白肋松散筒出料振槽改造方案.doc

白肋松散筒出料振槽改造方案白肋松散筒出料振槽（SY111）为昆船ZGHY444型振动输送机。振槽工作频率为360次/分，功率为2.1Kw。在此频率下设备存在较严重的扑料问题，对物料造成浪费噪音较大，观察发现振槽铺料较薄说明在保证物料流量的前提下振槽频率可以降低，从而达到降低设备噪音、降低设备能耗、减少轴承磨损的目的。以下通过实验与理论的验证，提出了合理、易行的改造方案ZGHY444型振动输送机介绍：ZGHY444型振动输送主要由槽体、平衡体、机架、摇杆组件、传动组件、支腿、连杆座等组成。结构示意图见图1图11、传动原理传动组件的作用是由电机通过窄V带驱动传动轴旋转，通过偏心连杆机构使槽体振动。参振部件由槽体和平衡体构成，工作时，平衡体与槽体作同步反向的近似简谐振动时，通过平衡体相互平衡和缓冲块的作用，基本消除了机架的振动，从而使输送机在工作过程中运转平稳，降低设备的噪声。（图2）图2 振槽传动原理降低振动频率可行性分析：1、计算抛掷指数：由振动输送机的构造与原理我们可知振动输送机的运动是由偏心轴的连续旋转带动连杆作往复运动，通过振臂是槽体沿规定的运动方向做近似于直线的往复振动。槽体的振动是由偏心轮传动的，相当于曲柄连杆机构，其连杆端运动轨迹为一简谐运动，因此，由其带动的槽体运动也是简谐运动。其运动方程为简谐运动方程 （1-1）式中：槽体的振幅，米;振动角频率，弧度/秒；t 振动时间，秒。我们取槽底方向为x轴，垂直于槽底的方向为y轴，则物料在x与y两轴所组成的坐标系内运动，其在x和y方向的分位移、分速度、分加速度可通过对式（1-1）求导得到。图3则在槽体工作时，代入分加速度方程，槽体中物料的受力状态可由平衡方程式表示为： （1-2）式中：m 物料的质量，千克；G 物料的重量，牛顿；槽底与水平面的夹角，度；N 槽底对物料的法向反力，牛顿；F 槽底对物料的摩擦力，牛顿；f 物料对槽体的摩擦系数。物料离开槽底开始抛掷运动的条件为，物料的惯性力的法向分力与重力对槽底法向的反力相等，则根据此条件联立式（1-3）得到物料起跳条件方程。 （1-3）开始起跳的时间，秒。令，则起跳时的相位角为在此引入抛掷指数m令 （1-4）则 （1-5）由式（1-5）知：只有当时物料开始抛掷运动，当槽体的振动相位角与物料开始起跳的相位角一致时，物料开始离开槽体，并进行斜抛运动，在（跳止角）后落下，待一个周期后，即时，物料再次被抛起，如此循环实现物料的抛掷输送。绘制物料位移曲线如下。图4 物料位移曲线分析图可知顺利完成抛掷输送循环的必要条件为跳跃角（）与之比即跳跃系数应满足 （1-6）因此通过m与的关系我们可知，振动输送机的抛掷指数m应在1.53.3之间选取。整理式（1-5）有 （1-7）通过测量我们得到振动输送机的参数为：参数50mm电机工作在50Hz频率下转数为720r/min，带轮减速比为0.5，即n=360 r/min。将转数n=360 r/min代入式（1-7）得：m=32、降频可行性理论验证及实验现对将振槽频率降低25%的可行性进行理论验证。考虑将振槽频率调节为原频率的75%，即n=270 r/min。将转数n=270 r/min代入式（1-7）得：m=1.7可见m仍处在合理的选取范围（1.53.3）之间。另外跳跃系数直接反应振槽的输送效率，通过抛掷指数m与跳跃系数的关系图我们可以看出：图 5 抛掷指数m与跳跃系数关系图抛掷指数m31.7跳跃系数0.950.7即比较将m降至1.7后跳跃系数并未出现严重的衰减。2.1、物料输送速度的计算：物料的输送速度还受到物料物理性质、槽体倾角、料层厚度及物料抛掷指数4个系数的影响，因此物料的实际输送速度可按下式计算： （1-8）其中物料物理性质影响系数，料层厚度影响系数，槽体倾角影响系数，物料抛掷指数影响系数。查阅资料得：系数10.910.9代入式（1-8）得：1.6m/s即将振槽频率降低25%后物料输送速度的理论计算值为1.6m/s。2.2、验算振槽生产能力：验算依据为：在一定的生产能力G的情况下物料厚度应不超过槽体高度的0.8。振槽输送能力可按下式进行计算 （1-9）其中h物料厚度，米；B物料宽度，米；物料输送速度，米/秒；物料密度，千克/米3根据实际生产数据参数BG0.6452100代入式（1-9）得h=0.135m振槽高度为200mm，达到振槽的0.67。由此我们可以确定将振槽频率降低25%后振槽的生产能力可以满足实际生产需要。2.3、功耗计算：振槽在使用中的平均功率为 （1-10）改造后设备转速降为原转速的75%，即降为75%，其他参数均无改变。分析式（1-10）可知振槽降频后功耗也会降为原设计的75%。经过测量在载料运行时电机工作电流为5.6A，在380V的工作电压下，功率为：W=IU (1-11)即振槽的功率为2.1Kw，估算降频后得功率为1.6Kw2.4、降频实验：实验方法为，将电机工作频率降低至75%即37Hz，使n=270 r/min。进行实验，振槽在工作过程中噪音明显减小且可以稳定的保证物料输送，满足实际生产需要。 白肋松散筒出料振槽（SY111）改进方案：3.1、改进方案确定：通过探究，我们认为可以通过机械改造的方法达到振槽降频的目的。在这里作为改造项目我们并不对振槽传动进行重新设计，而是在原带传动设计的基础上改变其传动比。振槽带传动示意图如下：图 6 振槽带传动示意图设备原始传动比为1：2，根据改进要求我们需要将传动比调整至3：8。则有两种改进方案：方案一、增大大带轮直径25%。方案二、减小小带轮直径25%。现对两方案进行比较：（1）带速：因 带速=小带轮直径小带轮转速，所以方案一不会改变带速，方案二会使带速降低25%，带速的降低会减少单位时间内的V带循环次数，有利于V带传动的疲劳强度和寿命。（2）V带有效拉力：V带有效拉力可根据下式求得： （1-12）可见，方案一可以在功率降低25%的情况下降低V带有效拉力25%，方案二因功率及带速均降低25%则使V带有效拉力基本保持不变。（3）带轮包角：包角可由下式得到： （1-13）通过比例关系可知相较两种方案，减小小带轮可以获得较大的包角，较大的包角可以提供更大的有效摩擦，有利于带的寿命、减小打滑的可能。（4）方案实施：对大带轮的更改会对中心距、基准带长造成较大影响，大带轮对加工和安装也有更高的要求,且经测量发现现有机架结构无法满足安装大带轮所需的空间。综上4点，减小小带轮直径的方案具有，有利于带传动寿命及改进方便的优点，所以我们决定采用减小小带轮直径的方法来对振槽降频。3.2、带传动设计：因额定功率降低以及保留大带轮，所以在此不重新进行V带的选型及带速验算，设计由小带轮设计开始。原设计参数经测量得：参数大带轮直径小带轮直径加速比iV带中心距aV带张紧调节量250mm125mm0.5SPA1907 4条650mm25mm1）、计算小带轮基准直径：由计算，其中i=0.375，得小带轮直径=94mm根据普通V带轮基准直径系列表圆整有=95mm2）、确定中心距a，并选择V带的基准长度首先初定中心距。初定中心距的范围是： （1-14）计算知我们保留原设中心距为650mm。计算相应带长。 （1-15）将参数代入后得：带的基准长度根据由V带的基准长度系列表选取得：V带选用：SPA18573.3、带轮设计：考虑原设计带