4850×1500×2双台板振动放矿机的改进

赵 卫

（垣曲县中条山有色金属有限公司 北方铜业铜矿峪矿，运城 043700）

垣曲县中条山有色金属有限公司北方铜业铜矿峪矿530中段矿车装矿设备和340旋回给矿机都是4850×1500×2双台板振动放矿机，该设备是该矿重要的生产设备之一，矿石块度为0～1200mm。该机采用硬特性振动机，优点是工作机体的振幅较线性振动机稳定得多，有良好的工作性能。缺点是振幅较大，能耗较高；振动放矿机的悬挂装置是焊接件，它与振动台板的联接也是焊接的，在较大的循环交变应力作用下焊缝容易开裂，开焊处重复焊接多次后，不能再焊接（包括悬挂装置和振动台板之间也不能再焊接），导致悬挂装置和振动台板失效；振动台板台面与矿石的长期摩擦后变薄报废。更换悬挂装置和振动台板难度大，时间也较长，影响装矿和给矿生产，因此需要改进。

1 振动放矿机的悬挂装置与振动台板失效原因分析

当振动放矿机工作时，物料作滑行运动，它与工作面始终保持接触，台板工作面容易磨损。这种输送方式通常需要较大的振幅，才能获得较高的输送速度，因此能耗增大。但这种状态采用较大的振动强度，使振动应力增大，因而提高了对机件强度的要求，悬挂装置薄弱环节是焊缝，这样导致其频繁开裂。

2 改进方法

2.1 降低振动强度

这种振动放矿机使物料作正向滑动，即物料与工作面保持接触，同时物料沿输送方向对工作面作相对运动。其振动强度为：

式中，K为振动强度；ω为振动圆频率；λ为工作面沿振动方向的单振幅。

现在的振动强度是6.29，符合K一般为5～10的要求，但振动台面和激振电机的悬吊架焊缝频繁开裂，机械强度偏低，因此需要降低振动强度。

由（1）式可以看出，振动强度与振动圆频率的平方成正比，与单振幅成正比。振动圆频率的计算公式为：

式中，n为每分钟振动次数，即电机转速。

2.2 降低振动强度的方法

2.2.1 降低振机转速

（1）振动强度。振机转速是750r/min，可以改用375r/min，振幅不变的情况下，振动强度可降低到原来的1/4，振动强度为K=1.58。

（2）激振力。激振力为F=∑m0rω2，与偏心块质量矩∑m0r成正比，与振动圆频率的平方成正比，激振力也可降低到原来的1/4，这样振机的焊接部位的寿命也可以延长到原来的4倍。

2.2.2 降低频率，减小振幅

电机转速不变时，振幅减少一半，振动强度可降低到原来的1/2。减小振幅可以通过增加振动台面的倾角，或减小偏心块质量矩来实现。总之，采用降低频率和振幅减小的方法对于降低振动强度，提高振机寿命有利，但是这样降低了振机的生产效率。因此，应该增加振动台面的倾角。

2.3 增加振动台面的倾角，提高振机的生产效率

输送矿石时，工作面倾角α0与实际平均速度vm的关系如图1所示。笔者通过观察发现，振动台板的安装倾角由16°增加到19°时，实际平均速度将增加约30%。

图1 工作面倾角α0与实际平均速度vm的关系图（输送矿石时）

2.3.1 频率降低后生产效率

（1）物料的实际平均速度为：

式中，γα为倾角对平均速度的修正系数，（目前为16°，改进后取倾角α=19°），改进为1.55～1.80，取1.55；ch为料层厚度对输送速度的影响系数，大致取0.5～0.6，取0.5；cm为物料性质对输送速度的影响系数，对块状物料取0.8～0.9，取0.8；cω为滑行运动对输送速度的影响系数，取1；vd为水平输送时的理论平均速度；δ为振动方向角，取45°；μ为摩擦角；pkm为速度系数，取3。

水平输送时的理论平均速度vd为：

（2）振放机的生产效率为：

Q=3600hBvm=3600×0.6×0.7×3×0.14=1079t/h（5）

式中，h为料层厚度，一般取h=0.7～0.8H（H为槽体高度）；B为工作面宽度。效率略高于改造前1000t/h。

2.3.2 振幅降低后生产效率因为频率不变，物料的实际平均速度为0.12m/s；振放机的生产效率为924t/h，略低于改造前的效率。

2.3.3 降低振动强度的方法

我们可以优先采用减小激振力的方法，原来的激振力为10t，现在采用5t，激振力减少一半，振幅近似减少一半，振动强度减少一半，保持原来的电机转速，电机功率由原来的15kW，减少到7.5kW。振动台面与电机悬挂装置的焊接件的使用寿命可延长一倍，还能节能降耗。

2.4 振动台板台面的改进

台面倾角由16°变为19°后，振动台面前端高度不变的情况下，后端上仰约260mm。

图2 改进后的振动台板台面

为了增加台面的耐磨性，台面上沿着下矿方向，均匀铺设11根38kg铁道，轨面厚度为39mm，矿石主要和轨面摩擦，减少了矿石和台面的摩擦，延长了台面的使用寿；轨面和台面之间连续焊接，如图2所示，使用寿命可延长3～4倍。

3 安装机构配套改造

对于短溜井，为了保证装矿高度不变，人们采取前端高度不变，后端仰起260mm，振动台面铺设38kg道轨后高度增加134mm，眉线梁高度提高300mm；对于长溜井，人们采取后端高度不变，前端下降260mm，振动台面铺设38kg道轨后高度增加134mm，眉线梁高度提高150mm。

4 结论

在保证生产效率不变的情况下，加大振动放矿机的台面倾角，敷设道轨，减少激振力，延长了振放机的使用寿命，并节能降耗，具有较好的实用价值。

[1]闻帮椿，刘凤翘.振动机械的理论及应用[M].北京：机械工业出版社，1982.