1前言

在現代工業的大型化連續性生產中,物料的輸送大都是使用膠帶輸送機來進行。然而,振動機械同樣也可輸送物料,並且在一些特殊的工況條件下起到獨一無二的作用。振動輸送給料機械結構簡單,輸送功能可靠,又不需要經常維修,特別是對於膠帶輸送機不能輸送的液固態混合體進行分離輸送,其中的固態物效果尤佳,且振動輸送給料機是可做成全密閉的,故不汙染環境,現已在礦山、冶金、建築、煤炭、電力、輕工、糧食等行業得到廣泛應用[1]。本文主要介紹在冶金工業上振動輸送給料機的輸送原理及其參數選取。

2振動輸送給料機的工作原理

如圖1所示的振動輸送給料機由輸送槽1、縱向側麵板梁2、彈簧支座3、電機底座4、振動電機5、彈簧支座6、振動彈簧7等組成。輸送槽1上設有進料口和出料口,物料由進料口進入後,在振動輸送給料機直線往複式的振動過程中,被激振力拋擲起,以拋物線狀的波形沿著輸送槽1運動到出料口。振動輸送給料機兩邊的縱向側麵板梁2的外側各安裝有一台振動電機5,兩台振動電機按一定角度反方向旋轉。圖2為振動電機的等效力學模型圖,當兩個振動電機內質量相等的偏心塊m以相反的角速度同時旋轉時,其在x軸上激振力分力互相抵消為零;由於振動方向角在坐標的oyz的第一相限內,且<45,故在坐標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為正向的一定值n,再降為負向的一定值n,最後又回到零,即一個等幅振動周期。在這樣的設置下,激振產生有限個交變的激振力對物料進行拋擲,達到輸送物料的目的。

3物料層和拋擲力對輸送物料運動狀態的影響

振動輸送給料機輸送的物料,在其輸送槽1麵形成的物料層的物理幾何特性是有一定的規律的。為了達到高效的、按照設定的速度來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。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。這主要是當物料層厚度增大時,物料層中的物料間空隙變小,進而影響物料的正常拋擲運動所需空間原因。由圖4可知,同一料層之中,由於重力的作用,越接近輸送槽麵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]。

從振動機械理論而言,物料的運動狀態主要是由振動拋擲力的決定的。拋擲力的大小則取決於拋擲指數D。拋擲指數D的數學表達式是

式中,D為拋擲指數;為機器工作時角頻率;B為單向振幅;為振動方向角;g為重力加速度;a為輸送槽傾角。

因此,隻有當振動輸送給料機在直線往複振動產生拋擲力的加速度垂直分量2Bsin>g時,物料才能在振動輸送給料機直線往複振動的作用下呈現運動狀態,這是設計振動輸送給料機物料傳輸的必要條件[3]。

4振動輸送給料機運動參數的選取

為了實現理想的生產輸送效率,從三個方麵來考慮振動輸送給料機主要運動參數的選取。

4.1采用以滑動為主的微拋擲運動狀態因拋擲指數的大小直接影響物料的運動狀態,從節能環保可持續性發展的角度出發,建議選擇略小的拋擲指數D,以滑動為主的微拋擲運動較為經濟。為此,選擇拋擲指數D=11~175可實現上述工藝要求;反之,則是急速拋擲或在振動篩分類中常用的D=175~33。

4.2選擇小頻率、大振幅的運動參數由拋擲指數D的公式可知,物料的拋擲指數大小與振動給料機的工作頻率的平方和振幅的乘積成正比。為了獲取較為經濟的工作效率,選取略小的拋擲指數D,但又不至於使物料運動速度過小,則可在確定了D後,通過選擇較低的工作頻率和較高的振幅來實現較大的輸送速度。

4.3振動方向角與拋擲指數D已積累的經驗表明,當選取=20~25振動方向角,同時取D=11~175的拋擲指數時,可最大限度的減少物料對振動輸送給料機輸送槽麵的衝擊磨損,達到滑行振動輸送物料,能較好的保持設備狀況;若選取=35~40振動方向角,再配合拋擲指數D=175~33時,則可對物料進行急速拋擲,達到較大的輸送物料速度。

5振動輸送給料機在寶鋼冶金設備上的應用

在寶鋼原料碼頭卸船機的料倉下,在原料、燒結、煉焦、高爐、煉鋼等儲存原料用的料倉下,以及對礦石、燃料、副原料的處理中都廣泛使用著振動輸送給料機。

5.1冶煉係統振動輸送給料機的參數與功能寶鋼的冶煉係統所使用振動輸送給料機大都是用在的料倉下出料口處,其拋擲指數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,振動方向角選取=39~40。其功能為:由於振動輸送給料機的振動保證料倉口的出料不堵死,而能持續地將出料由振動輸送給料機輸送到下遊的設備上。

5.2配料係統中的程控振動輸送給料機

高性能程控振動輸送給料機應用於冶煉的精確配料秤量係統中,其終端是由係統儀表電子計算機與PLC(程序邏輯控製器)按照不同冶煉配料秤量的工藝要求,通過VVVF(變頻變壓調速係統)控製振動電機的振動,同時還使振動輸送給料機輸送槽的傾角在0~6的範圍內自動調節。上述功能用以達到振動輸送給料機在精確配料秤量中,可大幅度的、點動的、變換輸送槽傾角送給料,最終實現符合冶煉工藝的精確配料。53汙水處理係統中的振動輸送給料機在寶鋼的循環汙水處理係統中使用著一台高頻振動輸送給料機,其處理傳輸的物料為液態汙水中含5%~10%固態狀的廢棄汙物件。該振動輸送給料機的輸送槽底部結構是用不鏽鋼細條緊密編織的非密閉的底板,能讓液態汙水透過該槽底板往下流出,而汙水中的固態狀廢棄物料卻在輸送槽上被有效地傳送出去。該機的主要設計參數為D=181、=20、=0、且單向振幅B=09mm、工作時角頻率=240rad/s。該高頻振動輸送給料機承擔著循環汙水處理係統中固態狀的廢棄汙物在汙水中的分離與輸送任務。

5.4振動輸送給料機在寶鋼的應用

以冶煉係統上下遊工藝流程為順序,振動輸送給料機在的應用情況見表1。

表1中的振動輸送給料機大多從1985年安裝使用至今,有的已更換了兩至三次備件,但每次更換的國產化備件研製中的測繪、設計、製造均是按照上述設備的原始參數為依據的,這充分說明其原始設計參數選擇的正確性。

6結束語

(1)振動輸送給料機輸送槽麵上的物料厚度與物料運動速度成反比。

(2)振動輸送給料機宜選取較小的拋擲指數,以滑動為主的微拋擲運動。

(3)經驗表明,當選取振動方向角=20~25,拋擲指數D=11~175時,達到滑行振動輸送物料,對設備有利;當=35~40,D=175~33時,輸送物料速度較大。

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