弹性连杆式振动输送机输送能力的计算

吴 剑

（江阴智铭铸造装备应用技术设计室，江苏 江阴 214400）

弹性连杆式振动输送机，是一种近共振类的振动机，是利用偏心轴（亦称曲柄）的回转，通过弹性驱动连杆和主振弹簧来带动振动槽体实现水平线性振动。从而，达到使物料输送的一种线性振动输送机（以下简称连杆振动输送机）。

本文选择其中一种常用规格的连杆振动输送机进行输送能力计算。

1 确定基本参数

a）生产能力（m3/h）：>40；

b）槽体输送长度（m）：12；

c）电机功率（kW）：5.5；

d）主振弹簧夹角（°）：15；

e）振动频次（1/min）：400～600.

2 选择工艺参数

a）槽体高度（mm）:H=250；

b）槽体宽度（mm）:B=800；

c）主振夹角（°）:15；

d）振幅A取决于偏心轴的偏心距δ=6mm；

e）物料平均速度Vs取值参考范围Vs=0.15m/s～0.50m/s.

f）料层厚度h 取值细块状物料h=120mm.

g）物料比重（密度）ξ=1.3t/m3.（铸造旧砂）

输送物料料层厚度一般推荐：

细颗粒状物料宜＜40mm，小块状物料＜100mm，大块状物料＜200mm.

考虑物料输送过程波动的不均匀性，取物料料层厚度h=120mm.

3 机理特性描述

连杆振动输送机的驱动系统由电动机、皮带轮、三角带传动，带动偏心轴转动，利用驱动弹性连杆和主振弹簧来激振槽体沿一定激振方向（α =15°）作线性往复运动。带动物料或工件作定向抛掷、滑移运动。

振动幅度是定值（偏心轴的偏心距），支撑弹簧、支撑摆杆分别将振动槽体与平衡机架相铰支连接，使振动状态的稳定性较好，所需驱动激振力、功率相对较低。在振动过程中激振力传递稳定，能实现长距离的输送。

4 物料平均速度Vs 计算

a）选择6极电动机：n=960r/min；

b）主动皮带轮节径：d1=170mm；

c）从动皮带轮节径：d2=315mm；

d）偏心轴转速：计算得：

符合振动频次（1/min）：400～600的要求，改变从动皮带轮直径即可改变振动频次。

e）偏心轴线速度：V=π×n1×R/30m/s

式中：偏心轴转速n1=518.1r/min，

R—偏心轴偏心距0.006m（δ=6mm）.

计算得：V=0.325m/s

f）主振弹簧夹角为15°时：

其水平分速度：

其垂直分速度：

V2=V×sin15°=0.325×0.258=0.084m/s，可以考虑为物料的初始抛掷速度。

所以，不同的主振夹角会产生不同的水平和垂直方向分速度，而影响物料的输送能力。

g）物料平均速度：

式中：

c1—物料性质影响系数，块状物取0.8～0.9，颗粒状物取0.9～1.0，粉状物取0.6～0.7；

c2—料层厚度影响系数，厚料层取0.7～0.8，薄料层取0.9～1.0；

c3—滑移速度影响系数，密度大时取0.85～1.0，密度小时取0.75～0.9.

5 物料的输送能力Q 计算

按公式：

计算得：

0.0158 （m3/s）=0.0158×3600=56.88（m3/h）.（满足确定的基本参数要求）

式中：

Vs—物料平均速度，m/s；

A —槽体截面积（槽宽B×槽高h），m2；

ξ—物料比重（密度）ξ=1.3t/m3，（铸造旧砂）；

—物料充填系数0.7.

物料的输送能力，通常采用上述方式进行初步计算或估算，来对连杆振动输送机的方案设计和结构工艺设计进行确认。惯性振动输送机的输送能力设计计算亦很类似。

上述初步计算的过程并不是很复杂，主要的是参数确定和系数选择应按铸造生产中被输送物料的性质进行必要的调整。

6 与惯性振动输送机的区别

惯性振动输送机与连杆振动输送机的输送能力和方案设计有很多类似，所不同的是振动方式、参数和系数的选择上有区别。

a）振动方式的区别：连杆振动输送机为偏心连杆往复运动（振动）；惯性振动输送机为惯性直线振动。

b）激振角与主振弹簧夹角的区别：惯性振动输送机激振角＞25°（常用30°35°）；连杆振动输送机主振弹簧夹角＜20°（常用9°12°15°）.

c）物料平均速度：惯性振动输送机取值参考范围Vs=0.10～0.40（m/s）；弹性连杆振动输送机取值参考范围Vs=0.15～0.50（m/s）.

d）振动频率的区别：惯性振动频率要求高一点；偏心振动频次要求低一点。结构形式均可以采用双质体振动机理，来改变动载荷对地基的影响（大型装备反映明显）。

e）输送量与振动强度的区别（振动槽体的结构刚度）：

惯性振动输送机由于输送长度有限，振动槽体的结构刚度一般可以满足振动要求。输送量的大小可以通过改变槽体宽度来实现。这是惯性振动输送机的优点。

连杆振动输送机由于可以实现长距离输送，对槽体宽度的选择有要求。根据设计与应用情况分析，振动槽体的结构刚度设计很重要。

振动槽体一般采用敞开式，截面形式有矩形、梯形。为减少振动系统惯性力，应考虑减轻槽体的质量和强化结构设计。如采用加强筋板，选用焊接性能好的材料（如16Mn）.以避免长距离振动状态下的振动疲劳和焊接断裂（宽槽体会更明显一点）。

7 振动噪音问题

惯性振动输送机与连杆振动输送机都是在振动状态下工作的振动载体。都会产生不同程度的振动噪音。要改变这种情况，可以从三方面来考虑。

a）振动强度（机械指数）的选择。对惯性振动而言，激振力与电机功率的合理选择至关重要。一定要通过质量总和计算来确定激振力的大小。对偏心连杆而言，偏心距的大小直接影响振动幅度。振动载体的机械强度大小是产生噪音的主因。

b）振动响应：振动噪音对环境的影响是辐射性的，振动载体工作的周边环境如果有较大面积的平面（如平板、墙体、除尘罩体、玻璃）会引起声波共振，产生振动响应。所以，可以改变环境状态来改善振动噪音的影响。

c）减振措施：振动设备中的一个重要元件是减振弹簧或者隔振弹簧。选择合理的减振、隔振弹簧有助于降低振动噪音。

[1]佚名.运输机械手册（第2册）[M］.北京：化学工业出版社，1983.

[2]吴剑.铸造振动机械设计与应用[M］.北京：化学工业出版社，2008.

[3]吴剑.铸造砂处理技术装备与应用[M］.北京：化学工业出版社，2014.

[4]吴剑.弹性连杆式振动输送机结构形式的研究设计[J］.中国铸造装备与技术，2015（1）：63～66.