双轴惯性振动落砂机的设计总结

马 颖，李百强（机械工业第四设计研究院，河南洛阳市 471039）

双轴惯性振动落砂机的设计总结

马 颖，李百强（机械工业第四设计研究院，河南洛阳市 471039）

对振动落砂机的设计和使用作了小结，介绍了双轴惯性落砂机的使用状况，并简要描述了该落砂机的结构形式和特点。

惯性振动落砂机；设计

振动落砂机是目前铸造厂应用非常广泛的一种设备，它的作用是通过振动使开箱后的铸件和铸型分离，达到回收旧砂和收取铸件的目的。

目前最常用的落砂机形式是惯性振动落砂机，其使用范围很广，在单件生产、小批量或大批量生产铸件的铸造车间内，都可得到很好的应用。惯性振动落砂机的承载范围很大（目前所知国内落砂机最大承载重量可达50t），几乎各种形式铸件都可应用，特别对于中、大件铸件的开箱落砂来说，落砂机的应用极大地减轻了劳动强度，提高了生产率。

由于落砂时产生的冲击载荷一部分被支承弹簧吸收，惯性振动落砂机轴承和激振轴轴径所受到的冲击载荷有了明显降低，因而使用寿命较长，工作可靠，同时对基础要求也比较低。

惯性振动落砂机分为单轴惯性振动落砂机和双轴惯性振动落砂机。比较单、双轴惯性振动落砂机的工作特点可知，单轴惯性振动落砂机不能实现定向振动，铸件和旧砂无法实现定向输送，近年来已逐渐被淘汰；而双轴惯性振动落砂机则可同时实现铸件和型砂的分离和输送，因此在自动化造型生产线上采用的多为双轴惯性振动落砂机。

下面探讨一下双轴惯性振动落砂机的设备构成和使用情况。

1 双轴惯性振动落砂机的组成

惯性振动落砂机一般由驱动装置（激振器或振动电机）、承载做功机构（栅床与栅格）、支承装置（弹性系统）等主要部分组成。

1.1 驱动装置

1.1.1 激振器

激振器是惯性类振动落砂机的动力源。双轴惯性落砂机采用双轴激振器，两个激振器同步反向旋转激振，使栅床做定向的直线振动，从而实现物料的定向输送。双轴激振器可分为筒式和箱式两种，通常采用箱式结构。

双轴惯性振动落砂机的激振器传动方式有二种：

（1）三角胶带传动 电动机经三角胶带带动激振轴或独立结构的激振器，其缺点是胶带磨损大，易脱槽，为此曾将电动机装在浮动式底座上，但效果并不理想。

（2）挠性联轴器传动 其结构简单，制作容易，对于双轴激振器由两台电动机自同步驱动更为有利，可省去齿轮，不需稀油润滑，轴承易于密封。为提高落砂机的稳定性，还可加大激振轴间距离。

1.1.2 振动电机直接驱动

振动电机的应用方式是在电动机轴上装偏心块，将驱动装置与激振器合二为一。用振动电机作为落砂机的激振源时，既可单台激振，又可作两台或多台自同步激振。该方式结构简单，布置灵活，使用起来很是方便。

由于以前大功率振动电机工作不是很稳定，我们设计的大功率惯性振动落砂机一般采用普通电机、联轴节加激振器的方式，激振器结构复杂，提高了制造难度和加工成本。近年来随着振动电机的飞速发展，国产大功率振动电机的工作性能逐步稳定，使用振动电机作为惯性振动落砂机的动力源已经越来越广泛。

1.2 栅格

栅格结构对落砂效率、砂块破碎和铸型的输送有较大影响。惯性振动落砂输送机上常用疏条状栅格结构，因其疏条的间距沿铸型输送方向扩大，故不易卡住铸件、浇冒口或其他碎铁，有利于铸型在栅格上畅通通行。疏条间距一般以不漏下浇冒口为宜，通常取30~50mm，间距沿铸型输送方向12′~24′的锥度扩大。

以前常使用的疏条常为T字形断面，但使用中发现锥形疏条状栅格结构对砂型的破碎不够理想，并可能产生铸件打滑现象，影响输送速度。我们在为某柴油机厂设计落砂机的时候，最先采用的就是上述的T字形断面的疏条，但用户反映有卡浇冒口的现象。我们经过和厂里的技术人员讨论，最终决定采用15kg/m轻轨做栅轨，倾角约1.96°，从而解决了卡浇冒口问题。

1.3 支承弹簧

通常使用的有圆柱形压缩弹簧和橡胶弹簧两种。

圆柱形压缩弹簧线性好，工作可靠，调试方便，应用广泛。缺点是横向刚度小，栅床易产生横向摆动，工作有噪声。我们目前通常使用的为橡胶受压弹簧，其优点是结构简单，外形尺寸小，安装和更换方便，使用寿命长，没有噪声，特别是在过共振区时不产生大的振幅，适合于在共振区工作或频率比大于1的远共振式落砂机上使用；其缺点是抗温抗光性能差。橡胶受压弹簧材料为邵氏55~70度的中硬橡胶。

2 振动落砂机螺钉的防松

对于振动设备来说，螺钉的防松是非常重要的。根据螺钉位置的重要程度和维修的难易程度，我们采取了不同的措施。

激振器是整台设备的动力机构，动力由电机通过联轴节传递到激振器的轴上，其上轴承盖的防松就显得很重要。目前广泛应用的振动电机则是直接和落砂机的机体连接在一起，连接螺栓的防松是重点。我们以往通常采用特制螺栓，螺栓上钻孔，安装时所有连接螺栓按预定扭矩扳紧，并用开口销或止动垫圈锁定防松。随着防松螺栓的出现，使用防松螺栓作为紧固件也不失为一个好的选择。有时，我们也会采用螺栓上涂厌氧胶的做法，但这会给设备维修带来麻烦，也算是鱼和熊掌不可兼得的无奈之举吧。

3 振动落砂机的电机同步

双轴惯性振动落砂机采用的是无强迫联系型式，这就涉及到两个电机的同步问题。

无强迫联系型式只有当两激振器严格按反向同步转动时，才能保证两激振轴的离心力在两激振轴心线的平面内相互抵消，在垂直两激振轴心线的平面内互相迭加。但是，由于两个异步电机的机械特性不完全一致，加上传动结构的制造安装误差、外载冲击、启动状况等某些原因，使得两激振轴转动的瞬时位置并不对称，而是存在一个相位角，两激振轴的离心力就不能按上述规律抵消和迭加。由于双轴惯性振动落砂机与支承弹簧为非刚性连接，在空间各向都能自由运动，且为异步电机传动，故出现相位角差后，两激振轴所产生的角加速度将会不等，从而两激振轴在转动过程中相互追逐，直至消除相位角差，从而实现自动同步旋转。

要两激振轴在转动过程中尽快消除相位角差，则激振频率应大，振动系统质量对重心的转动惯量有效。一般要求具备ω＞2ωp的条件（其中ωp为落砂机栅床的自由振动的圆频率）。栅床长度不应过大，在6m内为宜。同时作用于两激振轴的外力矩误差值应尽量小，即应力求两个异步电机的机械特性一致，两激振轴的摩擦阻力要小，应尽量一致，这是结构上能否实现自动同步的关键。

另外，为减少对两激振轴自动追随同步的影响，应选用大游隙的轴承。

4 振动设备的中心位置

由于前后两弹簧支座所受的静载荷往往并不相等，应当使弹簧支座的弹簧刚度与其所受的静载荷相适应，即受载荷大的弹簧支座，其弹簧根数也应相应增多，使落砂机每根弹簧的静变形相同。这也是使栅床各处振幅与输送速度均匀所必须的。

5 双轴惯性振动落砂机的停止

由于惯性振动落砂机的特性，其在工作完毕设备停止时，机体振动会通过共振区，为减少共振对设备造成的损害，就要采取措施使其快速通过共振区。由于激振动力通常都没有制动装置，为实现快速停机，我们通常使用电机反接制动的方式来保证。

6 结语

双轴惯性振动落砂机的运用，减轻了工人的劳动强度，提高了生产率。随着科技的发展，会有越来越多的新技术被应用到落砂机的设计上。作为设计人员，我们一直在致力于提高设备的先进性和可靠性，为铸造生产提供更好的支持。

Summaration of the Design of a Double-Axis Inertia Vibrating Shake-out Machine

MA Ying，LI BaiQiang
(4th Design&Research Institute Machine Building Industry，Luoyang 471039，Henan China）

With summaration of the design of a double-axis inertia vibrating shake-out machine，its application has been introduced with brief description of its structure and characteristics.

double-axis inertia vibrating shake-out machine；Design

TG 231.7；

A

1006-9658（2011）01-2

2010－08－02

2010－118

马颖（1978－），女，工程师，主要从事铸造设备设计研究