分析结果表明: 当工作面有倾角时物料结合系数比工作面无倾角时小; 物料结合系数与阻尼系数随着振幅的增大而减小, 其中物料结合系数减小较快。对于单质体弹性连杆振动给料机, 物料滑行输送时, 决定物料结合系数的主要因素是物料与槽体之间的摩擦系数和槽体倾角。

2、关于系统运动学与动力学的研究 

    振动给料机机械系统的振动特性和动力学参数对给料效果有重要影响。振动给料机按机械系统结构的力学原理, 主要分为单质体和双质体两大类, 对工程中常用的振动给料机, 大都采用单质体集中质量力学模型, 构成单自由度线性振动系统。对于单电机振动给料机, 通过理论研究, 建立振动给料机的力学模型和运动微分方程, 证明单电机立式安装优越于卧式, 同时为避免槽体摆动给料机设计安装时必须满足一定的条件。对于双轴 (或 )双电机振动给料机, 分为双机竖置和双机横置两种结构形式, 目前对其振动 理 论 以 及 动 力 学 参 数 的 研 究 日 趋 完善, 在研究其摆振时, 通过建立双电机自同步振动给料机的三自由度力学模型, 进行动力学分析, 在此基础上得出了机体不出现摇摆振动的条件。

    在考虑既有粘性阻尼又有摩擦阻尼的情况下的振动给料机, 对其建立力学模型和微分方程, 可知粘性阻尼和摩擦阻尼对给料机的振幅有所影响; 利用离散元方法对颗粒在振动给料机中的运动过程进行数值研究, 发现振动给料机中颗粒运动随振动参数变化而变化; 对多轴振动给料机的研究, 分析出了其最大给料速度和极限速度; 对振动给料机进行实测研究, 得到了给料机的激振力、倾角、振动方向角和入料口厚度与生产率及电参数的关系, 并找到了各参数之间的最优组合。此外对振动给料机进行优化设计及运动仿真, 对部件进行参数化设计、装配及结构分析也都取得了一定的成果。

3、关于给料槽强度的研究 

    解决振动给料机结构强度问题是发展大型振动给料机、提高处理能力的关键。在振动给料机各种零部件中, 给料槽是最重要的部件, 在激振力交变载荷作用下, 它的损坏形式一般是侧板和横梁的疲劳断裂。其原因主要为: 应力过大、应力集中、存在高次应力谐波、材料选择不合理、结构形式不合理、断面形状和尺寸厚度选择不恰当等等。另外侧板与横梁的联接方式、振动电机的安装位置等对结构强度也有较大的影响。目前对整个给料槽动强度研究所采用的主要方法是弹性力学有限元的分析方法。在对给料槽侧板的分析中除利用有限元方法外, 也采用模态综合分析技术计算前 4- 8阶模态。研究表明, 当某一阶固有频率与工频接近时, 侧板的相对扭曲变形明显增大, 因而与工频接近的模态及其阵型对其动强度的影响应当加以重视。

4、关于给料自动控制的研究

    振动给料机给料的准确控制直接影响到生产的效益与质量, 采用单片机可控制电磁振动给料机均匀给料, 具有结构简单, 易于调节, 工作稳定和远距离微机控制等特点, 可实现生产流程的集中控制和自动控制提出了对惯性给料机的振动电机转速的 PID控制策略, 并进行了仿真研究。文献介绍了一种通过 SSR来完成调速控制的新方法, 已在多种类型的定量秤  和配料秤中使用。经实践证明, 该控制方法具有工作可靠、寿命长、无噪声、开关速度快和抗干扰能力强等优点。国内从 20世纪 80年代初已有变频调速技术的应用, 使用变频调速器, 可以对电机实施软启动及制动, 保护电机, 也可以连续调节电机振动频率, 改变输料量, 在焦家金矿和铜坑抛废工程以及大型火电厂自动输煤系统应用中均取得了很好的效果。此外通过半波能耗制动, 可有效地消除振动给料机的余振导致多给料引起原燃料消耗的增加, 提高给料的精确度。

5、关于隔振效果的研究 

    目前振动给料机主要有吊挂式和支座式两种安装方式, 选择哪种安装方式要根据给料机的安装环境、振动程度以及给料要求等因素综合考虑。需要对振动给料机的隔振弹簧刚度和弹簧的位置进行计算或采用优化设计的方法对振动给料机隔振参数进行优化计算, 以确定弹簧参数。分别介绍了振动给料机的一次隔振和二次隔振系统隔振参数的计算方法和设计参数的选取, 对振动给料机的隔振理论进行了详细的分析, 该设计方法在德兴铜矿等许多矿山的应用中得到有力的证实。此外采用混合隔振技术, 选取合适的主动控制反馈变量和反馈增益, 可以使系统处于最佳工作效率状态。

6、关于反共振原理的研究 

     振动给料机是利用振动来完成物料输送的机械, 现有振动输送机种类较多, 但是它们的激振电机一般都直接参与振动, 这样不但振动电机的使用寿命缩短, 而且振动质量也较大, 耗能多。采用双自由度反共振原理设计出新型的反共振振动给料机能使电动机不振动, 而振动却通过弹簧传到振动料槽, 达到振动给料的目的; 采用多自由度的反共振原理, 对电磁振动给料机作改进, 电磁铁间的振幅不用很大就能使料槽产生较大的振动, 增大了电磁铁的稳定性, 具有很好的隔振效果。

7、关于自同步理论的研究 

    国内从 20世纪 80年代初就出现了关于振动给料机的自同步理论研究, 目前只有在双电机振动给料机和双轴机械式振动给料机上应用。李宗斌等人在闻邦春院士研究的基础上, 通过建立双电机自同步振动给料机的力学模型, 进行动力学分析, 研究得出了振动给料机同步性判据和稳定性判据的计算公式; 此外刘宗时等人采用普通双电机把自同步理论实际运用到给料机上,由电机挠性驱动装在给料机上的反向旋转偏心轴作用下实现直线振动, 电机不参振, 大大提高了给料机的可靠性和使用寿命。

8、关于噪声的分析与控制研究

    振动给料机的噪声大都在 70dB以上, 分析其噪声来源, 主要有振动电机转动部分的不平衡, 机体各相对运动件之间的相对运动, 给料机横梁、侧板等钢制构件的弹性振动, 物料对给料槽底板的冲击以及螺旋弹簧的振动碰撞等。对振动给料机噪声频谱分析表明, 当激振器频率与料槽弹性振动的某一阶固有频率相近时, 将引起料槽弹性体的强烈振动和噪声。在已有的研究中提出的降噪措施主要有采用小尺寸高精度的轴承, 从而减缓内外圈与滚动体之间的撞击; 对给料槽横梁和侧板采用适宜刚度以减小弹性振动引起的声辐射。多采用橡胶等非金属材料, 如橡胶复合弹簧和挠性连轴器等以减少钢制件的直接撞击, 以及采用吸声法来降低噪声。