1、振动给料机的设计前 言震动给料机广泛运用于广泛用于矿山、冶金、煤炭、建材、轻工、机械、粮食等行业中，用于把粉状、颗粒状等物料从贮料仓或其他贮料设备中均匀或定量的给到受料设备中。例如破碎机、分选设备、筛分设备、运输机械等输送散状物料机械设备。震动给料机还可用于自动配称、定量安装、自动控制的流程中，实现流水作业和自动化，目前市场出售的震动给料机种类虽然繁多，但是要满足不同层次和运作条件需求的产品就需要有更优化，更适合实际情况的产品。目 录前 言 .11 绪论 .11.1 课题提出背景 .11.2 突破重点 .12ZG 系列电机振动给料机的特征概括 .12.1 用途 .12.2 特点 .12.3 分
2、类 .12.4 主要的组成部分 .12.5 选型说明 .13 工作原理和结构分析 .23.1 结构分析 .23.2 工作原理 .24 振动参数的确定 .24.1 运动学参数 .24.2 动力学参数 .35 物料在槽体上运动情况分析 .45.1 运动分析 .45.3 物料平均速度 .76 槽体尺寸参数的确定 .76.1 给料能力与给料槽体尺寸的确定 .77 悬挂设计 .97.1 弹性元件的类型和用途 .97.2 设计计算振动给料机的弹簧 .108 振动电机的选取及其确定 .128.1 激振力和功率 .128.2 传动基础的动载荷 .13致 谢 .14参考文献 .15附录 .16塔里木大学毕业设计
3、11 绪论1.1 课题提出背景目前震动给料机的运用越来越广泛，所涉及的行业和层面也越来越深入，针对于这种情况，特别提出了这次真对于家用小型震动给料机用于农用肥或者粮食，饲料等的均匀配料，实现小成本的轻型机械简洁快速配送，从而相当程度地减少家庭劳动者的工作量和劳动强度。1.2 突破重点本次课题设计重点要解决的问题是振动方式的选择，震动的方式有很多种，例如纯机械振动，电磁振动，电机振动，电气震动等等，针对本次课题所针对市场消费主体和使用情况，以及经济性等因素，本次震动部件选择的是电机振动。对于电机的选择也是本次设计的重点和难点，其中对电机系数选择所需要进行的选择数据计算要求理论上计算正确，还要考虑
4、实际工作情况个方面因素所带来的综合影响，最后选择出符合要求的电机类型和型。经设计计算，本次设计选用的是ZG 系列电机。2ZG 系列电机振动给料机的特征概括2.1 用途ZG 系列电机振动给料机广泛用于矿山、冶金、煤炭、火电、耐火、玻璃、建材、轻工、机械、粮食等行业中，用于把粉状、颗粒状及粉体物料从贮料仓或其他贮料设备中均匀或定量的给到受料设备中。例如向破碎机、分选设备、筛分设备、运输机械等输送散状物料。并可用于自动配称、定量安装、自动控制的流程中，实现流水作业自动化。2.2 特点ZG 系列电机振动给料机是一种新型给料设备，其它给料设备相比具有以下特点：（1）体积小、重量轻、结构简单、安装方便、维
5、修少，费用低；（2）利用特制振动电机自同步原理，工作稳定、启动迅速，停车平稳；（3）物料按抛物线轨迹连续向前跳跃运动。因此给料槽磨损较小；（4）因为可以瞬时的改变和启闭料流，所以给料量有较高的精度；（5）本系列电机振动给料机不适合于有防爆要求的场合。2.3 分类按照不同的分类方法，可以将振动给料机分成许多类型。按照物料输送方向的不同，可分为水平型振动给料机和垂直型振动给料机两大类。按照其驱动方式不同，可分为电磁、气力、液压和机械振动给料机；机械振动给料机使用较多，又可分为惯性振动给料机和偏心连杆振动给料机。2.4 主要的组成部分（1）激振器-振动给料机的振源，它产生激振力的大小直接影响着承载体
6、的振幅。（2）承载体-在振动过程中，将能量传给物料，又是参振质体，其质量是振动系统中的重要参数，承载体还必须具有足够的刚度和强度。（3）减振支承-既是整机的支承装置，又作减振用。2.5 选型说明（1）使用条件 海拔不超过 1000m；环境温度不超过 ，在环境温度为 1525 度时，周围介质的相对C40湿度不大于 85%。（2）生产效率振动给料机的生产效率常以松散密度 的河沙为标准物料，当所运物料的松散密度和3%6.1mt粒度大于河沙时，其生产效率与松散密度成正比来计算，当所运物料的松散密度和粒度小于河沙时，其生产效率与松散密度成正比来计算成绩的 0.80.9 倍，当所运物料为颗粒或粉末状时，其
7、生产效率与松散密度成正比来计算成绩的 0.50.7 倍。（3）物料的最大进料粒度一般情况下，为防止造成堵塞，物料的最大线形尺寸为槽宽的 1/3 1/4 尤其对封闭的槽体更要注意。（4）起跳频度所谓频繁起动，一般指每两次起动时间间隔小于 2min，如果小于 2min，应选择 1 号或 2 号的振动电机。塔里木大学毕业设计23 工作原理和结构分析3.1 结构分析ZG 系列电机振动给料机结构组成如下： 1423图 3-1 振动给料机的组成部分1 给料槽 2 传振体 3 振动电机 4 减震装置3.2 工作原理ZG 系列电机振动给料机给料过程是利用特制的振动电机驱动给料槽沿倾方作用周期直线往复振动来实现
8、的，当给料槽振动的加速度垂直分量大于重力加速度时，槽中的物料将被抛起，并按照抛物线的轨迹向前跳跃运动 1。抛起或下落在 1/50 秒内完成。由于振动电机的连续激振动，给料槽连续振动，槽中的物料则连续向前跳跃，以达到给料的目的。其给料过程如下图所示：槽体双振幅料槽静止点料槽位移上限物料平位移料槽位移下限振动方向振动电机图 3-2 给料过程4 振动参数的确定说明：在重有色金属冶炼过程中，所产生的高温物料采用振动输送、筛分和给料，是行之有效的方法之一。它具有工作可靠，结构简单，能耗低等一系列优点。通常在工程设计中，除采用单质体振动设备外，还有采用双质体的呈抛掷状态的振动设备。振动参数有运动学参数和动
9、力学参数 2。4.1 运动学参数运动学参数有激振频率、振幅、振动方向角、机械指数、抛掷系数和运动速度等。（1）振幅 AA 的取值范围因激振机构不同而异，通常对于惯性驱动机构（偏心块激振器）宜采用中频中幅，即 A=0.5-6mm，我们在这里取 5mm。（2）机械指数塔里木大学毕业设计3机械指数亦称动力强度指数，它是承载槽体运动的最大加速度 与重力加速度 的比值，maxXg即 gAfK024式中 ，为使设备运行可靠及延长其使用寿命，对于常用惯性振动设备取 K=35，较w为适当。由于机械指数受材料强度与起决定性作用的惯性力大小限制，所以本次设计选取机械指数 K=4。输送物料的运动情况主要取决于垂直加
10、速度的大小，槽体最大垂直加速度与重力加速度的比值称为抛料指数 D。(4-1) gfDsin42抛料指数与机器指数有如下关系：(4-2)iK周期性跳跃过程的抛料指数 D 在 1.03.3 之间。（3）激振频率当机械指数 K 和振幅 A 值确定以后由 求出激振频率。推荐取值范围为：5.024Agkf相当于 6001500 次/min.有 K=4,A=5mm 得到Hzf2510(4-3)NKf 1sinsin4（4）振动方向角振动方向角大小取决于设备用途和物料性质。为提高输送速度，最佳振动方向角与机械指数相对应：当 K=3 时， 263当 K=4 时， 0对于惯性驱动机构或振动频率大于 1000 次
11、/min，取 =2030。本次设计 取 45。由，K=4 可得 D=2.83D=Ksin（5）抛掷指数 D它是承载槽体最大加速度垂直分量与重力加速度 g 之比即：(4-4)cos/sin2A式中 是振动设备的倾角。为使输送物料呈微抛物状态滑行，一般取 11 时，物料相对槽体的运动状态以抛掷运动状态为主，这样可以降低物料运动的阻力和减少物料对槽体的磨损，但抛掷运动过于激烈又易使物料破碎或使输送状态不稳。一般取 1D3.3,因为在这样的条件下，在机体的一个振动周期内，物料完成一次抛掷运动工作状态稳定。因此说计算的 D=2.83 符合工作要求的 3。5.2 常用振动机的振动参数表 5-1 振动参数惯
12、性式激振形式 弹性连杆式频率 Hzf/12-16 17-25 15-16振幅 mB5-6 .8-1.2 6-9方向角 20-30 25-35 30-60多用 45参数倾角 3-8 0-10 0-105.3 物料平均速度 (5-7)sinco/2dwmhgCv式中各影响系数可由表 5-2 查得：表 5-2 倾角影响系数倾角 -15 -10 -5 0 5 10 15C0.6-0.8 0.8-0.9 0.9-0.95 1 1.05-1.1 1.3-1.4 1.5-2表 5-3 料层厚度影响系数料层厚度 薄料层 中层厚度 厚料层wh0.9-1 0.8-0.9 0.7-0.8表 5-4 物料性质影响系数
13、物料性质 块状物料 粒状物料 粉状物料mC0.8-0.9 0.9-1 0.6-0.7表 5-5 滑动运动影响系数抛掷指数 D 1 1.25 1.5 1.75 2 2.5 3w1.18 1.16 1.15 1.1-1.15 1.05-1.1 1-1.05 1注物料平均运动速度是按抛掷运动进行计算的，在一个振动周期中除完成一次抛掷运动外还伴随着一定的滑行运动。由上表可选取参数为： 。1;8.0;1whC由上式可计算平均速度 ： mvm/s (5-8)46.0sinco/2dmhg6 槽体尺寸参数的确定6.1 给料能力与给料槽体尺寸的确定振动给料机的生产能力：塔里木大学毕业设计8(6-1)htbvQ
14、m/360式中 h-料层厚度， mb 槽体的宽度，m物料松散密度，p3/t物料平均速度，m/sv6.2 槽体型式和刚度要求 （1）槽体的结构按槽体结构可分为单一型和组合型两类。常用断面形状为矩形、圆形，梯形。为了加强槽体刚度，常把槽体断面做成波折或弧形，并将槽体卷边。只有在输送物料，要求隔热、筛分、加热或冷却时，才采用组合型 。本次设计采用矩形槽。型式如图 6-1：图 6-1 矩形槽结构示意图槽体一般是用钢板焊接而成，分为敞口和封闭两种槽形2，也可以用管式输送槽。两台振动电机对称于输送槽的纵向对称平面，直接固定在给料机的两侧。两振动电机作同步反向运转，所产生的激振力垂直于两振动电机轴心线所形成
15、的平面，使槽体沿激振力方向产生直线振动。该种振动给料机一般在远超共振状态下工作，隔振比为 58。其安装方式有座式和吊式两种。主要特点是结构简单、安装、调试、维护方便。运行参数稳定、噪音低、传递给基础的动载荷小。并且由于振动电机激振力可以任意调节，因而可以方便的调节输送量。该种振动给料机的主要不足是单机输送距离不宜过长。双质体共振式振动给料机的特点是所需要激振力较小，通常为非振类振动给料机所需激振力的 1/21/4，该类振动给料机的激振源在共振质体上的安装形式有多种。但总体外形结构均类似于偏心连杆振动给料机。又多数槽体是压制而成，一般采用 Q235-A 钢板，或采用 16Mn 低合金钢钢板，厚度
16、 3-8mm 为减少惯性力应尽量减轻槽体质量，再用肋板加强。材质应用镇静钢，而不应用半镇静钢。否则，由于振动产生的载荷，在工作过程中焊缝很易断裂。当输送磨损性大的物料时，在槽体内侧和底部可加焊钢版，也可粘贴已成橡胶板或耐磨朔料板。当物料有腐蚀性时，可以喷镀一层金属材料，用耐热钢板或型钢。（2）槽体刚度计算计算槽体刚度，目的是测知它的固有频率。当激振频率接近或等于槽体的固有频率时，就会使槽体产生共振或接近共振，从而使槽体的弯曲振幅显著增大而加速槽体的破坏3。故设计槽体时，不仅应满足槽体的许用强度条件，更重要的是要使槽体具有能承受振动载荷所必须的刚度。也就是说，应使槽体的一阶弯曲振动的固有频率大大高于激振频率。为了获得尽可能高的一阶弯曲振动的固有频率，在结构设计时，应使槽体的质量小，惯性矩大，支承点距离短。为计算方便，将振动给料机的槽体的各个部位简化为四种典型力学模型:（1）均布载荷简支梁 对于较长的振动给料机，一般采用摆杆弹簧作为中间支承。这些摆杆弹簧在振动方向上是柔性的，而在垂直于振动方向上则是刚性的，在两摆杆簧间的槽体段可按此力学模型计算，其一阶固有频率为：（6-2 ）iEIl201
