1前言

在现代工业的大型化连续性生产中,物料的输送大都是使用胶带输送机来进行。然而,振动机械同样也可输送物料,并且在一些特殊的工况条件下起到独一无二的作用。振动输送给料机械结构简单,输送功能可靠,又不需要经常维修,特别是对于胶带输送机不能输送的液固态混合体进行分离输送,其中的固态物效果尤佳,且振动输送给料机是可做成全密闭的,故不污染环境,现已在矿山、冶金、建筑、煤炭、电力、轻工、粮食等行业得到广泛应用[1]。本文主要介绍在冶金工业上振动输送给料机的输送原理及其参数选取。

2振动输送给料机的工作原理

如图1所示的振动输送给料机由输送槽1、纵向侧面板梁2、弹簧支座3、电机底座4、振动电机5、弹簧支座6、振动弹簧7等组成。输送槽1上设有进料口和出料口,物料由进料口进入后,在振动输送给料机直线往复式的振动过程中,被激振力抛掷起,以抛物线状的波形沿着输送槽1运动到出料口。振动输送给料机两边的纵向侧面板梁2的外侧各安装有一台振动电机5,两台振动电机按一定角度反方向旋转。图2为振动电机的等效力学模型图,当两个振动电机内质量相等的偏心块m以相反的角速度同时旋转时,其在x轴上激振力分力互相抵消为零;由于振动方向角在坐标的oyz的第一相限内,且<45,故在坐标y轴及z轴上的激振力分力是叠加的。如y轴方向上的分力是由零变为正向的一定值n,再降为负向的一定值n,最后又回到零,即一个等幅振动周期。在这样的设置下,激振产生有限个交变的激振力对物料进行抛掷,达到输送物料的目的。

3物料层和抛掷力对输送物料运动状态的影响

振动输送给料机输送的物料,在其输送槽1面形成的物料层的物理几何特性是有一定的规律的。为了达到高效的、按照设定的速度来输送一定物料量的工艺要求,给料量在输送槽1上的物料厚度与其输送的速度成反比双曲线函数。如图3所示,在输送槽1上的物料厚度越薄,输送速度越快,反之越慢。这主要是当物料层厚度增大时,物料层中的物料间空隙变小,进而影响物料的正常抛掷运动所需空间原因。由图4可知,同一料层之中,由于重力的作用,越接近输送槽面的物料堆积密度越大,相互空隙越小,必然造成物料输送更加缓慢[2]。

从振动机械理论而言,物料的运动状态主要是由振动抛掷力的决定的。抛掷力的大小则取决于抛掷指数D。抛掷指数D的数学表达式是

式中,D为抛掷指数;为机器工作时角频率;B为单向振幅;为振动方向角;g为重力加速度;a为输送槽倾角。

因此,只有当振动输送给料机在直线往复振动产生抛掷力的加速度垂直分量2Bsin>g时,物料才能在振动输送给料机直线往复振动的作用下呈现运动状态,这是设计振动输送给料机物料传输的必要条件[3]。

4振动输送给料机运动参数的选取

为了实现理想的生产输送效率,从三个方面来考虑振动输送给料机主要运动参数的选取。

4.1采用以滑动为主的微抛掷运动状态因抛掷指数的大小直接影响物料的运动状态,从节能环保可持续性发展的角度出发,建议选择略小的抛掷指数D,以滑动为主的微抛掷运动较为经济。为此,选择抛掷指数D=11~175可实现上述工艺要求;反之,则是急速抛掷或在振动筛分类中常用的D=175~33。

4.2选择小频率、大振幅的运动参数由抛掷指数D的公式可知,物料的抛掷指数大小与振动给料机的工作频率的平方和振幅的乘积成正比。为了获取较为经济的工作效率,选取略小的抛掷指数D,但又不至于使物料运动速度过小,则可在确定了D后,通过选择较低的工作频率和较高的振幅来实现较大的输送速度。

4.3振动方向角与抛掷指数D已积累的经验表明,当选取=20~25振动方向角,同时取D=11~175的抛掷指数时,可最大限度的减少物料对振动输送给料机输送槽面的冲击磨损,达到滑行振动输送物料,能较好的保持设备状况;若选取=35~40振动方向角,再配合抛掷指数D=175~33时,则可对物料进行急速抛掷,达到较大的输送物料速度。

5振动输送给料机在宝钢冶金设备上的应用

在宝钢原料码头卸船机的料仓下,在原料、烧结、炼焦、高炉、炼钢等储存原料用的料仓下,以及对矿石、燃料、副原料的处理中都广泛使用着振动输送给料机。

5.1冶炼系统振动输送给料机的参数与功能宝钢的冶炼系统所使用振动输送给料机大都是用在的料仓下出料口处,其抛掷指数D一般取值175~33,而其输送槽倾角却取值为水平线往下10~15,振动方向角选取=39~40。其功能为:由于振动输送给料机的振动保证料仓口的出料不堵死,而能持续地将出料由振动输送给料机输送到下游的设备上。

5.2配料系统中的程控振动输送给料机

高性能程控振动输送给料机应用于冶炼的精确配料秤量系统中,其终端是由系统仪表电子计算机与PLC(程序逻辑控制器)按照不同冶炼配料秤量的工艺要求,通过VVVF(变频变压调速系统)控制振动电机的振动,同时还使振动输送给料机输送槽的倾角在0~6的范围内自动调节。上述功能用以达到振动输送给料机在精确配料秤量中,可大幅度的、点动的、变换输送槽倾角送给料,最终实现符合冶炼工艺的精确配料。53污水处理系统中的振动输送给料机在宝钢的循环污水处理系统中使用着一台高频振动输送给料机,其处理传输的物料为液态污水中含5%~10%固态状的废弃污物件。该振动输送给料机的输送槽底部结构是用不锈钢细条紧密编织的非密闭的底板,能让液态污水透过该槽底板往下流出,而污水中的固态状废弃物料却在输送槽上被有效地传送出去。该机的主要设计参数为D=181、=20、=0、且单向振幅B=09mm、工作时角频率=240rad/s。该高频振动输送给料机承担着循环污水处理系统中固态状的废弃污物在污水中的分离与输送任务。

5.4振动输送给料机在宝钢的应用

以冶炼系统上下游工艺流程为顺序,振动输送给料机在的应用情况见表1。

表1中的振动输送给料机大多从1985年安装使用至今,有的已更换了两至三次备件,但每次更换的国产化备件研制中的测绘、设计、制造均是按照上述设备的原始参数为依据的,这充分说明其原始设计参数选择的正确性。

6结束语

(1)振动输送给料机输送槽面上的物料厚度与物料运动速度成反比。

(2)振动输送给料机宜选取较小的抛掷指数,以滑动为主的微抛掷运动。

(3)经验表明,当选取振动方向角=20~25,抛掷指数D=11~175时,达到滑行振动输送物料,对设备有利;当=35~40,D=175~33时,输送物料速度较大。

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