干熄焦振动给料器隔振系统的设计与计算

任 斌 王厉刚 刘巨源

(秦皇岛秦冶重工有限公司，河北 秦皇岛 066318）

一 概述

振动给料器位于干熄焦生产线干熄槽的底部，用于连续、均匀、定量的把焦炭送入旋转排出阀内，是干熄焦生产系统中非常重要的一个环节，也是该生产线上的一个核心部件。作为隔振系统的弹簧在该设备中承担着支撑及减震的作用，弹簧刚度大，减震弹簧对向下的传导力吸收过低，会引起整个系统的振动加剧，同时也对基础平台产生破坏作用，而减震弹簧刚度过小，则会影响减震弹簧的寿命，本文针对弹簧的计算做了详细的介绍。

干熄焦用振动给料器的主要参数：

激振频率：ω＝151.8s-1

给料器的参振质量：M＝3.327Kg·s2/cm振动给料器振幅：λ＝2mm

确定振动给料器的外形结构，做出3D壳体,根据3D模型图，找出壳体的重心位置。

二 弹簧的设计与计算

根据重心与振动给料器前后弹簧的位置关系，做出振动给料器壳体重心示意图（如图1所示）。

图1 振动给料器壳体重心示意图

由于本次设计为非共振振动给料器，隔振系统的频率比的选择范围通常在2～10之间，本次取隔振系统的频率比为：

带入各数值，隔振系统总的弹簧刚度：

假设前弹簧总刚度为：K1，后弹簧总刚度为：K2

则：K1+K2＝2130Kg/cm①

aK1＝bK2即 800K1＝1355K2②

由①②得 K1＝133.928Kg/cm K2＝790.72Kg/cm

静止状态下，弹簧受力：

P＝3000+1282＝4282Kg③

P＝P1+P2④

aP1＝bP2即 800P1＝1355P2⑤

式中P1——前弹簧受轴向力

P2——后弹簧受轴向力

由③④⑤得 P1＝2692.39Kg P2＝1589.61Kg

则分配后：

⑶前弹簧的计算

弹簧材质：60Si2MnA

假设弹簧旋绕比 C＝4.6

钢丝直径选用30mm，

式中[τ]——弹簧的许用应力，本次设计弹簧为Ⅰ类弹簧，[τ]＝Kg/mm2

弹簧中径 D＝Cd＝4.6×30＝138mm，选用 140mm，

隔振弹簧要求的刚度及圈数：

弹簧的总变形为：A′＝a0+a

式中a0——弹簧的静变形

a——弹簧的动变形，一般情况下a＝（3～7）λ，本次设计取a＝5λ＝10mm

则 A′＝a0+a＝19.2+10＝29.2mm

弹簧强度的校核：

符合要求。

式中G——弹簧的剪切弹性模量，8000Kg/mm2

综上，前弹簧参数确定：材质：60Si2MnA，d＝30mm D＝140mm，有效圈数 n＝4.2。

⑷后弹簧的计算

弹簧材质：60Si2MnA

假设弹簧旋绕比 C＝4.6

弹簧丝直径：

钢丝直径选用25mm，

式中[τ]——弹簧的许用应力，本次设计弹簧为Ⅰ类弹簧，[τ]＝48Kg/mm2

弹簧中径 D＝Cd＝4.6×25＝115mm，选用 140mm，

隔振弹簧要求的刚度及圈数：

弹簧的总变形为：A′＝a0+a

式中a0——弹簧的静变形

a——弹簧的动变形，一般情况下a＝（3～7）λ，本次设计取a＝5λ＝10mm

则 A′＝a0+a＝20.1+10＝30.1mm

弹簧强度的校核：

符合要求。

式中G——弹簧的剪切弹性模量，8000Kg/mm2

综上，后弹簧参数确定：材质：60Si2MnA，d＝25mm D＝140mm，有效圈数 n＝3.6。

三 结束语

经上述计算，确定了振动给料器的隔振系统弹簧的参数，使之能够满足振动给料器生产需求。振动给料器在车间生产完毕后，我公司对产品进行了全面的调试。振动给料器根据工况有不同的设计，弹簧的参数也不尽相同，计算自然也就不一样，本文仅就干熄焦用振动给料器隔着系统的弹簧有关计算做了大致介绍，希望能为今后类似的设计计算提供参考。

[1]闻邦春，刘凤翘等。振动机械的理论及应用。机械工业出版社，1982

[2]汪海涛。冶金机械设计手册。中国科技文化出版社，2006