远距离电磁振动给料机的设计(编辑修改稿)

远距离电磁振动给料机的设计(编辑修改稿)内容摘要：

9 .8 0 .9 0 .9 c o t 1 52 5 0     公式中 g 重力加速度 (m/ 2s ) f 激振器振动频率 (Hz)  振动方向角 (176。 ) n 系数。 (上式中 n 取 ) 公式中的 n 是物料的抛掷时间和振荡的周期之比， asttn t n 与 D 具有下述隐函数关系： 222c o s 2 2 1 12 s i n 2nnD  （ 4） 当 D= 时，抛掷时间 t 即等于振动周期 1f。 上面激振器的动力系数 k 确定了， k 的数值为 ， 因此振动方向角对物料运送的速度的大小有很大的影响。 其中，振荡方向角越大，物料的抛掷指数也就越大。 因此，物料就会被抛掷的角度比较大和高度比较高。 系数 n 也就变大，振荡方向角变  小时，则物料抛得幅度就较平，并且向对于抛料在抛掷的时间，物料在输料槽里的停留时间就比较长。 有三个因素影响振动方向角的选择，分别是理想的输送速度、槽体的磨损、对物料的保护。 不同的动力系数都有一个最适合的振动方向角 。 对一系列物料进行多次实验结果得出实际输送速度与理论速度的差值，即实际速度为：  2 c o t /2M H agnv m sf    （ 5） 9 . 8 0 . 9 0 . 90 . 7 0 . 8 1 c o t 1 52 5 0         /ms 上面的公式中 10 M —— 物料性质速度降低系数 (取 )； H —— 料层厚度降低系数（取 ）； a —— 槽体倾角影响速度系数（取 1）。 电磁振动给 料机的力学模型 电磁振动给料机的结构可简化为一个双自由度双质体的振动系统，其力学模 型 [7]如图 4所示。 质量 1m 为前质量，包括给料槽、给料槽物料的结合质量、联接叉、衔铁、主振弹簧折算质量等几部分。 质量 2m为后质量，包括壳体、铁芯、线圈和主振弹簧折算质量部分 以及配重。 两个质体上的激振力 的 大小相等方向相反。 相对阻尼力 大小相等，方向相反，被消耗在弹性系统上。 物料输送会引起外摩擦力 ，由于 其 阻力比较小， 因此可以近似的认为分配在 2 个质体上的力是反向相等的。 弹性元件的变形速度 和内阻力 成比例，质体的运动速度 和外阻力 成比例。 由 分析可以列出（ 6）的振动微分方程。           1 1 1 1 1 2 1 22 2 2 2 1 2 2 2sinsinm x f x f x x k x x F tm x f x f x x k x x F t              （ 6） 图 4 给料机力学模型 式中 1m , 2m —— 质体 质体 2 的质量 (kg )； 1f , 2f —— 质体 质体 2 的阻尼 系数； f —— 质体 质体 2 之间的相对阻尼系数 1x 、 1x 、 2x 、 2x 、 2x 、 2x —— 分别为质体 质体 2 在振动方向上的位移、速度和加速度； F —— 激振力幅 (N)；  —— 角频率 (rad/s)； t —— 时间 (s)；  —— 初始相位角（  ） 振动给料机的动力学计算 由原始数据和前面章节的计算推得，电磁振动给料机的给料量为 30t/h，振动频率 11  =314rad/s，调谐指数 z=，其动力参数计算如下： 初步分配质量比 前质量 1m ， 由 给料槽、给料槽物料的结合质量、联接叉、衔铁、主振弹簧折算质量等几部分 组成。 后 质量 2m ， 由 振动器壳体、铁芯、线圈和主振弹簧折算质量部分及配重等。 由已知质量比 12:  可以确定主振弹簧采用板弹簧或剪切型橡胶弹簧，此次设计采用板弹簧。 12 mm （ 7） 1210000mm ， （ 8） 可以计算出 1m =4737kg， 2m =5263kg。 求 1m 和 2m 振幅 在振动方向上，由于 k1是远远小于 k2的，因此可以 忽略 k2对系统的 影响。 将式 (6)中两方程式相加可得： 1 1 2 2 1 1 2 2 0m x m x f x f x    （ 9） 在每个瞬时的时候，质体的惯性力和阻力是大小相等，方向相反的。 1 1 2 20f x f x （ 10） 则式 (9)可写成： 1 1 2 2 0m x m x （ 11） 当强迫振动 弹性 系统满足 式 (10)和式 (11)时 ， 易知 ： 2 1 21 2 1x f mx f m    （ 12） 电磁振动给料机的质量与振幅成反比，即： 1221am （ 13） 公式中 1a 、 2a —— 分别 为质体 1 和质体 2 的振幅。 相对振幅 A 一般由一次谐波激振力幅和二次谐波激振力幅组成。  12 1 .5A a a m m   可得出：  mma   mma  12 计算质量 m 双质体振动系统振动时，在弹簧上有一点处于 极致 ，这一点称为震动系统的惰性中心，它随两个质量比的不同而处于不同位置。 当 1:1: 21 mm 时，惰性中心在 2l 处。 当 10: 21 mm时，惰性中心接近 1m 处。 如果比值更大，则双质量振动系统变为单质量振动系统。 公 式 (11)可以简化为单质量的强迫振动系统，其方程为： )s i n (1...   tmFxmkxm cfx （ 14） 12221111 mmfmmfc （ 15） 1212mmm mm  （ 16） 可公式 ()得出  1212 4 7 3 7 5 2 6 3 24931 0 1 0 0 0mmm k gmm    （ 17） 式中 m—— 计算质量（ kg）； c—— 摩擦阻尼力折算系数。 主振弹簧刚度 1k 不考虑阻尼时， 质体 1m 和 2m 可 以 以惰性中心为静止点， 同频率作相对运动，则振动系统固有频率为： 10 km （ rad/s） 代入数据，可计算得  222910 3142 4 9 3 3 . 0 3 1 0 /0 . 9k m m N mz                （ 18） 式中：  —— 角频率 (rad/s)； z—— 调谐指数；（ z 取 ） 方程 )s in (1...   tmFxmkxm cfx 的特解为：  20 s i nFxtm       （ 19） 13 2222 4)1(1 zbz  （ 20） 0z ， z= 0fcb  ， b= （ 21） 212arc tanzbz )( （ 22） 由公式（ 22）得， （ 23）    r c t a n1 2a r c t a n 22zbz 式中 x—— 相对位移（ m）； F —— 激振力幅（ N）；  —— 共振放大 系数：  —— 激振力 与 位移的相位角 )( ； z —— 调谐指数； b —— 衰减系数。 激振力 F 是 主振弹簧最大变形与弹簧刚度 的乘积 ： 1 maxf kx （ 24） 将式 (24)代入式 (20)，激振力为： 222211 4)1( zbzAkAkF  （ N） （ 25）    23 8 2 10 10 1 4           式中 A —— 相对振幅（ m）； z—— 调谐指数；（ z 取 ） b —— 衰减系数； (b 取 ) 1k —— 主振弹 簧刚度（ N m）。 共振放大系数 在激振力 的作用下，主 振弹簧的动态变形量与静态变形量之比， 就是 相对振幅与静变形量之比。 从式 (25)也可以看出， 振动状态下， 调谐指数的变化影响振幅的稳定。 14 一般来说， 电磁振动机械选择在低临界近共振状态下 运行 ，即 0/ =~， 以便获得稳定的振幅。 阻尼系数是 参变量，在低临界近共振状态下， 会由于 外部因素 而变化 ， 比如料槽中物料量增加等因素，阻尼增大时，振幅将降低， 系统固有频率也 降低 ，调谐指数 z趋近于 1，则振幅趋于增加， 形成一个互补。 当阻尼减小时，则上述因素将向相反方向变化，同样能 保持这种相互补偿关系，从而可使电磁振动给料机稳定运行。 当 z接近 1时， 电磁振动给料机在 趋近 共。