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电磁振动给料机原理

发布时间:2023-11-17 06:53:57 作者: okooo手机官网下载
案例介绍

  (1) 调整激振电压以实现电磁振动给料机物料输送速度的调整,在原理上和实用上是合理可行的。

  (2) 电磁振动给料机通过改变激振电压和改变送料截面实现变速给料是合理可行的。

  式中 m——折算质量 ω0——系统固有角频率,rΒιβλιοθήκη Baidud/s

  但此式计算很繁琐,已将此式计算后绘制成曲线中直接查出近似值,设计时较为方便。根据电磁振动给料机基本理论公式,物料输送速度可由式(3)或式(4)计算

  式中 η——修正系数,不同物料在输料槽中输送,具有不一样的η值,由试验求得

  图2中yG为物料垂直位移,yR为槽体的垂直位移,ts为物料开始被抛起的时间,ta为物料落回到

  槽体的时间。在式(2)得到满足的ts瞬间,物料被抛起并在水平分量Nx的作用下沿抛物线轨迹向前运动,在ta瞬间落回到槽体,然后在ts1/f的瞬间又被抛掷。ta-ts为物料空中运动时间,它可以跨越一个或几个槽体振动周期。令p为物料运动周期与槽体振动周期的比值,物料的运动周期为(p)/(f)(p为正整数)。令np为抛掷时间与槽体振动周期之比(称为跳跃系数),则有(ta-ts)f=np。理论推导能得出T、np之间的关系式

  定量电子秤的给料有4种方式:电磁振动给料、自重落料、螺旋输送给料、皮带输送给料。电磁振动给料输送平稳可靠,便于电脑联控,在中小型定量电子秤中应用最广。一般的做法是用两套电振给料机分别完成粗、精给料,以达到电子秤对称量速度与精度的要求。这两套给料机有并排平列及上下叠列两种方式。平列式占据较大空间,同时会形成称量斗偏重而影响精度;叠列式占据空间更大,有时还需另配备一套给料机,为该两套给料机供料,所以结构更复杂。如果一套电振给料机能分别、先后完成粗、精给料过程,则既可简化结构、缩小体积、减少相关成本,又可减小因称量斗偏重所产生的误差。为此,要求该给料机必须能变速给料。为实现这个设想,电磁振动给料机应做到两点,一是物料输送速度能改变,二是给料槽送料截面能改变。后者在结构上、动作上都不难实现;前者的实现涉及电磁振动给料机的基础原理,必须先从理论上探索其合理性与可行性。

  一套电磁振动给料机分别、先后完成粗、精给料过程,这就要求该给料机在工作中至少有两种给料量的工作状态可供切换。为此要求该给料机给料槽的截面能调整(即改变给料层厚度),同时物料输送速度也应能调整。

  式中a1——槽体沿S方向的振幅,m f——振动频率,Hz t——时间,s

  在物料颗粒随槽体一同运动的阶段,物料颗粒的位移、速度及加速度与槽体是一致的,所以槽体对物料颗粒作用力的垂直分量与水平分量分别为

  令K=4π2f2a1/g,T=Ksinβ。其中,K称为机械指数,T称为抛掷指数。

  5 闻邦春,刘凤翘.机械振动的理论及应用.北京:机械工业出版社,1982.

  DSCZ-4种子定量电子秤是种子计量包装线中关键设备。该系统给料机按粗给料的给料速度和料层厚度设计它的基本信息参数,然后根据精给料的要求,计算精给料时的给料速度和料层厚度,再根据前节的探讨,大体计算精给料时的电源电压。

  当给料机既定,除a1、U以外,所有参数均为常量。由式(9)可见,U与 成正比。而由式(4)可见,物料输送速度Vcp与 也成正比。所以,物料输送速度Vcp与交流电源电压U成正比。由此可见,调整交流电源电压就可以实现对物料输送速度Vcp的调整。

  由式(3)、(4)可见,输送速度受f、a1共同制约,而f、a1又通过 相互关联。由此可见,改变电振给料机的频率或振幅,或者二者同时改变,是实现改变送料速度的途径。

  图2 槽体与物料的垂直位移与槽体的垂直加速度曲线,此时仅能满足Ny-G=0的临界条件。它的意义是物料刚被抛起,就立即原位落回槽体,实际上仍不能作抛掷运动。

  1 机械工程手册、电机工程手册编辑委员会编辑组.机械工程手册(4卷第21篇第2、7章).北京:机械工业出版社,1982.

  2 清华大学力学系 编.机械振动(上册第2、3章).北京:机械工业出版社,1980.

  3 [美]谢 F S,摩尔 I Z,享克 R T 等著.机械振动——理论及应用.沈文均,张景绘 译.北京:国防工业出版社,1984.

  电磁振动给料机是一个双质点强迫振动系统,图5是它的结构简图,它的结构经过简化可以看作是一个双自由度的双质点强迫振动系统。图6是该系统运动原理图。图6中m1称为前质量,包括图5中的给料槽、联接叉、衔铁及给料槽中料重的20%;m2为后质量,它包括基座、电磁铁等;板弹簧的质量一般分摊于m1和m2。系统的工作是利用机械共振的原理,以较小的功率消耗,产生较大的机械效能。根据双质点振动系统强迫振动的运动学与动力学的研究,这两个质点的振幅与它们各自的质量成反比,即有m1/m2=a2/a1,根据振动力学进一步推导可以论证(本文从略),这种双质点振动系统的强迫振动的固有频率能简化成一个折算质量为m、弹簧刚度为k的单质点强迫振动系统的固有频率来计算,如图7所示。这个系统的两个重要参数计算方式如下

  式中 n——阻尼系数, h——与速度成正比的阻力系数,h=rc

  图8 动力系数λ和调谐值Z的关系曲线是λ、Z的函数曲线能得出以下结论:

  动力系数λ的意义就是双质点振动系统在激振力F作用下的相对振幅A与主弹簧在F力下的静变形Xst之比,即λ=A/Xst。由图8可看出,在近共振区工作时(ω/ω0≈1) ,动力系数总是大于1,即λ=A/Xst1。电磁振动给料机利用这种机械共振原理,以较小的激振力得到所需的相对振幅。为了能够更好的保证系统工作的稳定性,工作点选在Z=ω/ω0略小于1的位置(一般在左右)。

  (3) 用一套变速给料的电磁振动给料机为定量电子秤给料,可以分别、先后完成粗、精两个给料过程,从而使给料机构结构简化,缩小了体积,降低了成本,同时减小了因称量斗偏重所产生的误差。

  在电磁力的作用下,给料槽的槽体沿S方向作简谐振动,见图1。β为振动角,G为物料颗粒的重力,Ny和Nx分别为槽体对物料颗粒作用力的垂直分量和水平分量。槽体的位移、速度与加速度分别为

  给料槽截面调整不难实现。图9是一套控料机构的结构简图。控料电磁铁的电源由电子秤执行电脑控制其通断,粗、精给料分别对应控料板大小两种不同开度,完全由执行电脑控制。这样一套控料机构既简单可靠,又容易由电脑准确联控。

  由前所述,物料输送速度与激振频率f成反比,与给料槽的振幅a1平方根成正比。f改变导致振动系统调谐值Z的改变,从而工作偏离共振区,降低工作效能或工作稳定性变差。所以只有调整给料槽单振幅a1来调整物料输送速度才是切实可行的。

  ε——力与位移的相位角 Xst——在力F的作用下,振动系统弹簧的最大静变形

  由机械振动学可知,有阻尼的单自由度强迫振动系统中,其动力系数λ与调谐值Z及衰减系数b之间有如下关系

  计算得,Vcp= s。则由式(3)可得np=。由图4查得,当np=时,T= 。由T=Ksinβ,得K=(粗给料时取K=)。

  下面详细阐述通过调整给料槽单振幅a1来调整物料输送速度的有关问题与实现途径。

  a1是振动系统前质量m1的单振幅,它与后质量m2的单振幅a2的关系为:a1/a2=m2/m1。又如前所述,动力系数λ=A/Xst,Xst为在激振力F的作用下弹簧的最大静变形,所以Xst=F/k,因此就有λ=Ak/F和F=Ak/λ。将式(5)代入F=Ak/λ式,则有

  取np=,以稻种为计算物料,取η=。根据式(3)求出粗给料的输送速度为Vcp=s。

  精给料需保证在规定的时间内,补足剩余的称量值,这里精度要求是第一步是要保证的。根据DSCZ-4定量电子称的主控电脑的采样速度和称量精度要求,精给料时的给料量在2s之内,不大于。以稻种为例,精给料时给料槽开度(即料层厚度)取为宜。这时输送速度能由下式计算

  【摘要】 通过对电磁振动给料机基本工作原理的理论分析,论述了定量电子秤电磁振动给料机变速给料的原理并导出变速给料的实用方法,同时还简要介绍了DSCZ-4型种子定量电子秤应用该原理与方法实现变速给料的试验结果,证实了用一套电磁振动给料机通过变速给料分别、先后完成定量电子秤要求的粗、精两个给料过程的合理性与可行性,以及采用这种变速给料的方式与机构具有结构相对比较简单、体积小、成本较低和称量斗偏重小等方面的优越性。