壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢Q 197216396 或 11970985
摘要
電磁振動(dòng)給料機(jī)是近幾年來(lái)得到迅猛發(fā)展的一種新型機(jī)械，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金，化工，醫(yī)藥食品等各行各業(yè)。隨著采煤機(jī)械化程度的提高，對(duì)振動(dòng)給料機(jī)的要求越來(lái)越高，因此，研究、設(shè)計(jì)、制造電磁振動(dòng)給料機(jī)就成為一項(xiàng)十分重要的研究課題。
由于現(xiàn)在煉鋼行業(yè)的急速發(fā)展對(duì)環(huán)境的影響越來(lái)越大，這就對(duì)給料機(jī)械的環(huán)保設(shè)計(jì)提出了迫切的要求。所以這次電磁振動(dòng)給料機(jī)的設(shè)計(jì)中使用了干熄焦技術(shù)來(lái)降低污染，同時(shí)還對(duì)電磁振動(dòng)給料機(jī)的電磁學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及鐵芯、銜鐵等結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。確認(rèn)無(wú)誤后使用AutoCAD軟件繪制電磁振動(dòng)給料機(jī)振動(dòng)器裝配圖等。最后，這次設(shè)計(jì)還對(duì)電磁振動(dòng)給料機(jī)的使用和維護(hù)進(jìn)行了討論和介紹。
關(guān)鍵詞：電磁；振動(dòng)給料機(jī)；干熄焦；
ABSTRACT
Electromagnetic vibration feeder is a new type machine which has been developed promptly in recent many years and applied widely to metallurgy industry, chemical industry, medicine and foodstuff industry, etc. With the increased mechanization of mining, the capacity requirements on the electromagnetic vibration feeder machine are increasing . Therefore, the research, design and manufacture of electromagneticvibration feeder has became an fully important research subject.
Now the rapid development of steel industry's impact on the environment more and more, this is to put forward the urgent request to the environmental protection design of Material delivery machinery.So the design of the electromagnetic vibration feeder is used in CDQ technology to reduce pollution, but also on the electromagnetism electromagnetic vibration feeding machine, the kinetic parameters and the core. Design of armature structure. Check the correct use of AutoCAD software of electromagnetic vibration feeder vibrator assembly diagram. Finally, this design also uses the electromagnetic vibration feeder and maintenance are discussed and introduced.
Keywords: electromagnetic； vibration feeder; Coke dry quenching；
目錄
緒論 1
1電磁振動(dòng)給料機(jī) 3
1.1電磁振動(dòng)給料機(jī)簡(jiǎn)介 3
1.2給料機(jī)構(gòu)造 3
1.3給料機(jī)工作原理 5
2動(dòng)力學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 7
2.1設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) 7
2.2輸送速度的計(jì)算 7
2.3電磁振動(dòng)給料機(jī)的力學(xué)模型 9
2.4電磁振動(dòng)給料機(jī)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算 10
2.5振動(dòng)輸送參數(shù)選擇 13
2.5.1物料拋料指數(shù)D的選擇 13
2.5.2動(dòng)力系數(shù)K的計(jì)算 14
2.5.3給料量的計(jì)算 14
3電磁學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 15
4振動(dòng)給料機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
4.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 18
4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
4.2.1鐵芯的設(shè)計(jì) 18
4.2.2銜鐵的設(shè)計(jì) 22
4.2.3板彈簧的設(shè)計(jì) 23
4.2.4聯(lián)接叉的設(shè)計(jì) 24
4.2.5殼體的設(shè)計(jì) 25
4.2.6減振彈簧的確定 26
5給料機(jī)的使用與維護(hù) 28
5.1電磁振動(dòng)給料機(jī)的使用 28
5.1.1給料機(jī)的使用 28
5.1.2給料機(jī)給料量的調(diào)節(jié) 29
5.2電磁振動(dòng)給料機(jī)的維護(hù) 31
結(jié)論 33
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35
附錄A英文原文 36
附錄B漢語(yǔ)翻譯 43
X
緒論
從建國(guó)初期，國(guó)家以重點(diǎn)發(fā)展重工業(yè)以盡快實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義工業(yè)化時(shí)起，鋼鐵工業(yè)即被作為重工業(yè)的代表而得到了中央政府的高度的重視，從而有了從幾乎是空白建立起一個(gè)強(qiáng)大的鋼鐵產(chǎn)業(yè)的可能。從一五計(jì)劃時(shí)起，國(guó)家就不斷地從農(nóng)業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)上為鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展籌集了大量的資金，并不惜花很大的代價(jià)用于技術(shù)的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新。同時(shí)，鋼鐵工業(yè)作為中國(guó)最重要的基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)之一，與國(guó)家改革開(kāi)放、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步的步伐息息相關(guān)。經(jīng)過(guò)近六十年的發(fā)展，中國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)取得了舉世矚目的成就，逐步步入了成熟的發(fā)展階段。
——1949年，中國(guó)鋼鐵產(chǎn)量只有15.8萬(wàn)噸，居世界第26位，不到當(dāng)時(shí)世界鋼鐵年總產(chǎn)量1.6億噸的0.1%。
——20世紀(jì)90年代以來(lái)，鋼產(chǎn)量從1990年的6635萬(wàn)噸，到1996年首次突破1億噸，達(dá)到10124萬(wàn)噸，躍居世界首位，從此，一直保持著世界鋼產(chǎn)量第一位。
2003年突破2億噸，2005年突破3億噸，2006年突破4億噸，2008年突破5億噸。
由于早期的煉鐵采用的是木炭等材料作為燃料和還原劑，隨著樹(shù)木等資源的砍伐和嚴(yán)重緊缺，1709年世界上開(kāi)始采用焦炭代替木炭來(lái)進(jìn)行煉鐵和煉鋼，從此推動(dòng)了煉焦生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。焦炭是冶金等行業(yè)不可或缺的原材料，在我國(guó)二次能源的使用中占據(jù)著極為重要的地位。截至目前，我國(guó)的冶金行業(yè)連續(xù)保持著迅猛增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，煉焦行業(yè)也隨之大跨越式的增長(zhǎng)。我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了長(zhǎng)足迅猛的發(fā)展。一方面我們由衷地感到欣喜；另一方面也為煉焦業(yè)正在對(duì)環(huán)境造成越來(lái)越嚴(yán)重的污染而倍感憂慮。
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源的綜合利用技術(shù)與其產(chǎn)業(yè)迅猛前進(jìn), 給料是許多行業(yè)(如冶金、礦山、建材、化工、陶瓷、筑路等）產(chǎn)品生產(chǎn)中不可缺少的工藝過(guò)程。振動(dòng)給料機(jī)用于把物料從貯料倉(cāng)或其它貯料設(shè)備中均勻或定量的供給到受料設(shè)備中，是實(shí)行流水作業(yè)自動(dòng)化的必備設(shè)備，分敞開(kāi)型和封閉型兩種.根據(jù)安裝方式可分懸掛式和臺(tái)式等幾種。
電磁振動(dòng)給料機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，不需潤(rùn)滑，耗電量小;可以均勻地調(diào)節(jié)給礦量;因此已得到廣泛應(yīng)用。但是電磁振動(dòng)給料機(jī)設(shè)計(jì)它也存在著一些缺點(diǎn)，如接通電源后機(jī)器不振動(dòng)，機(jī)器間歇地工作或電流上下波動(dòng)及空載試車(chē)正常負(fù)載后振幅降低較多等，這些都是需要在今后的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中進(jìn)一步改進(jìn)的地方。
這次課題研究主要針對(duì)的是電磁振動(dòng)給料機(jī)在焦炭給料中的應(yīng)用，由于焦炭給料中容易產(chǎn)生碳粉末揚(yáng)塵現(xiàn)象，同時(shí)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫等，這些對(duì)環(huán)境對(duì)機(jī)器的正常工作都會(huì)有很大影響。因此本次課題將研究使用液氮干熄焦技術(shù)（干法熄焦技術(shù)(Coke dry quenching)簡(jiǎn)稱干熄焦(CDQ)，是相對(duì)于濕法熄焦技術(shù)(Coke wet quenching)簡(jiǎn)稱濕熄焦(CWQ)而言的。它是采用惰性氣體將赤熱焦炭熄滅的一種熄焦方法。干熄焦技術(shù)能夠回收利用紅焦的顯熱，改善焦炭的成品質(zhì)量，減輕熄焦操作過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的污染，是一項(xiàng)目前國(guó)內(nèi)外冶金行業(yè)重點(diǎn)推廣、并已經(jīng)得到廣泛采用的節(jié)能環(huán)保減排技術(shù)。干熄焦生產(chǎn)線是利用冷的惰性氣體，將出爐赤紅焦的顯熱回收的技術(shù)設(shè)備，與傳統(tǒng)的濕法熄焦技術(shù)相比，具有低資源消耗、排污量小和顯著提高焦炭質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。）進(jìn)行降塵降溫。液氮在降溫除塵后產(chǎn)生的高溫氣體還可用來(lái)推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電或直接供暖資源多次利用。所以對(duì)CDQ電磁振動(dòng)給料機(jī)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有很重要的意義。
1 電磁振動(dòng)給料機(jī)
1.1 電磁振動(dòng)給料機(jī)簡(jiǎn)介
電磁振動(dòng)給料機(jī)是一種較新型的定量、給料設(shè)備，它是利用振動(dòng)使物料產(chǎn)生周期性的拋擲運(yùn)動(dòng)而完成向前輸送物料的。它的用途很廣，例如，用于從料倉(cāng)排料；向膠帶輸送機(jī)、斗式提升機(jī)等給料；向破碎機(jī)、粉磨機(jī)喂料；以及定量包裝和定量配料等。此外，電磁振動(dòng)給料機(jī)還可以用于自動(dòng)控制的生產(chǎn)流程中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。目前，在采礦、冶金、煤炭、化工、建材、機(jī)械制造以及糧食、輕工業(yè)等工礦企業(yè)中，電磁振動(dòng)給料機(jī)已經(jīng)比較廣泛地獲得采用。它適用塊狀、粉粒狀物料，還適用于輸送高溫的、磨損性大的以及有腐蝕性的物料，例如：化工原料及其產(chǎn)品、食品、玻璃原料、礦石、礦粉、煤炭、型沙、等[1]。本次設(shè)計(jì)的7噸干熄焦電磁振動(dòng)給料機(jī)主要于干熄焦生產(chǎn)線上，用來(lái)輸送熱焦碳。
1.2給料機(jī)構(gòu)造
電磁振動(dòng)給料機(jī)一般由四個(gè)主要部分組成：料槽、支架小車(chē)，電磁激振器及控制系統(tǒng)。其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.1。
圖1.1 電磁振動(dòng)給料機(jī)樣機(jī)圖
由于給料機(jī)是一個(gè)中間環(huán)節(jié)的輸送設(shè)備，其料槽的形狀結(jié)構(gòu)尺寸基本已經(jīng)確定，所以不必再設(shè)計(jì)料槽的具體尺寸。激振器是使槽體產(chǎn)生振動(dòng)的能源部件。所以它也是本次設(shè)計(jì)的核心部分。以板彈簧電磁振動(dòng)給料機(jī)為例，主要由下列幾個(gè)部分組成，見(jiàn)圖1.2
圖1.2板彈簧電磁震動(dòng)器
1-殼體 2-鐵芯 3-線圈 4-銜鐵 5-聯(lián)接叉 6-板彈簧
1. 聯(lián)接叉：聯(lián)接叉是一鑄鐵件，它與槽體剛性連接在一起，通過(guò)它將激振力傳給槽體。
2. 銜鐵：銜鐵由0.23～0.50毫米的一字形硅鋼片迭裝而成，用螺栓固定在聯(lián)接叉上，和鐵芯保持一定間隙。
3．板彈簧組：振動(dòng)器板彈簧為儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，它一般由60Si2Mn或60Si2A制成。彈簧板中部用一螺栓夾在聯(lián)接叉中，兩端各用一螺栓夾在機(jī)殼上，構(gòu)成機(jī)器的彈性系統(tǒng)。它聯(lián)接前質(zhì)量和后質(zhì)量，形成雙質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)系統(tǒng)。板彈簧是機(jī)器的重要工作零件，其材料的質(zhì)量的好壞，直接影響給料機(jī)的工作性能。板彈簧電磁振動(dòng)給料機(jī)，通常利用增加或減少板彈簧片數(shù)的方法，調(diào)整機(jī)器的工作點(diǎn)（即頻率比）。
4.鐵芯和線圈：鐵芯用0.23～0.50毫米“山”形硅鋼片迭裝而成，用螺栓固定在振動(dòng)殼體上，鐵芯上套有線圈，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)就產(chǎn)生磁場(chǎng)。
5. 激振器殼體：殼體用鑄鐵鑄造，作為固定彈簧組和鐵芯用，亦作為平衡質(zhì)量用，所以其質(zhì)量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。為了防止將振動(dòng)傳給地基或建筑物，將激振器殼體支撐于剛度不大的隔振彈簧上[2]。
1.3給料機(jī)工作原理
1-槽體
2-聯(lián)接叉
3-板彈簧
4-銜鐵
5-氣隙
6-殼體
7-鐵芯
8-減振器
圖1.3電磁振動(dòng)給料機(jī)工作原理圖
如圖1.3所示，由槽體、聯(lián)接叉、銜鐵、工作彈簧的一部分以及約占槽體容積10～20%的物料等共同構(gòu)成質(zhì)量；由激振器殼體、鐵芯、線圈及工作彈簧的另一部分等構(gòu)成質(zhì)量。質(zhì)量和質(zhì)量用板彈簧連接在一起，形成一個(gè)雙質(zhì)點(diǎn)定向振動(dòng)的彈性系統(tǒng)。根據(jù)機(jī)械振動(dòng)諧振原理，將電磁振動(dòng)給料機(jī)的固有頻率調(diào)諧到與電磁激振頻率相近、使其比值=0.85～0.95,機(jī)器便在低臨界共振狀態(tài)下工作。因此電振機(jī)具有工作平穩(wěn)，消耗功率小的特點(diǎn)。
圖1.4 電壓和電磁力的變化示意圖
激振器電磁線圈的電流一般是經(jīng)過(guò)單相半波整流的。未整流時(shí)電流的電壓為正弦曲線，見(jiàn)圖1.4a，當(dāng)半波整流后，在正半周內(nèi)有電壓(圖1.4b)加在電磁線圈上，因而電磁線圈就有電流通過(guò)，在銜鐵和鐵芯之間便產(chǎn)生一對(duì)大小相等的脈沖電力，見(jiàn)圖1.4c，互相吸引。這時(shí)槽體向后運(yùn)動(dòng)，激振器的主彈簧發(fā)生變形，儲(chǔ)存了一定的勢(shì)能。在負(fù)半周，線圈中無(wú)電流通過(guò)，電磁力消失，由于板彈簧儲(chǔ)存的勢(shì)能被釋放，銜鐵和鐵芯朝相反方向離開(kāi)，槽體向前運(yùn)動(dòng)。這樣，電磁振動(dòng)給料機(jī)就以交流電源的頻率，作每分鐘3000次往復(fù)振動(dòng)。由于槽體的底平面與振動(dòng)器的激振力作用線間有一定的夾角，當(dāng)槽體振動(dòng)加速度的垂直分量大于重力加速度時(shí)，槽中的物料被連續(xù)拋起，并按拋物線的軌跡向前進(jìn)行跳躍運(yùn)動(dòng)。由于槽體振動(dòng)的頻率很高，振幅很小，物料被拋起的高度也很小，所以只能看見(jiàn)物料在槽中向前流動(dòng)。只有當(dāng)單顆粒物料在槽中運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能看見(jiàn)微小的跳躍運(yùn)動(dòng)[3]。
2 動(dòng)力學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.1 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)
本次設(shè)計(jì)的電磁振動(dòng)給料機(jī)的基本參數(shù)如下：
1.物料名稱：熱焦碳；
2.物料性質(zhì)：溫度≤，密度0.45t/m,粒度≤150mm；
3.輸送量：max 140t/h, (在0~75t/h內(nèi)無(wú)級(jí)變量)；
4.工作方式：連續(xù)；
5.雙振幅：1.5mm；
6.震動(dòng)頻率：50HZ；
7.電磁振動(dòng)器上傾角：20°；
8.料槽下傾角：6°；
9.總質(zhì)量： 7t(其中m+m=7t, m/m=0.9)；
10.工作環(huán)境：室外，支撐在樓板上，高溫，高粉塵；
11.結(jié)構(gòu)形式：料槽和振動(dòng)器都采用彈簧下支撐，料槽內(nèi)側(cè)各面裝耐磨襯板，鐵芯采用“山”形鐵芯。
2.2 輸送速度的計(jì)算
振動(dòng)給料機(jī)輸送速度與物料的物理性質(zhì)、料層厚度以及振動(dòng)頻率、振幅、振動(dòng)方向角有關(guān)。
當(dāng)物料顆粒在振動(dòng)槽中的垂直向上加速度分量達(dá)到-g后，以槽體的速度脫離輸送槽，在拋擲過(guò)程中只受地心引力作用，而且重新與槽體接觸時(shí)只引起塑性沖擊，則水平輸送理論速度可以用下式計(jì)算：
(m/s)(2.1)
=
=0.228（m/s）
式中
g——重力加速度(m/)；
f ——振動(dòng)頻率(Hz)；
——振動(dòng)方向角(°)；
n——系數(shù)。(上式中n取0.9)；
系數(shù)n為拋擲時(shí)間與振動(dòng)周期之比，即
(2.2)
n與D具有下述隱函數(shù)關(guān)系：
(2.3)
n與D的關(guān)系見(jiàn)圖2.1。當(dāng)D=3.3時(shí)，拋料時(shí)間即等于振動(dòng)周期
1f, n=1
如果機(jī)器動(dòng)力系數(shù)K已經(jīng)選定，則振動(dòng)方向角的選擇對(duì)輸送狀況有極大的影響。角越大，拋料指數(shù)D也越大。這表示物料拋得陡而高，系數(shù)n也大；小時(shí)則相反，物料拋得較平，并且向?qū)τ趻伭蠒r(shí)間，物料在槽里停留時(shí)間長(zhǎng)。
振動(dòng)方向角的選擇取決于三個(gè)因素，即預(yù)期的輸送速度、槽體的磨損和對(duì)輸送物料的保護(hù)。對(duì)應(yīng)每一個(gè)動(dòng)力系數(shù)K可得到一個(gè)最佳振動(dòng)方向角，使輸送速度最大。
圖2.2表明，為了獲取最高的輸送速度，振動(dòng)方向角與設(shè)備動(dòng)力系數(shù)K所呈現(xiàn)的函數(shù)關(guān)系，同時(shí)也含有與拋料指數(shù)D的關(guān)系。
對(duì)一系列物料進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出實(shí)際輸送速度與理論速度的差值，即實(shí)際速度為：
(2.4)
=
=0.172（）
式中
——物料性質(zhì)速度降低系數(shù)(取0.7)；
——料層厚度降低系數(shù)（取0.8）；
——槽體傾角影響速度系數(shù)（取1.14）。
2.3 電磁振動(dòng)給料機(jī)的力學(xué)模型
電磁振動(dòng)給料機(jī)的結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為一個(gè)雙自由度雙質(zhì)體的振動(dòng)系統(tǒng)，其力學(xué)模型如圖2.3所示。質(zhì)量為前質(zhì)量，包括給料槽、給料槽物料的結(jié)合質(zhì)量、聯(lián)接叉、銜鐵、主振彈簧折算質(zhì)量等幾部分。質(zhì)量為后質(zhì)量，包括振動(dòng)器殼體、鐵芯、線圈和主振彈簧折算質(zhì)量部分及配重等。作用在兩個(gè)質(zhì)體上的激振力模量大小相等方向相反，對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)而言是作用與質(zhì)體之間的內(nèi)作用力。相對(duì)阻尼力是消耗在彈性系統(tǒng)的滯后上，大小相等方向相反。外摩擦阻力，主要是由于物料輸送中所引起的阻力，由于阻力比較小，所以分布在系統(tǒng)中兩個(gè)質(zhì)體上，也可以認(rèn)為近似于相等，方向相反。內(nèi)阻力與彈性元件的變形速度成比例，外阻力與質(zhì)體的運(yùn)動(dòng)速度成比例。因此，從上述分析可以列出電磁振動(dòng)給料機(jī)的振動(dòng)微分方程：
m1x1+f1x1+fx1-x2+k1x1-x2=Fsinωt+φm2x2+f2x2-fx1-x2-kx1-x2=-Fsinωt+φ (2.5)
式中
、——質(zhì)體1、質(zhì)體2的質(zhì)量(kg)；
、——質(zhì)體1、質(zhì)體2的阻尼系數(shù)；
——質(zhì)體1、質(zhì)體2之間的相對(duì)阻尼系數(shù)；
x1、x1、x1、x2、x2、x2——分別為質(zhì)體1、質(zhì)體2在振動(dòng)方向上的位移、速度和加速度；
F——激振力幅(N)；
ω——角頻率(rad/s)；
t——時(shí)間(s)；
ψ——初相位角(°) [4]。
2.4 電磁振動(dòng)給料機(jī)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算
由原始數(shù)據(jù)和前面章節(jié)的計(jì)算推得，電磁振動(dòng)給料機(jī)的給料量為30~150t/h，振動(dòng)頻率ω=314rad/s，調(diào)諧指數(shù)z=0.9，其動(dòng)力參數(shù)計(jì)算如下：
(1) 初步分配質(zhì)量比：
質(zhì)量m1為前質(zhì)量，包括給料槽、給料槽物料的結(jié)合質(zhì)量、聯(lián)接叉、銜鐵、主振彈簧折算質(zhì)量等幾部分。質(zhì)量m2為后質(zhì)量，包括振動(dòng)器殼體、鐵芯、線圈和主振彈簧折算質(zhì)量部分及配重等。
由已知質(zhì)量比m1：m2=0.9，主振彈簧采用板彈簧或剪切型橡膠彈簧,且此次設(shè)計(jì)用板彈簧。
+=7000kg
則可以計(jì)算出=3316kg，=3684kg。
(2)求質(zhì)體1和質(zhì)體2振幅：
在振動(dòng)方向上，由于k1＜＜k2，所以可忽略k2的影響。將式 (2.5)中兩方程式相加可得：
m1x1+f1x1+m2x2+f2x2=0 (2.6)
也就是說(shuō)，在每個(gè)瞬時(shí)，質(zhì)體的慣性力與外阻力之和為零。同時(shí)外阻力近似地均布在兩個(gè)質(zhì)體上，大小相等方向相反，即：
m1x1+m2x2=0 (2.7)
則式(2.6)可寫(xiě)成：f1x1+f2x2=0(2.8)
當(dāng)強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)滿足式(2.6)和式(2.7)時(shí)，則：
x2x1=-f1f2=-m1m2 (2.9)
因此，電磁振動(dòng)給料機(jī)具有質(zhì)量與振幅成反比的特性，即：
(2.10)
式中
、——分別為質(zhì)體1和質(zhì)體2的振幅。
相對(duì)振幅A一般由一次諧波激振力幅和二次諧波激振力幅組成。
A=a1+a2=1.5(mm)
可得出：
a1=0.789(mm)
a2=0.711(mm)
(4)計(jì)算質(zhì)量m
雙質(zhì)體振動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)時(shí)，在彈簧上有一點(diǎn)處于景致，這一點(diǎn)稱為震動(dòng)系統(tǒng)的惰性中心，它隨兩個(gè)質(zhì)量比的不同而處于不同位置。當(dāng)時(shí)，惰性中心在1/2處。當(dāng)時(shí)，惰性中心接近處。如果比值更大，則雙質(zhì)量振動(dòng)系統(tǒng)變?yōu)閱钨|(zhì)量振動(dòng)系統(tǒng)。式(2.8)可以簡(jiǎn)化為單質(zhì)量的強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)，其方程為：
(2.11)
(2.12)
(2.13)
可公式(2.13)得出
式中
m——計(jì)算質(zhì)量（kg）；
c——摩擦阻尼力折算系數(shù)。
(5)主振彈簧剛度k1
在不考慮阻尼時(shí)，可以認(rèn)為和均以惰性中心為靜止點(diǎn)，以相同頻率作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率為：
（rad/s） (2.14)
因此 (其中z取0.9)
ω——角頻率(rad/s)；
z——調(diào)諧指數(shù)；（z取0.9）。
(6)激振力幅F及力與位移的夾角α的計(jì)算
方程
x+f+cmx+k1mx=Fmsinωt+φ
的特解為：
(2.15)
(2.16)
，z=0.9~0.95 (2.17)
，b=0.05~0.07 (2.18)
(2.19)
由公式（2.19）得：
α=arctan2bz1-z2=arctan2×0.07×0.91-0.92=33.5°
式中
x——相對(duì)位移（m）；
F——激振力幅（N）；
λ——共振放大系數(shù)：
——激振力之后位移的相位角；
z——調(diào)諧指數(shù)；
b——衰減系數(shù)。
激振力為主振彈簧最大變形與彈簧剛度之積：
(2.20)
將式(2.20)代入式(2.16)，激振力為：
（N）(2.21)
取b=0.07，則
F=1.5×10-3×2.124×108×1-0.922+4×0.072×0.92=7.26×104(N)
式中
A——相對(duì)振幅（m）；
z——調(diào)諧指數(shù)；（z取0.9 ）
b——衰減系數(shù)；(b取0.07)
k1——主振彈簧剛度（N·m）。
所謂共振放大系數(shù)即在激振力F的作用下，主振彈簧的動(dòng)態(tài)變形量與靜態(tài)變形量之比，即相對(duì)振幅與靜變形量之比。從式(2.21)也可以看出，在系統(tǒng)振動(dòng)狀態(tài)下，阻尼的變化或調(diào)諧指數(shù)的變化都將直接影響振幅的穩(wěn)定性。通常電磁振動(dòng)機(jī)械選擇在低臨界近共振狀態(tài)下工作，即=0.9~0.95，以獲得較穩(wěn)定的振幅和用較小的激振力獲得較大的效能。
阻尼系數(shù)為參變量，在低臨界近共振狀態(tài)下，由于外部因素，如料槽中物料量增加或料倉(cāng)壓力增大等因素影響，阻尼增大時(shí)，其振動(dòng)振幅將降低。但與此同時(shí)，震動(dòng)系統(tǒng)固有頻率也減小，而使調(diào)諧指數(shù)趨近于1，則振幅趨于增加，達(dá)到相互補(bǔ)償作用。當(dāng)阻尼減小時(shí)，則上述因素將向相反方向變化，同樣能保持這種相互補(bǔ)償關(guān)系，從而可使電磁振動(dòng)給料機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。
當(dāng)調(diào)諧指數(shù)接近1時(shí)，即電磁振動(dòng)給料機(jī)在接近共振狀態(tài)下工作，雖然所需激振力較小，但是阻尼的變動(dòng)對(duì)共振放大系數(shù)和振幅的影響更加敏感，機(jī)器的運(yùn)行穩(wěn)定性就差。所以對(duì)大型電磁振動(dòng)給料機(jī)一般取z=0.9，小型的取z=0.93~0.95。
2.5 振動(dòng)輸送參數(shù)選擇
2.5.1 物料拋料指數(shù)D的選擇
對(duì)于各種振動(dòng)機(jī)械，拋料指數(shù)的選擇范圍是不相同的。對(duì)于大多數(shù)長(zhǎng)距離大產(chǎn)量的振動(dòng)輸送機(jī)，拋料指數(shù)通常為D=1.4～2.5；對(duì)于電磁振動(dòng)給料機(jī)，由于長(zhǎng)度較短，為了獲得較大的輸送速度，拋料指數(shù)的選擇范圍為D=2.5～3.3。物料在拋擲狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)，由于物料與料槽底部接觸時(shí)間較短，大部分時(shí)間處于空中運(yùn)行狀態(tài)，所以對(duì)槽體磨損較小。振動(dòng)給料機(jī)采用中速拋擲狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，振動(dòng)輸送效率較高，能耗少，對(duì)機(jī)體強(qiáng)度和剛度要求不太高。在2.5～3.3范圍之內(nèi)，所以拋料指數(shù)D取值合理
D1=4π2f2a1sinβg=4×3.142×502×0.789×sin20°×10-29.8=2.718 (2.22)
2.718在2.5～3.3范圍之內(nèi)，所以拋料指數(shù)D取值合理
2.5.2動(dòng)力系數(shù)K的計(jì)算
設(shè)備的動(dòng)力系數(shù)K主要受機(jī)械零件強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度限制。輸送距離長(zhǎng)，輸送量大的振動(dòng)輸送機(jī)，為提高設(shè)備利用系數(shù)，使設(shè)備不過(guò)于龐大復(fù)雜并能長(zhǎng)期工作。通常動(dòng)力系數(shù)K=4～6。振動(dòng)給料機(jī)K=7.5～10。振動(dòng)輸送機(jī)和給料機(jī)的工作頻率f和振幅的選擇范圍比較大，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、輸送長(zhǎng)度、輸送能力和工藝要求選擇。電磁振動(dòng)給料機(jī)采用高頻小振幅狀態(tài)下工作。振動(dòng)頻率f=15～100Hz，相對(duì)應(yīng)的振幅 =0.789mm。本設(shè)計(jì)振幅a取1.5mm，f為50Hz [5]。
K=Stmaxg=4π2f2a1g=4×3.142×502×0.789×10-29.8=7.946 (2.23 )
7.946在在7.5～10范圍之內(nèi)，所以動(dòng)力系數(shù)K取值合理。
2.5.3 給料量的計(jì)算
給料槽出料口的截面尺寸為1320×782(mm)
輸送量Q按給料槽截面尺寸和輸送速度確定：
(2.24 )
=3600×1.32×0.782×0.172×0.7×0.45
=201.34()
式中
Q——質(zhì)量輸送量（t/h）；
——實(shí)際輸送速度（m/s）；
——物料堆積密度(t/m3)；
——承載構(gòu)件中物料填充系數(shù)；（取=0.7）
對(duì)于矩形料槽，=0.6～0.8；圓管形料槽=0.5。
3 電磁學(xué)參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
根據(jù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)所確定的工作頻率、相對(duì)振幅、激振力幅及力與位移相位差角和環(huán)境要求進(jìn)行電磁參數(shù)計(jì)算。
傾角為時(shí)，輸送能力為30~140t/h的電磁振動(dòng)給料機(jī)，動(dòng)力學(xué)參數(shù)：工作頻率為3000次/min，相對(duì)振幅A=1.5mm，激振力幅F=72637.72N，力于位移相位差角α=33.5°，供電電壓，。由此可得電磁參數(shù)如下：
選擇可控晶閘管半波整流激磁方式。鐵芯形式選擇“山”型鐵芯，材料選用DW240-95硅鋼片（具體選用理由詳見(jiàn)第四章4.1.1）
(1) 選定氣隙磁密，決定磁極面積
根據(jù)半波整流激磁方式和硅鋼片磁密許用值，對(duì)于DW240-95硅鋼片一般取氣隙基本磁密B0=1.0~1.2T，所以半波整流磁極面積為：
(3.1)
式中
S＇——磁極面積(m2)；
F——激振力(N)；
K1——磁力線邊緣效應(yīng)系數(shù)，K1=1.1；
K2——電阻影響系數(shù)，K2=0.97；
μ0——真空導(dǎo)磁率，μ0=4π×10-7H/m；
B0——?dú)庀痘敬琶?，取B0=1.1T。
S'=7.264×104×4π×10-72×1.1×0.97×1.12=0.0354m2
(2) 決定鐵芯磁密并求出電磁線圈匝數(shù)
由于漏磁通的存在，所以氣隙磁密小于鐵芯中的磁密。鐵芯中磁密與氣隙磁密的比值稱為漏磁系數(shù)。在計(jì)算鐵芯磁密時(shí)，還要考慮硅鋼片在加工工藝中涂漆厚度和疊片壓緊程度。鐵芯磁密為：
(3.2)
式中
——鐵芯磁密(T)；
——漏磁系數(shù)，當(dāng)鐵芯與銜鐵之間氣隙時(shí)，；
——填充系數(shù)，；
——疊片壓緊系數(shù)，。
BOT=1.51.05×0.95×1.1=1.654T
線圈匝數(shù)為：
(3.3)
式中
——綜合影響系數(shù)，。
N=380×0.94.44×50×1.654×0.0354=26.3≈26匝
（3）激磁電流
基本電流：電磁振動(dòng)給料機(jī)在交流供電電壓下的瞬時(shí)值電流。它有三部分組成：直流分量、一次諧波分量、高次諧波分量[6]。
(3.4)
(3.5)
直流分量：
Iz=1-γ2cosαI0=1-0.772cos33.5°×129.38=87.84A (3.6)
一次諧波分量：
I1=I01+γ2-2γcosα
=82.15×1+0.772-2×0.77×cos33.5°
=71.88A (3.7)
二次諧波分量：
(3.8)
總電流有效值：
(3.9)
（4）電磁線的選擇
一般小型振動(dòng)器的電磁線的電流密度選取j=2A/mm2,大型振動(dòng)器j=1.5A/mm2，并根據(jù)環(huán)境要求選擇電磁線的絕緣強(qiáng)度及層間絕緣材料。
本設(shè)計(jì)取j=1.5A/mm2，采用“山”形鐵芯，則
電磁線截面積：
(3.10)
電磁線直徑：
(3.11)
（5）視在功率：
(3.12)
（6）有功功率：
(3.13)
（7）功率因數(shù)：
(3.14)
4 振動(dòng)給料機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
1. 對(duì)于那些損壞可能對(duì)產(chǎn)品的安全性和可靠性有比較大的不利影響的零件所用材料，其環(huán)境適應(yīng)性和耐久性必須：
(1)建立在經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)的基礎(chǔ)上；
(2)考慮環(huán)境的影響，如溫度、濕度、振動(dòng)和大氣污染等。
2. 結(jié)構(gòu)的每個(gè)構(gòu)件必須適當(dāng)?shù)丶右苑雷o(hù)，以防因氣候、腐蝕、磨損等原因引起的員傷或強(qiáng)度降低。
3. 相鄰結(jié)構(gòu)若有較大溫差，必須注意熱變形引起過(guò)應(yīng)力而造成零件的損壞。
4.應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中，減少或避免附加彎矩，避免不利的傳力形式出現(xiàn)，控制復(fù)雜載荷的應(yīng)力出現(xiàn)。
5.為了提高結(jié)構(gòu)的搞疲勞能力，在設(shè)計(jì)中必須注意：
(1) 合理的選材；
(2)減少應(yīng)力集中（如斷面的急劇變化、尖角、銳邊、表面粗糙度等）；
(3)控制尺寸公差，以免負(fù)公差的累積導(dǎo)致構(gòu)件的斷面厚度偏??；
(4)盡量采用干涉配合的緊固件；
(5)局部關(guān)鍵部位應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)化；
(6)在噪聲疲勞部位（發(fā)動(dòng)機(jī)附近），應(yīng)降低工作應(yīng)力，或采用夾層結(jié)構(gòu)。
6.為防止某個(gè)構(gòu)件的損壞而引起其它構(gòu)件的損壞，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用：
(1)止裂措施；
(2)多路傳力設(shè)計(jì)；
(3)多重元件設(shè)計(jì)。
7.密封材料應(yīng)具有良好的耐磨、耐壓、耐油、耐高低溫和抗老化的性能[7]。
4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2.1鐵芯的設(shè)計(jì)
1.鐵芯形式的選擇
合理的鐵芯結(jié)構(gòu)可以使硅鋼片材料消耗和加工工時(shí)大為減少,減少漏磁,并利用安裝與調(diào)節(jié)。電磁鐵的鐵芯有三種形式: U型、山型、H型.U型的鐵芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、漏磁少，但是結(jié)構(gòu)不緊湊、不便于安裝。山型的電磁鐵的緊湊,復(fù)雜程度也不高,而且方便安裝，但是有漏磁，但現(xiàn)在可以使用優(yōu)質(zhì)硅鋼片材料彌補(bǔ)大部分漏磁。H型電磁鐵結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)節(jié)比較困難，但彈簧不產(chǎn)生靜變形[8]。考慮上述因素我選用“山”型的鐵芯作為本次設(shè)計(jì)的鐵芯。
2. 鐵芯材料的選用
電器元件應(yīng)用廣泛，品種繁多，因其工作原理、使用場(chǎng)合不同，鐵芯的結(jié)構(gòu)形式也各不相同。電流互感器、磁放大器、零序互感器等采用的是靜止式鐵芯，起控制和放大電信號(hào)的作用，而接觸器、繼電器、電磁鐵等采用的是運(yùn)動(dòng)式鐵芯，把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)作。運(yùn)動(dòng)式鐵芯由靜鐵芯（磁軛）和動(dòng)鐵芯（銜鐵）組成，工作中處于頻繁吸合與釋放的狀態(tài)，其極面承受反復(fù)碰撞。因此，要求鐵芯除具有良好的磁性能外，還應(yīng)具有一定的機(jī)械、沖擊韌性和耐磨性等，以保證電器的可靠運(yùn)行。
運(yùn)動(dòng)式鐵芯按勵(lì)磁電流的種類不同，可分為直流勵(lì)磁鐵芯和交流勵(lì)磁鐵芯。直流勵(lì)磁鐵芯在穩(wěn)定狀態(tài)下通過(guò)恒定的磁通，沒(méi)有渦流和磁滯損耗，為加工方便，常用整塊低碳鋼或電工純鐵等材料制成。而交流勵(lì)磁鐵芯則通過(guò)交流磁通，產(chǎn)生渦流和磁通渦流，為減少渦流渦流常用涂有絕緣層，厚度為0.35～1mm,含碳量低于4.5%的硅鋼片疊壓而成，通常稱為疊壓式鐵芯。與直流勵(lì)磁鐵芯相比，交流疊壓式鐵芯機(jī)械強(qiáng)度不高，制造工藝復(fù)雜，因此提高疊壓式鐵芯的機(jī)械強(qiáng)度是鐵芯制造的重要課題[9]。
3. 硅鋼片類別的選擇
硅鋼片按軋制方式可分為熱軋和冷軋兩類，按硅鋼片晶粒取向分為無(wú)取向和晶粒取向兩大類。
從磁性能看，熱軋硅鋼片的工作磁感應(yīng)強(qiáng)度僅為1.0～1.2T。而短時(shí)工作制的電磁裝置，如自藕減壓起動(dòng)器中變壓器鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度可選到1.6T。然而，冷軋硅鋼片一般都可工作在1.5～1.6T，同時(shí)其硬度也比熱軋硅鋼片高。由于冷軋硅鋼片在性能上明顯地優(yōu)于熱軋硅鋼片，其和值比熱軋硅鋼片高1.3～1.5倍，故在電器行業(yè)中熱軋硅鋼片正在被淘汰。美國(guó)自1954年、英國(guó)自1963年、日本自1967年已先后停止生產(chǎn)熱軋硅鋼片。與此同時(shí)，國(guó)外在無(wú)取向冷軋硅鋼片的絕緣涂層方面也取得了進(jìn)展[10]。
綜合上述一些理由，本次設(shè)計(jì)選用冷軋無(wú)取向硅鋼片。
4. 硅鋼片厚度的選擇
渦流的磁場(chǎng)會(huì)減弱主磁場(chǎng)。由于鐵芯的中部所交鏈的渦流回路數(shù)量最多，所以中心部分的去磁作用也就最明顯。結(jié)果是沿邊緣的磁通多于中間的磁通，形成所謂的“集膚效應(yīng)”。采用薄硅鋼片，不僅可有效地減少渦流，而且能降低集膚效應(yīng)的不良影響。硅鋼片越薄，其效果越好。但是硅鋼片越薄，加工這種硅鋼片的工藝越復(fù)雜，成本越昂貴。在鐵芯制造中，硅鋼片越薄，加工越困難，而且硅鋼片間絕緣所占尺寸相對(duì)增加，使疊片系數(shù)下降，造成磁通密度增高。因此，硅鋼片也不宜過(guò)薄。目前變壓器采用的硅鋼片厚度一般為0.23~0.50mm。本設(shè)計(jì)出于經(jīng)濟(jì)性和工藝性考慮，選用厚度為0.35mm
的硅鋼片。
綜上所述，再結(jié)合第三章電磁參數(shù)計(jì)算的=1.654 (T) 選擇厚度為0.35mm 理論密度為7.65的GB2521-88中的DW240-95牌號(hào)硅鋼片
5. 電磁鐵設(shè)計(jì)中著重注意的幾個(gè)問(wèn)題
（1）當(dāng)電磁鐵有漏感，及電路內(nèi)有串聯(lián)電感或串聯(lián)電阻時(shí)，無(wú)論是哪一種電振機(jī)，其電磁力都是位移的函數(shù)。
（2）目前大多數(shù)電振機(jī)的工作點(diǎn)，在基波（一次諧波）共振區(qū)附近。
（3）一次諧波激振力的大小，主要取決于磁密波形或電流波形。
（4）增大電磁鐵的氣隙，會(huì)顯著增大線圈內(nèi)的電流。
（5）選擇電磁鐵的磁密（依據(jù)最大磁密決定鐵芯面積），既要不浪費(fèi)電磁鐵，又不允許跨入重飽和區(qū)[11]。
6. 鐵芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鐵芯的結(jié)構(gòu)式各異，但基本組成相同。常見(jiàn)的疊片式鐵芯由芯片、分磁環(huán)（短路環(huán)）、鉚釘、夾板等四部分組成。
由磁極面積為0.0354,可以設(shè)定“山”型硅鋼片中間磁極的寬度為180mm,則通過(guò)計(jì)算另一邊長(zhǎng)度為197mm, 即“山”型硅鋼片中間磁極的橫截面尺寸為180×197（mm）。又由硅鋼片的厚度為0.35mm，可以計(jì)算出共需要563片硅鋼片。為保證單位時(shí)間內(nèi)穿過(guò)的磁力線相等，取“山”型硅鋼片兩邊磁極的面積為中間磁極面積的一半，因?yàn)橹虚g磁極與兩邊磁極的長(zhǎng)度相等，所以兩邊磁極的寬度為中間磁極的一半，即90mm。所以“山”型硅鋼片兩邊磁極的橫截面尺寸為90×197（mm）。由于線圈匝數(shù)為26匝，纏繞方式可定為2層×6匝+2層×7匝，又因?yàn)殡姶啪€的直徑為9.55mm，再加上線圈兩側(cè)隔板的寬度，可取中間磁極和兩邊磁極之間的空隙寬度各為60mm,用于放置線圈。硅鋼片高度按DW240-95材料高度取240mm。硅鋼片具體尺寸見(jiàn)圖4.1所示。
圖4.1鐵芯硅鋼片
由于硅鋼片要與殼體相連接，所以在兩邊設(shè)計(jì)兩個(gè)凸耳；硅鋼片需要壓緊，所以在硅鋼片兩個(gè)側(cè)面要加上若干個(gè)夾板；為減少電磁振動(dòng)對(duì)鐵芯的影響，還需把底座和凸耳及中間硅鋼片部分用焊塊焊接起來(lái)。其具體尺寸根據(jù)實(shí)際需要而定，見(jiàn)圖4.2所示。
圖4.2鐵芯結(jié)構(gòu)圖
4.2.2銜鐵的設(shè)計(jì)
銜鐵即運(yùn)動(dòng)式鐵芯，與鐵芯共同組成電磁鐵。銜鐵由0.35毫米一字形硅鋼片迭裝而成，用螺栓固定在聯(lián)接叉上，和鐵芯保持一定間隙。本次設(shè)計(jì)采用冷軋無(wú)取向硅鋼片DW240-95作為銜鐵材料，與鐵芯材料相同。由前一節(jié)的計(jì)算推導(dǎo)，可以計(jì)算出銜鐵共需要563片硅鋼片。硅鋼片的寬度是按照電磁鐵的導(dǎo)磁面積所設(shè)計(jì)，這樣保證電磁鐵和銜鐵的橫截面積基本相同，從而形成一個(gè)“回路”；由于銜鐵要與聯(lián)接叉配合安裝，故其兩側(cè)需要兩個(gè)側(cè)耳，兩個(gè)側(cè)耳上各開(kāi)有3個(gè)定位螺孔，和聯(lián)接叉兩側(cè)上的螺孔大小和位置均相同，用于完成定位連接；銜鐵兩側(cè)各需一個(gè)夾板來(lái)實(shí)現(xiàn)硅鋼片的壓緊。銜鐵的高度取為118mm,銜鐵的具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.3所示。
圖4.3銜鐵結(jié)構(gòu)圖
4.2.3板彈簧的設(shè)計(jì)
振動(dòng)器板彈簧一般由優(yōu)質(zhì)彈簧鋼60SiMn或60SiA材料制成的板彈簧片疊裝而成。板彈簧經(jīng)過(guò)淬火后，要求硬度HRC=39～45，熱處理后彈簧片不允許有扭曲、裂紋、夾渣、錘痕等缺陷；表面脫碳層厚度不得超過(guò)板彈簧厚度的1/100；表面要求噴丸處理，噴丸后沿長(zhǎng)度方向上綜合平面度不大于20/2000，最后經(jīng)探傷檢查，發(fā)藍(lán)處理。在板彈簧兩端及中間壓緊處均用5mm的鋁墊片隔開(kāi)，以消除板彈簧之間的摩檫力和增加板彈簧的散熱面積。大型激振器，由于板彈簧體積較大，除了用薄墊片外，還應(yīng)用厚墊片把板彈簧分成幾個(gè)小組。新的墊片是在使用過(guò)程中逐漸壓緊的，因此使用新的激振器時(shí)，必須反復(fù)擰緊頂緊螺釘，試運(yùn)行一段時(shí)間后，再擰緊頂緊螺釘。
電磁振動(dòng)器的板彈簧結(jié)構(gòu)形式如圖4.4所示，板彈簧疊片兩端用螺栓壓緊，中間與聯(lián)接叉用螺栓夾緊。當(dāng)振動(dòng)時(shí)，板彈簧兩端有相對(duì)平移，所以在計(jì)算彈簧剛度時(shí)應(yīng)考慮壓不緊系數(shù)。由材料力學(xué)彎曲變形知識(shí)可知，若忽略板彈簧本身質(zhì)量，視兩端為固定梁，當(dāng)梁的中心受力時(shí)，其撓度為：
圖4.4電磁振動(dòng)器板彈簧受力狀態(tài)和變形
(4.1)
(4.2)
式中
p——激振力(N)；
l——板彈簧有效長(zhǎng)度(mm)；
E——彈性模量，E=206×109Pa；
J——慣性矩(m4);
b——彈簧板寬度(m);
d——彈簧板厚度(m)。
彈簧剛度：
(4.3)
由彈簧疊片，并考慮到壓緊系數(shù)，則彈簧板束總剛度為：
(4.4)
式中k ——彈簧疊片總剛度(N/m)；
——壓緊系數(shù)，他與彈簧板厚度和片數(shù)有關(guān)，一般。
彈簧板有效長(zhǎng)度1200mm,寬度為120mm，厚度為25mm，總剛度k=2.124×108N/m，壓緊系數(shù)為1.25，則彈簧板片數(shù)為：
由公式(4.4)得，
i=kαl316Ebd3=2.124×108×1.25×900×10-3316×206×109×120×10-3×25×10-33=31.3≈32片
本次設(shè)計(jì)的板彈簧的頂緊方式是后頂緊，板簧的外形尺寸按GB709-88[12]標(biāo)準(zhǔn)取1200×120×25（mm）,板簧采用兩排并排排列。板彈簧電磁振動(dòng)給料機(jī)，通常利用增加或減少板彈簧片數(shù)的方法，調(diào)整機(jī)器的工作點(diǎn)（即頻率比）。
4.2.4聯(lián)接叉的設(shè)計(jì)
聯(lián)接叉是把激振力傳給槽體的主要部件，它與槽體剛性連接在一起。聯(lián)接叉連接著振動(dòng)體和槽體，既叉的底座連接著銜鐵，叉頭位置又連接著給料槽的推力板，因此聯(lián)接叉是設(shè)計(jì)中很重要的一環(huán)。小型聯(lián)接叉一般用HT20-40灰鑄鐵件，大型聯(lián)接叉一般用ZG45鑄鐵件，本設(shè)計(jì)選用ZG275-485H為殼體材料，此種材料性能要強(qiáng)于ZG45鑄鋼件。在滿足機(jī)械強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡可能地減輕聯(lián)接叉的重量。
聯(lián)接叉內(nèi)腔用于放置板彈簧，由于板彈簧的寬度為120mm,并且是兩排并排排列，所以聯(lián)接叉內(nèi)腔寬要比2個(gè)板彈簧寬一些，取內(nèi)腔寬為280mm,中間留出10mm，兩側(cè)各留出15 mm放墊板，剩下的240mm放板簧；聯(lián)接叉的叉口要與槽體推力板尺寸相同，其橫截面積尺寸為562×240（mm）。聯(lián)接叉兩側(cè)壁厚度選為50mm，兩側(cè)壁外側(cè)各留出30mm的筋板，用于增加強(qiáng)度。聯(lián)接叉叉體下部設(shè)計(jì)一個(gè)凹槽，并且在凹槽中部開(kāi)2個(gè)直徑為52mm螺孔，用于通過(guò)中部板簧的頂緊螺栓，這樣設(shè)計(jì)既節(jié)省材料，又為調(diào)整螺栓的頂緊留出了很大空間，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，造型美觀；聯(lián)接叉的底座兩邊各開(kāi)3個(gè)直徑為30mm的螺孔，位置與銜鐵上螺孔的位置相同，用于通過(guò)與銜鐵連接的螺栓，加工時(shí)要保證加工精度，以保證精確安裝。
本次設(shè)計(jì)板彈簧的頂緊方式采用的是后頂緊，因此，聯(lián)接叉的設(shè)計(jì)必須按照后頂緊的方式設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，聯(lián)接叉的具體設(shè)計(jì)如圖4.5所示。
圖4.5 聯(lián)接叉
4.2.5殼體的設(shè)計(jì)
殼體是各種機(jī)械的基本部件，它主要是起支承作用。機(jī)械的其他部件一般固定在殼體上，有些部件是在殼體的導(dǎo)軌面上運(yùn)動(dòng)。殼體起的基準(zhǔn)的作用，以保證各部件間正確的相對(duì)位置，并且使整個(gè)機(jī)器組成一個(gè)整體。在其他部件及工件本身的重量和工作過(guò)程中的載荷（包括各種沖擊力）作用下，殼體要有足夠的強(qiáng)度而且變形不超過(guò)允許值。此外還應(yīng)考慮機(jī)體的動(dòng)剛度、阻尼、熱變形、尺寸穩(wěn)定性、疲勞強(qiáng)度等。
殼體一般是機(jī)器中尺寸最大的部件，它往往與機(jī)器的整體布局，機(jī)器的造型美觀，操作方便，加工工藝性等都有很大關(guān)系。殼體是個(gè)鑄件，小型激振器一般采用灰鑄鐵HT20-40，大型激振器一般采用鑄鋼ZG45或球墨鑄鐵QT40-17。以往設(shè)計(jì)的殼體曾使用過(guò)鑄鐵的材料，但鑄鐵容易疲勞，壽命很短，所以本次設(shè)計(jì)選用鑄鋼材料ZG275-485H為殼體材料。殼體的尺寸除了應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求外，還必須按配重的要求來(lái)確定其重量，需要時(shí)外加配重進(jìn)行調(diào)整。
由于板簧的長(zhǎng)度為1200mm，要放在殼體上腔內(nèi)，所以上腔的長(zhǎng)度要比板簧略長(zhǎng)一些，取為1240mm；由于鐵芯放在殼體下腔內(nèi)且連接在腔內(nèi)兩側(cè)凸臺(tái)上，所以下腔的長(zhǎng)度取為886；殼體下上頂緊螺栓處的壁厚取為100mm,其他一些部分壁厚取為75mm，這樣即滿足強(qiáng)度要求，又節(jié)省材料，設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理。殼體的一些具體設(shè)計(jì)如圖4.6所示。
圖4.6殼體
4.2.6 減振彈簧的確定
動(dòng)給料機(jī)安裝在基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)上時(shí)，為了使振動(dòng)慣性力不傳遞或少傳遞給基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)采用彈性支撐隔振方法。本設(shè)計(jì)采用座式螺旋彈簧。這種彈簧的優(yōu)點(diǎn)是：制造較為方便；內(nèi)磨檫小，能耗較經(jīng)濟(jì)；在正確設(shè)計(jì)的情況下，具有較長(zhǎng)的壽命。
由于粘性阻尼的存在對(duì)緩和共振是有效的，而對(duì)隔振是不利的。因此，在使用金屬?gòu)椈芍握駝?dòng)機(jī)械時(shí)，為了防止在啟動(dòng)或停車(chē)過(guò)程進(jìn)入共振狀態(tài)，則需并用阻尼器。小振幅時(shí)，使衰減不起作用，而且不干擾隔振。
應(yīng)特別指出，當(dāng)采用吊式掛式隔振彈簧時(shí)，再將彈簧頂緊后，一定要將螺母用銷(xiāo)鎖住，防止在振動(dòng)過(guò)程中螺母松動(dòng)脫落造成事故。座式螺旋彈簧由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)，不受環(huán)境影響，因而在振動(dòng)給料機(jī)中被廣泛使用。
5 給料機(jī)的使用與維護(hù)
5.1 電磁振動(dòng)給料機(jī)的使用
5.1.1給料機(jī)的使用
振動(dòng)給料機(jī)雖然運(yùn)轉(zhuǎn)安全、使用可靠、操作容易、維護(hù)簡(jiǎn)單，但實(shí)踐表明，一旦出了故障，若不及時(shí)停機(jī)并予以排除，也會(huì)在短期內(nèi)損壞。因此，操作人員和維護(hù)檢修人員需要掌握振動(dòng)給料機(jī)的性能，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，作到及時(shí)維護(hù)，才能保證振動(dòng)給料機(jī)長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
1. 開(kāi)機(jī)前注意事項(xiàng)
（1）檢查振動(dòng)給料機(jī)周?chē)欠裼杏绊懻駝?dòng)的因素，一旦發(fā)現(xiàn)，應(yīng)立即排除。
（2）檢查振動(dòng)給料機(jī)本身狀況是否正常：所有螺母是否緊固（對(duì)重要部件，如偏心塊組可調(diào)偏心塊緊固螺母、激振器底座緊固螺母、彈簧緊固螺母等，尤為重要）；軸承潤(rùn)滑是否良好；隔振吊掛裝置或支承裝置是否正常；密封裝置（應(yīng)無(wú)物料充塞）是否密封且活動(dòng)自如；焊縫等有無(wú)破裂等等。
（3）檢查各種控制裝置的完整性、靈敏性和可靠性。
（4）檢查出料口和料倉(cāng)內(nèi)情況是否符合要求。
2. 開(kāi)機(jī)時(shí)注意事項(xiàng)
（1）啟動(dòng)是否正常。有時(shí)用電流表檢查啟動(dòng)電流是否在允許范圍內(nèi)。
（2）開(kāi)機(jī)后有無(wú)不正常噪音和振動(dòng)異?，F(xiàn)象，觀察振動(dòng)指示牌，看振幅是否正常和穩(wěn)定。
（3）給料狀態(tài)是否均勻、連續(xù)、松散、準(zhǔn)確。
3．運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)注意事項(xiàng)
（1）觀察振動(dòng)是否正常。
（2）觀察給料是否穩(wěn)定。
（3）檢查螺母有無(wú)松動(dòng)，有無(wú)異常噪音。
（4）檢查電機(jī)及軸承是否超過(guò)允許溫升。
（5）檢查密封裝置的密封效果，是否有溢料及塞料現(xiàn)象，是否影響振動(dòng)。
4．電磁振動(dòng)給料機(jī)的使用
（1）接通電磁振動(dòng)給料機(jī)的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，信號(hào)燈亮，電磁激振器繞組接入電網(wǎng)，電磁振動(dòng)給料機(jī)啟動(dòng)后調(diào)節(jié)電位器，便可以調(diào)節(jié)給料量到需要值，并開(kāi)始穩(wěn)定工作。通常電位器在啟動(dòng)前都是在振幅最小甚至在零工位，然后逐漸增加到需要值，也可以直接在需要值工位啟動(dòng)，或在需要值工位停機(jī)。
新投產(chǎn)的電磁振動(dòng)給料機(jī)，工作一段時(shí)間后，應(yīng)再次檢查各個(gè)需要緊固的螺栓是否緊固。
（2）向電子秤等定量給料時(shí)，可在電氣控制線路上設(shè)計(jì)成以時(shí)間繼電器控制先進(jìn)行約80%～95%的大流量粗給料，然后切換為小流量的精給料，直至達(dá)到需要值，發(fā)出信號(hào)指令，自動(dòng)停機(jī)。這樣可以做到既縮短給料時(shí)間，又保證給料精度。在定量精度要求不高的場(chǎng)合，振動(dòng)給料機(jī)可以用作定量設(shè)備。
（3）采用在料倉(cāng)內(nèi)設(shè)置料位控制器控制電磁振動(dòng)給料機(jī)，在料空或假料空時(shí)停機(jī)，及時(shí)發(fā)出料空信號(hào)。
（4）在電磁振動(dòng)給料機(jī)下部受料裝置上設(shè)置電氣控制裝置，控制其瞬時(shí)給料量或按指令調(diào)節(jié)給料量。如在膠帶輸送機(jī)下部安裝差動(dòng)變壓器反饋信號(hào)裝置控制電磁振動(dòng)給料機(jī)給料量，使每一瞬時(shí)保持不變；又如在自動(dòng)控制燃煤系統(tǒng)中，根據(jù)燃燒強(qiáng)度發(fā)出指令，控制電磁振動(dòng)給料機(jī)，調(diào)節(jié)給料量，從而調(diào)節(jié)燃燒強(qiáng)度[13]。
5.1.2給料機(jī)給料量的調(diào)節(jié)
電磁振動(dòng)給料機(jī)突出的優(yōu)點(diǎn)是給料量可以在運(yùn)行中無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，并且可以單機(jī)調(diào)節(jié)，也可以根據(jù)點(diǎn)控信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)方式主要有以下幾種，本次設(shè)計(jì)主要采用第2種調(diào)節(jié)方式。
1． 改變激振頻率
在振動(dòng)強(qiáng)度不變的情況下，降低激振頻率使得單粒物料單位時(shí)間內(nèi)跳躍次數(shù)減少，在振幅不變時(shí)，使給料量隨之減小。在激振力幅值不變時(shí)，由于調(diào)皆指數(shù)的變化有會(huì)使振幅有所降低，而使給料量減小。應(yīng)當(dāng)注意的是，變頻電源為保證激振力不變需保持電壓與頻率的比值不變，但是采用變頻方法比較復(fù)雜，應(yīng)用較少。
如果降低頻率而相應(yīng)增大振幅，則可以增大給料量。如分頻式電磁振動(dòng)給料機(jī)即為此例。
2． 改變系統(tǒng)激振力
改變系統(tǒng)激振力的大小，就可以改變其振幅的大小，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)給料量的目的。
因?yàn)榘氩ㄕ鞯募ふ窳椋?
F1=2gB00.52S'sinωt-π2N(5.1)
(5.2)
得
F1=2gU×1080.5×4.44Wf21s'sin2ωt-π2(5.3)
由上式可以看出，調(diào)節(jié)激振力有調(diào)節(jié)外加電壓U、改變線圈匝數(shù)W和改變激振頻率f等方法。激振力與電壓的平方成正比關(guān)系；與線圈匝數(shù)和振動(dòng)頻率的平方成反比關(guān)系。其他激磁方式與上述相同。
（1） 改變線圈匝數(shù)W
鑒于這種方法不易實(shí)現(xiàn)，比如電磁鐵中間抽頭接線等，故較少采用。
（2） 改變激振頻率f
如1和2所述，改變頻率后，其他參數(shù)不變則激振力改變。
（3） 節(jié)外加電壓U
圖5.1可以看出，隨著電壓的變化，給料量明顯起變化，這是因?yàn)檎穹扔陔妷浩椒降木壒?。同時(shí)也可以看出，對(duì)于要求給撩穩(wěn)定的系統(tǒng)，不可不重視外加電壓波動(dòng)的影響（電網(wǎng)電壓未加穩(wěn)壓措施更為突出）。
可控硅整流器的應(yīng)用，使外加電壓調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)易可行。通過(guò)改變可控硅整流器的開(kāi)放角可以調(diào)節(jié)電壓，從而調(diào)節(jié)給料量，而且調(diào)節(jié)范圍寬，所以得到了廣泛的應(yīng)用?？煽毓璋氩ㄕ骺刂品桨傅玫搅死硐氲男Ч?。
圖5.1外加電壓與生產(chǎn)能力關(guān)系
它的優(yōu)點(diǎn)有：
（1） 調(diào)節(jié)范圍大，可以從零無(wú)級(jí)而平滑地調(diào)節(jié)到額定值。
（2） 能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制，大大簡(jiǎn)化自動(dòng)控制習(xí)染，并且可以達(dá)到很高的精度。
（3） 控制系統(tǒng)能量消耗甚微，可以認(rèn)為是無(wú)損耗的。
（4）成本低，體積小?？煽毓枵{(diào)節(jié)器的典型出發(fā)線路很多，效果都比較好。電磁振動(dòng)給料機(jī)單純作給料用時(shí)可以采用50Hz的激振頻率；但要求具有一定的破拱能力時(shí)，宜采用分頻控制線路，振動(dòng)頻率為25Hz。
3． 在排料口安裝流量控制閥
流量控制閥已有配套產(chǎn)品，在電磁振動(dòng)給料機(jī)排料口安裝流量控制閥不但可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)給料量，還可以對(duì)不易自鎖的物料起閘門(mén)作用。如果采用電動(dòng)流量控制閥，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
5.2電磁振動(dòng)給料機(jī)的維護(hù)
1.在電磁振動(dòng)給料機(jī)投入運(yùn)轉(zhuǎn)的第一周內(nèi)，所有的緊固螺栓和壓緊螺栓必須重新擰緊。若電源裝置在工作期內(nèi)有變化，則電磁鐵與銜鐵之間氣隙需要重新調(diào)整。
在投入運(yùn)轉(zhuǎn)的第二周內(nèi)，必須重復(fù)檢查2～3次，以后則應(yīng)定期進(jìn)行周期性的重復(fù)檢查。
2．若組裝時(shí)，一定要在振動(dòng)給料機(jī)懸吊架或控制裝置下進(jìn)行電焊工作時(shí)，則必須注意：無(wú)論是振動(dòng)給料機(jī)還是控制裝置都不得放在電焊機(jī)的環(huán)形場(chǎng)內(nèi)，電焊機(jī)的接地在任何時(shí)候都不得接在振動(dòng)給料機(jī)或控制裝置上。如不遵守此規(guī)定，將會(huì)產(chǎn)生很大干擾。
3．半波整流晶閘管的控制裝置均為壁裝式，并有防振裝置，它是與給料機(jī)配套供應(yīng)的。允許周?chē)h(huán)境溫度為-20～40℃，在整套裝置末端電壓降在額定電流下，不得超過(guò)5V，這不包括控制裝置的電壓降。電源電壓波動(dòng)不得超過(guò)±10%，頻率波動(dòng)不得超過(guò)1%，控制裝置必須進(jìn)行接地保護(hù)。
4．給料機(jī)在運(yùn)行中，鐵芯與銜鐵不得有碰撞，長(zhǎng)期碰撞將會(huì)使鐵芯、銜鐵、線圈以及其他機(jī)件損壞。發(fā)現(xiàn)碰撞現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)調(diào)解電位器降低電流，直到不碰撞為止。如降低電流后，生產(chǎn)率達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)檢查原因采取相應(yīng)措施，進(jìn)行調(diào)整或調(diào)諧。
5．在運(yùn)行中，如發(fā)現(xiàn)噪聲突然增大或有尖叫聲；應(yīng)檢查鐵芯是否發(fā)生碰撞，板彈簧是否斷裂。在更換板彈簧時(shí)，所更換的新彈簧必須與原彈簧規(guī)格一致。
6．振動(dòng)器的密封蓋板應(yīng)蓋好，尤其在輸送鐵磁性物料的場(chǎng)合，避免鐵磁性物質(zhì)或雜物堵住鐵芯與銜鐵的氣隙，造成振幅降低。
7．在運(yùn)行中，不允許以超過(guò)運(yùn)送物料的能力所需要的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行振動(dòng)，以免造成機(jī)件的損壞。
8．給料機(jī)在無(wú)負(fù)荷狀態(tài)下，不要使其長(zhǎng)期以最大振幅運(yùn)行。
9．當(dāng)更換新線圈時(shí)，應(yīng)注意線圈極性，必須正確接線。
10．操作者在進(jìn)崗前應(yīng)仔細(xì)閱讀使用說(shuō)明書(shū)和設(shè)備型號(hào)銘牌。
11．設(shè)備在運(yùn)行中常見(jiàn)故障及處理方法見(jiàn)表5.1[14]。
表5.1 常見(jiàn)故障及處理方法
序號(hào)
故障特征
故障原因
處理方法
1
接通電源后機(jī)器不振動(dòng)
1.保險(xiǎn)絲斷了
1.更換保險(xiǎn)絲
2.線圈導(dǎo)線短路或引出線接頭斷了
2.用搖表或歐姆表檢查電阻，處理短路或接好引出線
2
振動(dòng)微弱、調(diào)整電位器振幅反映小不起作用或電流偏高
1.晶閘管被擊穿