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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
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)。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)。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。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2B sin> 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)保可持續(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 = 09 mm、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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