變頻振動落砂機雙質體和單質體關于生產(chǎn)效率問題
作者：史克平 來源：新鄉(xiāng)宏達技術部 2014-07-14 瀏覽量：1418
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關于生產(chǎn)效率問題
關于生產(chǎn)效率問題
雙質體振動落砂機有共振和非共振2種工作狀態(tài)。根據(jù)筆者的實驗研究，認為當雙質體振動落砂設備在非共振狀態(tài)運行時，生產(chǎn)效率明顯低于單質體，但當進入共振狀態(tài)時，生產(chǎn)效率明顯高于單質體。還有，雙質體振動落砂機在共振狀態(tài)下運行，電機功率僅需單質體的30％。再有，單質體對于20噸以下的小噸位負載還能湊合使用，對于20噸以上的大噸位就不堪勝任，共振態(tài)雙質體振動落砂機則額定負載越大比較優(yōu)勢越明顯。在節(jié)能高效大噸位的市場需求面前，共振態(tài)雙質體振動落砂機應該得到青睞。
研制共振態(tài)雙質體振動落砂機，必須認識到雙質體振動落砂機的工作特性具有以下2個顯著特點：(1)負載和落砂機臺面的重量比特別大。負載和落砂機臺面的重量比一般為2．O左右；(2)負載的變化范圍特別大。振動落砂機屬于間歇作業(yè)設備，負載的變化范圍是0到額定負載之間。
由于存在上述這兩個工作特性，研制共振態(tài)雙質體振動落砂機必須解決以下2個問題：(1)在空載運行時的振幅穩(wěn)定性問題。振動機械在共振狀態(tài)運行，振幅對阻尼的變化很敏感。負載的變化意味著阻尼的變化，空載時，振動落砂機阻尼很小，若不采取必要的技術措施，振幅將極不穩(wěn)定，理論分析表明，當阻尼接近0時，振幅趨向無窮大；(2)負載變化時共振狀態(tài)的穩(wěn)定性問題。負載變化導致結合質量和阻尼發(fā)生變化，導致落砂機固有頻率被改變，如果結合質量和阻尼變化引起固有頻率改變值比較大，雙質體振動落砂機就不能保持穩(wěn)定的共振狀態(tài)。
到目前為止，主要有3種類型的雙質體振動落砂機面市：(1)采用差動彈簧結構的雙質體振動落砂機(以下簡稱差動彈簧落砂機)；(2)采用既可拉伸又可壓縮的彈簧作主振彈簧的雙質體振動落砂機(以下簡稱拉壓彈簧落砂機)：(3)采用變頻控制的雙質體振動落砂機(以下簡稱變頻落砂機)。
在上述3種落砂機中，差動彈簧落砂機面市較早，市場占有率較高，已成為雙質體振動落砂機的代表產(chǎn)品。差動彈簧落砂機結構可參閱《鑄造設備選用手冊》。差動彈簧落砂機的特征是差動彈簧組。差動彈簧組由數(shù)十根差動彈簧并聯(lián)而成。差動彈簧的結構是在1根螺桿上套2個彈簧，2個彈簧之間用1個套筒擋圈隔開，套筒擋圈和落砂機工作臺面固結。差動彈簧垂直放置，套筒擋圈下部的彈簧起主振彈簧作用，套筒擋圈上部的彈簧起阻尼彈簧作用。采用差動彈簧組的目的是控制主振彈簧的振幅，其作用機理可被描述為：主振彈簧變形量和載荷大小有關，載荷小，主振彈簧占用較大的螺栓長度，在螺栓定位長度不變的情況下，
擠占阻尼彈簧長度空間，使阻尼彈簧承壓并產(chǎn)生較大的阻礙主振彈簧繼續(xù)伸長的阻力；當載荷大時，主振彈簧占用較小的螺栓長度，阻尼彈簧產(chǎn)生較小的阻礙主振彈簧繼續(xù)伸長的阻力。阻尼彈簧隨載荷大小的變化而變化的阻力控制和穩(wěn)定工作臺面的振幅。差動彈簧落砂機很難成為共振態(tài)雙質體振動落砂機，原因是：(1)設計共振態(tài)雙質體振動落砂機必須計算落砂機的固有頻率，固有頻率和差動彈簧的剛度及阻尼有關，而差動彈簧的剛度和阻尼又和螺栓螺母的預緊力有關，因此，固有頻率計算有難度，現(xiàn)場調試也有難度；(2)差動彈簧在套筒擋圈處有碰撞現(xiàn)象，如進入共振狀態(tài)，碰撞現(xiàn)象將更嚴重；(3)差動彈簧控制的是主振彈簧的振幅，隔振彈簧不在控制范圍內，用matlab仿真可以顯示，在共振情況下，在阻尼很小時(相當于空載情況)，主振彈簧的振幅趨向無窮大，隔振彈簧的振幅也趨向無窮大。由于上述3個方面的原因，差動彈簧落砂機一般不被設計成為共振態(tài)落砂機。
拉壓彈簧落砂機是差動彈簧落砂機的改進型。拉壓彈簧替代差動彈簧有2點好處：(1)拉壓彈簧具有確定的剛度值，使固有頻率計算很方便，調試也很方便；(2)拉壓彈簧上下端面被螺栓緊固，消除了撞擊想象。拉壓彈簧控制和穩(wěn)定振幅的機理可被描述為：拉壓彈簧在高度方向存在振幅平衡位置和拉壓特性轉換位置，當工作臺面在慣性作用下進入主振彈簧拉力區(qū)，主振彈簧的拉力阻礙工作臺面繼續(xù)向上位移。拉壓彈簧落砂機可被設計成為近共振態(tài)落砂機，其落砂效果和節(jié)電效果明顯優(yōu)于差動彈簧落砂機。需要指出的是，拉壓彈簧落砂機還不能成為完整意義上的共振態(tài)落砂機，因為負載變化導致結合質量和阻尼發(fā)生變化，導
致落砂機固有頻率被改變，即使拉壓彈簧落砂機被設計成為共振態(tài)落砂機，共振狀態(tài)也不能被保持。
變頻落砂機是拉壓彈簧落砂機的改進型。在拉壓彈簧落砂機上增加振幅測量測控系統(tǒng)和振動電機變頻器就被升級成為變頻落砂機。變頻落砂機的運行機理是：用振幅測量儀對工作臺面進行振幅實時測量，當振幅偏大時，改變電機轉速，使電機轉速偏離振動落砂機主振型固有頻率，使振幅變小；當振幅偏小時，改變電機轉速，使電機轉速接近振動落砂機主振型固有頻率，電機轉速接近振動落砂機主振型固有頻率將使落砂機的振幅變大。變頻落砂機是共振態(tài)落砂機，落砂效果和節(jié)電效果可以達到理想化的水平。但是，變頻落砂機大幅度增加制造成本，增加機器的復雜性，增加維修保養(yǎng)的技術難度。