1、1机械工程学院毕业设计（说明书）题目远距离电磁振动给料机的设计专业机电技术教育班级机电120姓名学号1604120027指导教师日期2014年3月2目录1前言311电磁振动给料机的类型412电磁振动给料机的特点413磁振动给料机的控制方式42电磁振动给料机的结构和原理521电磁振动给料机的结构组成53设计的原始数据及主要参数631电磁振动器参数7311动力系数的选择和计算7312振动方向角8313物料抛掷指数8314物料的输送速度932电磁振动给料机的力学模型1033振动给料机的动力学计算10331初步分配质量比11332求质体1和质体振幅111333计算质量M12334主振弹簧刚度1234电
2、磁学参数的计算144结构设计1741槽体结构17411槽体的宽度17412槽体的长度17413槽体倾角17414槽体的截面积1842铁芯的设计18421铁芯形式的选择18422硅钢片类别的选择18423硅钢片厚度的选择19424铁芯结构设计20425衔铁的设计21426联结叉的设计20427减震弹簧的确定2143振幅控制的电路设计和给料的控制21431振幅电路的控制21432振幅控制的程序235全文总结24参考文献253远距离电磁振动给料机的设计机电技术教育指导老师摘要本论文介绍了远距离电磁振动给料机的分类、特点及其控制方式并简要的说明了电磁振动给料机的发展与应用。并重点设计电磁振动给料机的结
3、构的主要参数，从机械指数、抛振指数、机械振动角、振幅和振动频率等方面计算出适合电磁振动给料机输送物料的最佳方案；从槽体结构中的槽体长度、槽体宽度、槽体截面积等因素中探讨出输送精度高、输送量大且在保证强度和刚度的前提下，应尽可能减轻槽体质量的最佳槽体结构。最后对给料机的控制进行了简单的设计。关键词远距离电磁振动给料机；激振器；槽体；共振1前言一般情况下，振动是有害的，应该避免。但在工业中，振动也有有利的一面，通过振动传输物料，振动可以完成一般机器完成不了的功能。振动输送机械的结构比较简单，成本较低，能传输高温的物料，且能实现均匀输送物料【1】。从20世纪60年代开始，电磁振动原理就广泛应用于各个
4、工业领域，同其他在工业中运用的机械相比，电磁振动具有显著的优势，比如电磁振动给料机的结构比较简单、工业制作容易、制作的成本比较低、安装也方便等。在工业生产中，振动给料机用来传输块状和颗粒状物料，均匀持续的输送到受料装置。电磁振动给料机是一种较新型的输送物料设备，有输送效率高、功能良好、结构简单、系统运行稳定等特点。目前在矿产、煤料、冶金、电力、化工、机械、粮食饲料等行业中被大量的应用。11电磁振动给料机的类型根据电磁振动原理的机械大致可以分为两大类。一类是电磁式振动，电磁式振动器主要是由衔铁、线圈、铁芯、壳体、板弹簧等各部分组成。铁芯固定在平衡质体上，衔铁和槽体固定在一起。另一类是电动式振动，
5、电动式激振器由永磁环、中心磁极和线圈组成，线圈是可动的，并且通有交流电，这一类主要应用于电磁振动台中。供电的种类可以分为三种（1）半波整流供电。通过可控整流器来调整电流，振动频率为3000次/分。（2）交流激磁。交流激磁就是直接接通交流电，系统振动的频率在每分钟6000次，通常用于小型的，微型的振荡器。（3）半波整流加直流。振动频率3000次/分。根据激振力幅的不同和弹性的不同分成五个部分（1）电磁力的波形为谐波的线性电振机。4（2）电磁力为非谐波形式的线性电振机。（3）电磁力为拟线性或非线性的电振机。（4）弹性力为拟线性或非线性的电振机。（5）用于冲击的电振机。利用冲击的工作原理运行。12电
6、磁振动给料机的特点电磁振动给料被广泛的运用于工业生产中，相对于传统方式的传送，具有很多优势（1）构造简单，激振器和槽体都使用减震弹簧进行支撑。（2）安装和维修方便，没有转动的部件，因此不需要润滑油，保养费较低。（3）应用范围很广，电磁振动给料机被大量的用于工业生产中，包括采石场石沙的运输、化工厂原料的给料、食品厂材料的进料等等。（4）电磁振动给料机能定时定量的输送物料，能在规定的时间内送物料，免去人亲自给物料，省时省力，节约生产成本。（5）输送方便，易于实现工程控制；13磁振动给料机的控制方式电磁振动给料机能够进行定量的输送物料，改变振幅的大小就能改变给料的大小，一般通过控制晶闸管的大小来控制
7、电流的大小，从而控制振动幅度的大小。改变激振力的大小和改变激振频率的大小可以改变输送量的大小。激振力和输入电压的平方成正比，和匝数的平方成反比。因此，改变电压和匝数能改变振幅。（1）调节外加电压激振力和输入电压成正比，由于电压的改变会引起振幅的改变比较大，系统的稳定性就比较差，现在大多用控制晶闸管的导通角的大小来控制振幅的大小。该方法的调节范围比较大，容易实现工程上的自动控制，因此被大量的使用。（2）改变线圈匝数激振力和匝数的平方的平方成反比，因此，改变匝数的大小可以改变振幅的大小，从而改变输送量的大小。但由于这种方式很难实现，很少被运用。2电磁振动给料机的结构和原理21电磁振动给料机的结构组
8、成远距离电磁振动给料机的示意图如图1所示。电磁振动给料机一般由料槽、支架、电磁激振器和控制系统组成。在生产过程中，又以直槽式电磁振动给料机居多，本论文设计的就是直槽式电磁振动给料机。其中各部分的作用是（1）槽体输送物料的主体。（2）联接叉联结叉是一种铸件，与槽体刚性连接在一起，起的作用就是将激振力传给槽体。5（3）板弹簧板弹簧用来储蓄能量，弹簧板中部用螺栓夹在联结叉中，机壳的两端都用一个螺栓夹紧，这样就构成了机器的弹性系统，从而形成了振动系统。（4）铁芯和线圈铁芯用023050MM“山”形状的硅钢片迭装而成，在铁芯上套上线圈，当线圈中有交流电通过时，就会产生磁场，产生电磁力。（5）激振器壳体用
9、来放置铁芯和弹簧。往往在激振器至于减震弹簧上，减少对地面的冲击。1槽体2减震弹簧3激振器4后减震弹簧5底座图1给料机示意图图2激振器的构造图1槽体2联结叉3板弹簧4衔铁5间隙6壳体7铁芯8减震器如图2所示，该激振器可以分为两部分，一部分由激振器的壳体、铁芯、线圈、和工作6弹簧的一部分构成质量，另一部分由联接叉和槽体、衔铁和工作弹簧的另一部分构成质量。这两部分用板弹簧连接在一起，从而形成了一个双质点的定向振动的弹性系统。由机械振动谐振原理可以知道，电磁振动给料机的固有频率与电磁激振频率W相近时，它们的比值0085095Z，电磁振动给料机在临界共振下工作运行，所以电磁振动给料机具有工作平稳，功率消
10、耗小的特点。激振器电磁线圈的电流经过单相半波整流，没有经过单相半波整流的波形为正弦波形，经过单相半波整理后的波形如图3所示，其正半周期电压加在磁场线圈的两端，会产生电流，由电磁感应可知，衔铁和铁芯之间会产生电磁力，吸引衔铁，使槽体压着弹簧板向下运动，主振弹簧存贮了一定的势能；在负半周期内线圈中无电流通过，电磁力消失，弹簧就恢复变形，迫使料槽向上振动。这样一吸一推，使料槽产生了伴随着直动或扭动的上下垂直振动。由于电磁力是一个周期变化的强迫作用力，因此电振机是一个以电磁力为周期干扰力的强迫振动系统。图3电压和电磁力变化示意图3设计的原始数据及主要参数设计的基本参数1运送的物料石沙2物料的性质温度2
11、50，密度050，粒度150MM3输送物料的量30T/H4时间连续运行12小时5工频50HZ76槽体的倾角07总质量10T（1210MMT）8运行环境室外9结构形式槽体和振荡器都采用弹簧支撑10槽体的长度8M11振动器上倾角1512振幅15MM31电磁振动器参数电磁振动器利用了共振的原理，构成了一个双质点的弹性系统，系统能以较小的功率消耗产生较大的机械输送能力。电磁振动器的主要参数包括振动频率、振幅和驱动角，这些参数对于不同物料有不同的最佳值。311动力系数的选择和计算电磁振动给料机的动力系数K主要受到2个方面的的限制，分别是机械零件强度和零件结构的刚度限制。因要提高电磁振动给料机的设备系数，
12、所以要使设备不能过于庞大，并且能够长期稳定的运行。一般来说，动力系数K7510。电磁振动给料机在工作频率F、振动幅度1A的选择上范围比较大，其考虑的方面主要是结构形式、输送长度、输送能力和所需的工艺要求。振动的频率F50HZ，与之对应的振动幅度1A0789MM。本文振动幅度选择1A0789MM，F50HZ。由计算公式222231443145007891098FAKG（1）794公式中F振动频率，HZ1A振动幅度，MG重力加速度，2/MSK动力系数可见动力系数K的值在7510的范围内，所以取值合理。312振动方向角槽体平面和振动力方向的夹角就是振动方向角。正确的选择振动方向角有效的可以提高8机器
13、的输送效率。振动方向角的选择和动力系数和物料的性质有关。理论上可以从最大传输速度出发，确定一个与动力系数相对应振动方向角，但实际传输中，影响传输速度的原因有很多，所以只能选择一个大概的范围，一般2535。当K35时，3035；当K710时，1530。在一K定的条件下，影响值选取的因素还有物料的粒度、水份、料层厚度和噪声要求。一般物料的粒度越大、水份越大、层粒度厚度越大，应取较大值，否则取较小值【5】。考虑到沙石的粒度和厚度，一般选择15。313物料抛掷指数抛掷指数D是表征物料抛掷运动特性的量，用振动加速度的最大值在槽底法向的分量与重力加速度在槽底法向的分量的比值来表示。对于不同的机械，其抛掷指
14、数的范围选择是不同的。对于大多数长距离大产量的振动输送机，抛料指数通常为D1425；对于电磁振动给料机，由于长度较短，为了获得较大的输送速度，抛料指数的选择范围为D2533。物料在抛掷状态下运动，由于物料与料槽底部接触时间较短，大部分时间处于空中运行状态，所以对槽体磨损较小。振动给料机采用中速抛掷状态，在这种状态下，振动输送效率较高，能耗少，对机体强度和刚度要求不太高。2222314SIN431450078910SIN1598FADG（2）205公式中F振动频率，HZ1A振动幅度，MG重力加速度，2/MSD抛掷指数振动方向角度，物料的运动状态由抛掷指数D决定的。当D1时，物料在料槽上的运动为滑
15、行运动而不是抛掷运动；当D1，物料在料槽上的运动状态是抛掷运动。为了提高输送效率，目前电磁振动给料机大多选用周期性抛掷运动状态，常取1D33【6】。由计算可知，物料的抛掷指数D的值在1425的范围之内，因此物料的抛掷指数D选择合理。314物料的输送速度电磁振动给料机的物料输送速度主要是由5个方面决定，分别是物料的物理性质、物料的厚度以及电磁振动给料机的振动频率、振幅、及其振动的方向角有关。输送的物料颗粒在电磁振动给料机的振动槽中的垂直向上加速度分量达到G后，以槽体9的速度脱离输送槽，其抛掷的运动过程中只有地球引力的作用，并且物料再次与槽体接触时只会引起塑性冲击，因此水平输送的理论输送速度为2C
16、OT152GNVFM/S（3）980909COT15250029公式中G重力加速度M/2SF激振器振动频率HZ振动方向角N系数。上式中N取09公式中的N是物料的抛掷时间和振荡的周期之比，ASTTNTN与D具有下述隐函数关系222COS22112SIN2NND（4）当D33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794，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
17、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2COT/2MHAGNVMSF（5）98090907081COT152500165/MS上面的公式中10M物料性质速度降低系数取07；H料层厚度降低系数（取08）；A槽体倾角影响速度系数（取1）。32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
18、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。1111121222221222SINSINMXFXFXXKXXFTMXFXFXXKXXFT（6）图4给料机力学模型式中1M,2M质体1、质体2的质量KG；1F,2F质体1、质体2的阻尼系数；F质体1、质体2之间的相对阻尼系数1X、1X、
19、2X、2X、2X、2X分别为质体1、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（）33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11314RAD/S，调谐指数Z09，其动力参数计算如下331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1209MM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。1209MM（7）1210000MM，（8）可
20、以计算出1M4737KG，2M5263KG。332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112211220MXMXFXFX（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。11220FXFX（10）则式9可写成11220MXMX（11）当强迫振动弹性系统满足式10和式11时，易知212121XFMXFM（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。1215AAAMM可得出MMA78901MM
21、A7110212333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1121MM时，惰性中心在2L处。当1021MM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SIN1TMFXMKXMCFX（14）12221111MMFMMFC（15）1212MMMMM（16）可公式213得出1212473752632493101000MMMKGMM（17）式中M计算质量（KG）；C摩擦阻尼力折算系数。334主振弹簧刚度1K不考虑阻尼时，质体1M和2M可以
22、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10KM（RAD/S）代入数据，可计算得222910314249330310/09KMMNMZ（18）式中角频率RAD/S；Z调谐指数；（Z取09）方程SIN1TMFXMKXMCFX的特解为20SINFXTM（19）132222411ZBZ（20）0Z，Z090FCB，B007（21）212ARCTANZBZ（22）由公式（22）得，（23）533901900702ARCTAN12ARCTAN22ZBZ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
23、乘积1MAXFKX（24）将式24代入式20，激振力为22221141ZBZAKAKF（N）（25）238221510303101094007097282957FN式中A相对振幅（M）；Z调谐指数；（Z取09）B衰减系数；B取0071K主振弹簧刚度（NM）。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0/09095，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，
24、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振状态下运行，所需激振力较小，但是阻尼的变动对共振放大系数和振幅的影响更加敏感，机器的运行稳定性就差。因此对大型电磁振动给料机一般取Z09。34电磁学参数的计算前面的设计已经确定了给料机的工作频率、相对振幅、激振力F和相位差角，接下来进行对电磁参数的计算。当槽体的倾角为0时，由于该电磁振动给料机的输送量为30T/H，可得到的一些动力学参数为电磁振动给料机的工作频率每
25、分钟3000次，其相对的振幅为15MM，激振力F的大小为7282957N，位移和力的相位差角的角度大小335，电压380V，工频为50HZ，给料机的外部供电电压是标准的三项交流电，出如下的电磁参数电磁振动给料机采用可控晶闸管半波整流进行供电。激振器的铁芯选择“山”型铁芯，其材料为DW24095硅钢片。（1）确定半波整流的磁极面积2MMDCC26其中公式中S磁极面积M2；F激振力N；1K磁力线边缘效应系数，K111；2K电阻影响系数，K2097；0真空导磁率，70410/HM0B气隙基本磁密，取B010T。计算可得72272829574100042821109710SM15（2）铁芯磁密以及电磁
26、线圈匝数一般来说，铁芯中的磁密由于会有漏磁通的因素，会小于气隙中的磁密。漏磁系数就是铁芯中气隙磁密和磁密的比值。由于铁芯硅钢片在加工中的涂漆的厚度和叠加的压紧程度都不可能完全理想，所以我们计算的时候要考虑到这些方面。铁芯的磁密公式为TBKKBT0430（27）公式（27）中TB0铁芯磁密T；漏磁系数，（取15）3K填充系数，1010513K（取105）叠片压紧系数，9809504K（取095）代入数据，可知TBT504101950051510（3）铁芯的线圈匝数为444VOTUKNFBS28式中K综合影响系数，VK09。匝249230428050415044490380N（4）激磁电流基本电流
27、机器在380V的供电下的瞬时电流，包括直流分量、一次谐波分量和高次谐波分量3个部分组成。NBIM0002（29）770,95177051取MMAM（30）AI381292410410951012730直流分量0COS21IIZ（31）16A848738129533COS27701一次谐波分量021COS21II（32）A88711582533COS770277012二次谐波分量AII8149381292770202（33）总电流有效值22212221IIIIZ（34）A44107814988718487221222（5）电磁线的选择电磁振动器的电磁学采用密度为J15A，依据工作的环境选择绝缘材
28、料。本设计取J15A/2MM，采用“山”形铁芯，则总电流I10744（A）电磁线截面积263715144107MMJISC（35）电磁线直径MMSDC559637144（36）（5）视在功率VAIVSS24082738044107（6）有功功率SIN220VIN（38）W3814772533SIN7703812938022（7）功率因数1736202408273814772COSSSN（39）4结构设计41槽体结构槽体的结构和尺寸对输送物料有很大的影响。对其输送速度、给料质量都有直接的影响，所以为了让电磁振动给料机能够定量、准确、稳定的输送物料，应该尽可能的减小惯性，在保证槽体强度和刚度在正常
29、的范围内，应该减小槽体的质量。411槽体的宽度电磁振动给料机的槽体宽度应该满足MAXBKD公式中K未筛物料的系数，一般取23；MAXD最大输送料的粒度，MM。本论文设计的是沙石，沙石的最大粒度大约在100MM，系数取3。由公式可知槽体的宽度30103BM412槽体的长度H由于物料是被抛掷的，振动的，所以要使物料在停机时不会从槽端流出，所以槽体的最小长度要在052M左右。本论文是远距离的设计，所以每个激振器控制2M左右的距离，因此槽体的长度设计为H8M。413槽体倾角电磁振动给料机的槽体倾角就是槽板和水平面之间的夹角，这个角度的大小直接影响物料输送的速度。因此，槽体安装的角度显得非常重要。当槽体
30、安装的角度向下时，输送物料的速度会明显的变快，有实验可以说明，当10时，物料的输送速度可以提高30左右；15时，速度可以提高60左右。但很显然槽体的倾角不能太大，如果太大，物料就会自流了，这样就会影响输送的速度和精度了，从而使输送量就发生了变化。所以，这个槽体的倾角一般不会超过1015。本文设计的是槽体长度为8米的远距离物料传送，要想稳定的输送物料，其槽体的倾角就要越小越好。而对于向上输送的电磁振动给料机，其最大的槽体倾角不能超过15，对于那些输送物料是球状的物料，则倾角一般为0，因此，本设计主要是输送石沙，槽体倾角的取值0。414槽体的截面积F槽体的输送量一定时，其槽体的截面积为VQF360
31、018公式中F槽体的截面积（2M）；Q输送量（T/H）；物料的充满系数；物料容重（吨/3米）。槽体的面的形状主要是长方形、正方形和圆形断面。正方形和长方形的充满系数为0507之间，圆形断面的充满系数为0406之间。本论文设计其充满系数取05，这样可满足设计需求。查表可以知道沙石的物料容重为每立方米16吨。由公式42DFHBF或公式中B槽体宽度（M）；H槽体高度（M）；D圆形槽体的直径（M）。本论文采用的是长方形槽体设计，查得H012M，可知F015012001842铁芯的设计421铁芯形式的选择目前铁芯的形式主要有三种，分别是U型铁芯、山型铁芯和H型铁芯。其中山型的铁芯构造比较紧凑，结构比较简
32、单，安装也比较方便，但缺点是漏磁，所以现在大部分的山型磁铁都使用比较好的硅钢片材料来弥补漏磁的情况。U型磁铁的漏磁比较少，结构相对也比较简单，但其安装不方便，也不够紧凑。H型铁芯的结构比上面2种复杂，使用和调节很困难，弹簧也不产生变形。因此，合理的选择铁芯的结构可以使加工时间大大降低，综合上面的铁芯的优缺点，本次论文设计选择山型的铁芯来设计激振器。422硅钢片类别的选择硅钢片按照晶粒取向可以分为晶粒取向和晶粒无取向两个类别，按照轧制方式的划分，可以分为热轧和冷轧两大类。按照磁场的性能来看，热轧硅钢片在工作时的磁感应强度仅仅是1012T，短时间的工作制的电磁装置自藕减压启动器中的铁芯的磁感应强度
33、可以达到16T。而冷轧硅钢片的硬度比热轧硅钢片的高，其磁感应强度可以达到1516T，因此，冷轧硅钢片的性能明显好于热轧硅钢片，其的值都高出热轧硅钢片1315倍，一般在电器行业中，冷轧硅钢片被大量的使用，热轧硅钢片慢慢的正在被淘汰。美国从1954年、德国从1963年、英国从1967年就已先19后停止生产热轧硅钢片。从而大量的在冷轧硅钢片上研究，因此无取向的冷轧硅钢片在绝缘方面得到了快速的发展。综合上面热轧和冷轧硅钢片的优缺点和市场，所以本论文设计选用的是冷轧无取向的硅钢片。423硅钢片厚度的选择涡流的磁场会减弱主磁场，铁芯的中部的涡流回路数量最多，因此中心部分的去磁作用最明显，由于边缘的磁通高于
34、中间的磁通，形成了“集肤效应”。薄的硅钢片可以有效地减少涡流，减少集肤效应的影响。硅钢片越薄，效果也就越好。但是薄的硅钢片加工的工艺比较复杂，成本昂贵。在铁芯制造中，硅钢片越薄，加工也越困难，而且硅钢片间绝缘所占尺寸相对增加，叠片系数的下降会造成磁通密度的增高。因此，硅钢片的选择也不宜过薄。目前大多变压器的硅钢片厚度为023050MM。本次设计出于选用厚度为035MM的硅钢片。由第三章电磁参数计算的OTB1504T，选择厚度为035MM，理论密度为2765/GM的GB252188中的DW24095牌号硅钢片。具体尺寸如图（3）所示。424铁芯结构设计铁芯的结构形式有很多，其基本组成相同。芯片、
35、分磁环、铆钉、夹板等四部分组成了铁芯。极面积为00428平方米，我们就可以设定“山”型号的硅钢片中间磁极的宽度为180MM,则通过计算另一边长度为238MM,即“山”型硅钢片中间磁极的横截面尺寸为180238（MM）。硅钢片的厚度是035MM，计算出一共需要680片硅钢片。为保证单位时间内穿过的磁力线相等，取“山”型硅钢片两边磁极的面积为中间磁极面积的一半，因为中间磁极与两边的长度相等，两边磁极的宽度为中间磁极的一半，为90MM。所以“山”型硅钢片两边磁极的横截面尺寸为90218（MM）。前面计算得到线圈匝数为24匝，缠绕方式可定为4层6匝，电磁线的直径为955MM，再加上线圈两侧隔板的宽度，
36、可取中间磁极和两边磁极之间的空隙宽度各为60MM，用于放置线圈。硅钢片高度按DW24095材料高度取240MM。图3铁芯硅钢片20图4铁芯结构图425衔铁的设计衔铁就是运动式的铁芯，和铁芯共同组成了电磁铁。用035MM的硅钢片重叠而成，然后用螺栓固定在联结叉上，但与铁芯保持一定距离的间隙。本论文设计采用的是无取向的冷轧硅钢片，用DW24095用来作为衔铁的材料，此材料和铁芯的材料是一样的。根据前面的计算可以知道，所需要的衔铁要用720块硅钢片组成。根据电磁铁的导磁的面积来设计硅钢片的宽度，从而来保持衔铁和电磁铁的横截面积是大致一样的，这样就构成了一个“回路”，衔铁是要和联结叉配合安装的，所以衔
37、铁的两侧要设计2个侧耳，分别在侧耳上开3个定位的螺孔，此螺孔的大小必须和联结叉的两侧螺孔要大小相同，位置相同。硅钢片的夹紧需要用夹板来实现，通过衔铁两侧的夹板来对衔铁进行固定。衔铁的高度设计为110MM。426联结叉的设计联结叉是一种铸件，与槽体刚性连接在一起，起的作用就是将激振力传给槽体。振动体和槽体的连接就是通过联结叉来实现的。联结叉的叉头位置和槽体的推力板连接在一起，而叉的底座和衔铁连接在一起。因此，联结叉的设计是整个设计中很重要的一个部分。一般的小型的联结叉采用的是HT2040的铸铁件材料，大型的联结叉大多采用的是ZG45材料的铸铁件，本论文设计的选用ZG275485H的材料为壳体材料
38、，这种材料的性能要优越于ZG45铸钢件，但为了设计的需要，确保机械强度和刚度，尽可能的去减少联结叉的重量。联结叉的内部用来放置板弹簧，板弹簧的宽度是选择为120MM的，还是两排并排排列的，因此在联结叉的设计上，其内腔的宽度要比2个板弹簧的宽度和大一些，本设计取联结叉内腔的宽度为280MM，中间留出10MM的距离，内腔的两边各留出15MM的宽度来放置垫板，其余的空间用来放置板弹簧；因为联结叉的叉口是和槽体连在一起的，所以联结叉的叉口尺寸要和推力板是一样的。联结叉的底座两边要开3个用来定位的螺孔，此螺孔的大小和衔铁上的螺孔是一样的，位置也是相同的，用螺栓进行连接，因此加工的过程中要保持螺孔的进的2
39、1精度，安装才能正确。本次论文联结叉设计如图4所示图4联结叉的设计427减震弹簧的确定电磁振动给料机安装在结构或基础上时，应当通过弹性支撑来消除或减少振动产生的惯性力。本论文设计用的弹簧是座式的螺旋弹簧，其比较好的优点是制作成本比较低，加工工艺比较简单，内部的摩擦比较小，在正确的使用下，具有较长的使用寿命。由于粘性阻尼的存在对缓和共振是有效的，而对隔振是不利的。因此，在使用金属弹簧支撑振动机械时，为了防止在启动或停车过程进入共振状态，则需并用阻尼器。小振幅时，使衰减不起作用，而且不干扰隔振。应特别指出，当采用吊式挂式隔振弹簧时，再将弹簧顶紧后，一定要将螺母用销锁住，防止在振动过程中螺母松动脱落
40、造成事故。座式螺旋弹簧由于其结构简，不受环境影响，因而在振动给料机中被广泛使用。43振幅控制的电路设计和给料的控制431振幅电路的控制控制的方式有很多种，目前比较采用的是通过单片机对激振器的振幅进行控制，而振幅的控制就是通过调节晶闸管的控制器来实现的。如图5所示，电磁振动给料机的线圈和晶闸管是接在回路中的，其供电为380V和50HZ的。工作原理是当回路中的交流电压过0时，此时过0触发器就会给单片机的系统发出一22个过0的信号，在经过单片机处理后，对晶闸管发出一个控制信号，这个控制信号经过脉冲变压器的隔离，然后经过驱动电路，将控制信号送到可控硅的控制级，从而控制晶闸管的导通和关闭。图5系统工作图
41、框图6是晶闸管接负载时，电路的电压输出波形。用的是单相半波整流电路。如图所示，在交流电压输入的正半周期时，可控硅两端加以正向电压。在T时刻给晶闸管的控制级给一个触发脉冲，晶闸管导通，负载上的电压此时在交流电压输出的负半周期，此时晶闸管的两端是一个反向的电压，晶闸管截止，其负载输出的电压和电流都断路，处于截止状态，输出为0；显然可以知道只有在输出电压的正半周期内，改变控制级触发的脉冲的输入时刻，其负载输出电压的波形就会随之发生改变，我们这样就控制了负载两端电压的大小。晶闸管的导通有一定的电压，只有超过这个电压才会导通，在这个角度内，晶闸管是不会导通的，这个角度称为控制角，角称为导通角。因此，在给
42、定的周期里，只要改变晶闸管控制角的大小（改变晶闸管的导通时间）就可以改变线圈的平均电流，也就改变了振幅的大小。图6晶闸管接负载时整流输出电压的波形图23432振幅控制的程序程序主要为以下几个方面（1）对振幅数据的采样；（2）对采样的数据进行检测处理；（3）处理后对晶闸管进行信号控制。其程序的过程为程序初始化后，利用单片机的中断处理功能，选择定时器T1。启动A/D转换的时间为在正半周期内，每隔1MS就启动一次A/D转换，将得到的数据与上一次的进行比较，得到较大的存到相应的存储单元。当程序进入到检测的程序后，将三个采样好的数据进行滤波来控制对采样值的干扰。将采样值与设定的最大值进行比较，如果大于最
43、大值，立刻停止输出，并立即报警；如果正常就按PID进行计算，讲计算结果存入存储单元，结果显示在显示器上。查询键盘，无键按下，继续采样。有键按下，转入键程序。当有过零信号时，用INT0中断检测过零信号并同时启动T0计时器用来输出控制信号。当正弦交流电压过零时，过零触发器将一个低电平送至INT0引脚。INT0有效，进入到中断程序。进入INT0中断程序后，关闭INT0中断，将已经计算好的输出值也即算好的PID值从存储单元中取出，给T0赋为初值，启动T0中断。开INT0中断，返回，INT0中断程序结束。当T0中断时，进入T0中断程序。从P13口输出一个高电平并延时一段时间，用以启动晶闸管。启动后，将P
44、13口置为低电平，返回，结束T0中断程序。采用了性价比较好的单片机为主的控制电路，无需外扩程序存储器，解决了单片机外扩存储器线路复杂问题，从而减小了单片机控制电路的体积。在模数转换问题上，采用芯片作为转换接口，不需要外部时钟，并且有较高的转换速度和转换精度，提高了控制电路的精度。在程序设计上，每间隔1MS采样一个数据，保证了采样数据的准确性和有效性在输出控制上，响应INT0中断的同时启动T0中断，提高了系统的输出精度。245全文总结本论文主要是根据电磁振动给料机的结构组成和原理来进行设计，阐述了电磁振动给料机的特点和激振器的组成，根据设计的基本思路和设计要求，重点对电磁振动给料机的一些参数进行
45、设计。从动力系数、振动方向角、物料的抛掷指数、传输速度、振幅等进行了计算，根据相关的设计要求选择合适的参数。在给料机的结构上，主要确定了槽体的长度、截面积、宽度的大小，重点设计了激振器的结构和参数选择。从硅钢片的选择、铁芯的选择、衔铁的设计和联结叉的设计进行了重点设计。最后对电磁振动给料机的控制给出了总体的设计思路。完成本次论文设计任务，进行了长时间准备，在图书馆查阅了许多与本论文设计相关的资料。指导老师李慧也给了很大的帮助，对我疑难的地方进行了精心的答疑，感谢李慧老师在这次论文中的帮助和支持，同事也感谢帮助我的那些同学，才可以顺利的完成次论文的设计。最后，向各位评阅本论文的老师、教授表示真诚
46、的谢意，祝各位身体健康，万事如意。同时也感谢机械工程学院领导的支持。25参考文献【1】王德石，吕志强，电磁振动给料机的研究与制造J，海军工程学院学报，1998。【2】闻邦椿，刘凤翘，振动机械的理论及应用M，北京机械工业出版社，1982。【3】徐永德，性能优越的电磁振动给料机控制器J，山西电子技术，1996。【4】周微，陈白宁，MCS51单片机对电磁振动给料机的控制，沈阳理工大学机械工程，学院，2006。【5】王艳，周辉，电磁振动给料机参数的确定原则，2009。【6】王运池，国内振动给料设备的现状与发展J，煤质技术，2003。【7】黄凤，电磁振动给料机振幅的自适应控制D，河海大学硕士学位论文，2
47、007。【8】刘育，国内煤矿振动给料设备的现状及发展J，煤矿机械，2003。【9】于雷，电磁振动给料机特性分析与仿真控制D，广西大学硕士学位论文，2004。【10】电磁振动给料机编写组，电磁振动给料机M，北京机械工业出版社，1973。【11】张红安，李纬，GZ型电磁振动给料机在铝用炭阳极生产中的应用和维护J，轻金属，2007。【12】潘新民，单片微型计算机实用系统设计M，人民邮电出版社，1992【13】闻邦椿，振动机械的理论及应用，机械工业出版社，1982【14】王积伟，控制工程基础M，北京高等教育出版社，2001【15】张竞寰，振动给料M，北京水利电力出版社,198926THEDESIGNO
48、FTHEELECTROMAGNETICVIBRATIONFEEDEROVERALONGDISTANCEELECTRICALANDMECHANICALTECHNOLOGYEDUCATIONWUJIANHUATEACHERLIHUIABSTRCTTHISDESIGNINTRODUCESTHEDISTANCETHECLASSIFICATIONANDCHARACTERISTICSOFELECTROMAGNETICVIBRATIONFEEDERANDITSCONTROLMODEANDBRIEFLYILLUSTRATESTHEDEVELOPMENTANDAPPLICATIONOFELECTROMAGNETICVIBRATIONFEEDERANDFOCUSONTHEDESIGNSTRUCTUREOFTHEMAINPARAMETERSOFELECTROMAGNETICVIBRATINGFEEDER,FROMMECHANICALINDEX,INDEXOFVIBRATION,MEC
