带式输送机胶带跑偏的原因与力学分析

振动力学

振动给料机的研究与发展趋势

班级: 机制105

姓名: 孙发喜

学号: 2010200515

2012年12月13日

振动给料机的研究与发展趋势

摘要：通过对振动给料机发展历程的描述,指出了各种振动给料机的特点以及应用中存在的主要问题,对近年来应用的振动给料机的主要性能、结构特点以及发展应用作了总结,探讨了国内振动给料机的研究现状,并对振动给料机的发展趋势提出看法。

关键词：振动给料机，原理及现状，发展趋势

1 前言

振动给料机是一种在选矿作业、人工砂石线、选煤等行业中广泛应用的给料设备。纵观其发展历程，先后经历了电磁振动、电机振动、机械振动三个发展阶段。振动给料机在冶金、煤炭、电力、化工、建材、轻工和粮食等行业中广泛应用，可与其他设备配套，实现给料、喂料、配料、定量包装和流程自动化作业。在矿山选矿工艺中，与选矿设备配套使用，主要用在溜井放矿、选矿破碎给料作业；在煤矿作业流程中，可用原煤仓下配煤、精煤仓下装车和洗选机均匀给料等作业；在水泥及混凝土加气块设备生产线中，可用于混凝土搅拌站水泥的给料；本文着重对振动给料机的发展历程、应用效果，特别是研究现状等方面加以综述，并对振动给料机的研究发展趋势提出前瞻性的展望。

2 振动给料机的发展沿革

20世纪60年代，随着生产技术的发展，通过引入国外先进设备，出现了电磁振动给料机，并迅速得到广泛应用。电磁振动给煤机属于双质体共振型，其相对于K型给煤机具有处理能力大、结构紧凑、重量轻、可无极调速以及电耗少等特点，在全国得到推广，颇受用户欢迎。然而，经过使用发现电磁振动给料机故障较多，如衔铁损坏，无振幅不走料，板弹簧断裂，板弹簧顶紧螺栓松动，铁芯与衔铁间气隙的大小以及板弹簧片数调整不当，易造成电流加大、振幅减小和不能正常运转，严重者将产生铁芯碰撞而导致铁芯和线圈的损坏；工作时噪声大，不宜输送极细的或潮湿的粘性粉状物以及输送距离短。这一系列问题限制了电磁振动给料机的进一步发展。

20世纪80年代中期，开始生产电机振动给料机(GZG，MZG型)，GZG型电机振动给料机是以振动电机为激振源，根据双电机自同步原理而设计，该机型尽管存在着电机易坏、槽体振裂、维修工作量大等问题，但经过诸多实践案例应用，证明其性能优于电磁振动给料机.电磁振动给料机由两台电机控制同步运转，两轴间无齿轮传动，减小了噪声，润滑方便。XJG型惯性共振式振动给料机是继往复式给煤机、电磁振动给料机、自同步惯性振动给料机之后，综合其优缺点，参考了国外近期使用和引进的设备，研制成的又一种新型给料设备，也是中国首次开发的新产品，其受力状态较好，动力消耗小，噪声低，开停机平稳。

3 振动给料机的研究现状

3.1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。

[1]

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、振动方向角和人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。

3.2关于振动给料机给料槽强度的研究

在多年的研究中，一个重要的课题是解决振动给料机结构强度，这是发展大型振动给料机、提高给料量的关键。在振动给料机各种零部件中，激振器不是最重要的，反而是给料槽最重要，为什么这么说呢？因为在激振力交变载荷作用下，给料槽最常见的损坏就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，如果厂商研发能力有限，材料选择不合理、设备设计的结构形式不合理、断面形状和尺寸厚度等选择不恰当，则很容易造成这个问题。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。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。[2]

3.3关于振动给料机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。文献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。[3]

3.4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。对振动给

料机隔振参数进行优化计算，以确定弹簧参数。另有文献介绍振动给料机的一

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，该设计方法在许多选矿设备案例和砂石设备应

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。[4]

3.5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。[5]

3.6关于自同步理论的研究

从20世纪80年代初就进行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。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；研究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。[6]

3.7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。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。[7]

4国内振动给料机的发展趋势

工业的发展对振动给料机的品种和质量要求愈来愈高，从而使振动给料机的发展提高到了一个新的阶段。综合国内外振动给料机的应用状况，以及以上各类给料机的发展历程及研究现状，总结出国内振动给料机的发展趋势主要有以下几个方面:

1) 提高元部件性能和可靠性，降低维护量，设备开机率的高低主要取决于元部件的性能和可靠性。振动机械的新技术和新产品的开发和应用，仍是非常值得重视的问题。如高性能可控软启动技术、动态分析与监控技术等，使给料机性能得到进一步提高。新材料新工艺的采用，特别是高性能材料的采用方面要进一步研究，以减轻振动机械的重量，提高其产品的质量，采用非金属元部件，如橡胶弹簧、复合弹簧以及玻璃板簧等，大大提高振动机械的运转稳定性。

2) 振动给料机有向大型化方向发展的可能性，但在一段时期内，将重点研究和研制结构新颖受力状态良好的振动给料机，突破传统振动给料机结构的设计模式。由于经济发展的需要，将迫使人们研制较大型振动给料机，以提高处理能力，适应高产高效集约化生产需要，但是大型振动给料机的发展，尚需在结构强度方面进行更深入的探讨，以提高其运转的可靠性。

3) 不断改进振动给料机的控制、调节性能，使振动给料机始终保持高效的工作状态。料槽角度可调以适应处理量的要求，振动形式可调以适应不同物料和给料效率的要求，其中激振器的研究应该是一个发展方向。

参考文献

[1]张琳琳;电磁振动给料系统结构动力学研究[D];燕山大学;2006年

[2]刘建平，朱允言;自同步振动给料机的生产率[J];北京科技大学学报;1994年03期

[3]吴有庆;宗珂;;SSR在电磁振动给料机调速控制中的应用[A];第三届全国称

重技术研讨会论文集[C];2001年

[4] 张春良,梅德庆,陈子辰;电磁式振动给料机的混合隔振研究[J];兵工学

报;2005年03期

[5]黄志超，廖志娟;反共振给料机的设计[J];机械设计;1996年02期

[6]邵晓荣;自同步振动给料机最佳安装参数研究[J];燕山大学学报;2005年01期

[7]陈仁涛;陈鹿民;;物料整列定向过程的接触碰撞现象及其动力学建模与仿真[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年