振动给料机的研究与发展趋势
国内振动给料设备的发展及现状
国内振动给料设备的发展及现状国内振动给料设备的发展及现状鹤壁市煤化机械有限责任公司高级工程师鹤壁市煤化机械有限责任公司高级工程师 王运池王运池1 1、、前言前言机械振动式给料机是给料设备中常用的一种机械振动式给料机是给料设备中常用的一种机械振动式给料机是给料设备中常用的一种。
它广泛应用在冶金它广泛应用在冶金、、矿山矿山、、煤炭煤炭、、电力、化工化工、、建材建材、、轻工和粮食等行业中轻工和粮食等行业中，，与其他设备配套实现给料与其他设备配套实现给料、、喂料喂料、、配料配料、、定量包装和流程自动化作业包装和流程自动化作业。
在国内冶金矿山生产中主要是选用在溜井放矿在国内冶金矿山生产中主要是选用在溜井放矿、、转载装车转载装车、、选矿破碎给料作业矿破碎给料作业。
煤矿生产中主要应用在井下转载煤矿生产中主要应用在井下转载，，箕斗下转载箕斗下转载，，原煤仓下配煤原煤仓下配煤、、精煤仓下装车仓下装车、、洗选机均匀给料等作业洗选机均匀给料等作业。
电力行业主要配置在筹煤仓下转载配煤系统电力行业主要配置在筹煤仓下转载配煤系统，，给料机在不同行业机在不同行业、、不同作业场合对设备的性能都会有不同的要求不同作业场合对设备的性能都会有不同的要求。
2 2、、我国振动给料设备的原理及发展经历和现状我国振动给料设备的原理及发展经历和现状20世纪50年代初年代初，，矿井系列给料设备主要依赖机械式往复给料机矿井系列给料设备主要依赖机械式往复给料机，，该机型结构简单，动力消耗比较大动力消耗比较大，，设备比较笨重设备比较笨重。
其原理是由连杆及偏心轴传动往复作业其原理是由连杆及偏心轴传动往复作业，，处理量小且成间按成堆式给料不均匀小且成间按成堆式给料不均匀，，但该机维修量小但该机维修量小、、耐用耐用，，布置所需高度低布置所需高度低，，对物料的粒度组成度组成、、外在水分物理性质等要求不严格外在水分物理性质等要求不严格。
故而广泛运用在各类矿井生产中故而广泛运用在各类矿井生产中，，特别是煤矿井下矿井下，，直到今天用在恶劣条件下其适用性仍深受使用单位的好评直到今天用在恶劣条件下其适用性仍深受使用单位的好评。
振动给料机的应用与发展
振动给料机的应用与发展固体物料卸料时常发生堵塞、起拱、落料不畅、不均等现象,危害极大,轻者引起原料系统能力下降,重者引起可燃固体自燃,甚至爆炸。
目前国内储仓结构形式基本相同,有圆柱形、双曲线形,下部呈方椎、圆锥等,物料自上而下靠自重下落。
下落物料由于在锥形容器内流动,故越向下流动,截面积越小,对物料本身就形成挤压,增加摩擦力,这是造成堵塞的主要原因。
另外物料的水分含量粗细度比,温度变化,物料在容器内存放的时间长,容器壁与物料摩擦系数增大也是堵塞的原因。
本文介绍的活化振动给料机采用大开口设计,工作时对物料具有振动捣松作用,可有效预防物料堵塞。
1、活化振动给料机结构原理活化振动给料机由激振器、槽体、漏斗等部分组成,其振动系统采用近(或亚)共振的振动原理设计,利用Malab仿真技术研发的新一代给料产品,工作时,振动电机(一级振动源)带动一个较小的槽形物体振动(二级振动体),再通过弹簧组合带动给料机主体振动(三级振动体),这样就能利用较小的振动源通过级级放大和反馈放大生产较大的激振力,驱动给煤机本体振动,也就是近(亚)共振双质体振动。
活化振动给料机主体与料仓、筒仓或卸料斗有机连接在一起,其与料仓、筒仓或卸料斗的接口面积要远远大于叶轮给料机、带式给料机以及环式给料机等其他形式,如500t/h出力活化振动给料机的上口面积为2.1m×2.1m,1000t/h出力活化给煤机的上口面积为 2.45m×2.45m,这样可使筒仓最小收缩截面大大增加,避免或减小筒仓起拱的可能性。
活化振动给料机落料溜槽采用曲线结构设计,落料畅通,落料口开口朝下正对输送皮带。
工作时,本体的振动通过活化锥高效地传递到无聊的顶部,振动力产生的扰动能量使物料松动并下落,自动滑落到皮带,由皮带转运到其他地方。
由于给料机下料口是开口的,物料在被振松的同时会自动下落,因此振动时物料不会越振越实,在给料机内的物料下落的同时,给料机上部的物料由于重力的作用和给料机的振动疏松作用会自动滑落到给料机内,通过给料机两侧的曲线槽被传输到下部出口,从而保证物料的连续下落对中给料。
电磁振动给料机的发展与控制方式探讨
电磁振动给料机的发展与控制方式探讨摘要：本文主要围绕着电磁振动给料机，分析了电磁振动给料机当下的发展现状，并分析了电磁振动给料机的一些比较重要的控制方式，以期可以促进电磁振动给料机的科学发展。
关键词：电磁振动给料机；发展；控制一、前言电磁振动式给料机具有高效、使用方便、经济的特点，已经被广泛的使用在矿山、煤炭、建材等等众多行业，随着我国科技的发展，电磁振动式给料机也必须要不断的改进，提高其使用效果。
二、电磁振动给料机现状1、市场上常用的两种电磁振动给料机GZ系列电磁振动给料机是一种新的进料装置的类型，用于块状，粒状，粉状物料从贮料仓或定量、均匀、连续地注入装置。
广泛应用于水泥，采矿，冶金，煤炭，化工，陶瓷，食品，电力，和其他工矿企业。
本系列电磁振动给料机具有体积小，噪声低，重量轻，工作频率高，功耗小，可用于自动控制的过程，实现生产过程自动化。
无级调整定量，在额定电压下，频繁启动和连续操作的振幅，易于安装和维护等。
其型号意义如图1。
图1GZ系列电磁振动给料机型号及意义DZ系列振动给料机是一种新型节能的通用给料设备。
它使用一种新型的振动电机励磁源，具有结构简单、紧凑，方便使用和维护、连续均匀给料，料槽磨损小，使用寿命长等优点，常与振动输送机，斗式提升机、振动筛、破碎机等，用于自动形成，定量包装，自动控制工艺流程，应用于冶金、煤炭、化工、建材、陶瓷、精密机械、食品和其他失业。
它的工作原理和结构特点:DZ系列振动给料机是使用新型振动电机驱动，使机体沿槽体方向定期直线往复振动达到均匀、定量给料。
他们是由给料的料槽、振动电机、减震装置组成其结构原理图如图2。
图2DZ系列电机振动给料机结构原理图2、GZV系列微型电磁振动给料机GZV微型电磁振动给料机广泛用于轻工、化工、食品加工、商等，用于粉、粒状材料供应，成分和定量自动包装生产过程，可以实现集中控制和自动控制。
相比其他形式给料机，体积小，重量轻，结构简单，节能，可无级调节给料量。
国内煤矿振动给料设备的现状及发展
国内煤矿振动给料设备的现状及发展【摘要】振动给料设备是在生产过程中将物料连续定时的喂送到指定的受料设备中，完成煤矿企业生产的需要，实现了生产过程自动化，减少了工人劳动强度，在煤矿企业中得到广泛应用。
但由于其受国内经济水平的影响，给料设备还存在着较多的缺陷与不足，要满足现代化煤矿企业的高速发展以及高效生产的要求还需要有待改进和完善。
【关键词】煤矿企业振动给料设备现状发展趋势1 前言20世纪80年代末90年代初，根据现场使用需要，各种新型振动给料机应运而生。
芬兰Roxon公司（前称kone工程公司）设计制造了一种将重型板式喂料机与筛分机有效结合在一起的、结构形式新颖的棒条振动给料机，具有筛分、输送双功能，适用于选矿、建材和化学等工业部门，特别适用于黑色、有色金属矿石、建筑石料粗碎前的给料；意大利ORU公司生产的用于现场制备混凝土Autoforcula1040型等混凝土搅拌站，采用了以电机为动力的篦形振动给料机，该种给料机用于凝土搅拌站水泥的给料；机电部济南铸造锻压机械研究所制造了一种多层槽振动给料机，将槽体分成上、下两层或多层空间，可提高料槽工作面对物料的速度传递效率，提高生产率。
2 我国煤矿振动给料设备的发展现状振动给料机是指在生产过程中把块状、颗粒状的物料从贮料仓连续定时的送到指定的装置中去，并对物料进行粗筛分，广泛应用在煤矿生产中，以及联合筛分设备中。
由于我国制造业整体水平较其他国家落后，经济水平较低，振动给料设备起步较晚，发展迟缓，而且我国振动给料机的性能特点和工作质量与国际水平相比，有着一定的差距。
我国振动给料机的性能以及其耐用性、自身处理能力、自动化控制技术、环保技术和人性化设计等方面都有待改进。
随着我国经济水平的不断提高，以及国家有关政策的大力支持，我国振动给料机也在快速的发展，技术水平也在不断的提高。
随着国内生产技术的不断上升，电磁式振动给料机已在煤矿企业普遍应用，但由于其设备体积小、效率较低、结果复杂、故障率高等还存在着一定的缺陷。
振动给料机的基本知识
振动给料机的基本知识振动给料机是一种重要的工业自动化设备，在工业生产过程中起到了至关重要的作用。
它可以将各种物料以恒定的速度和方式运输、输送到目标地点，承担着物料输送系统中不可或缺的角色。
下面本文将详细介绍振动给料机的基本知识和工作原理。
一、振动给料机的主要结构组成及作用振动给料机的主要结构组成包括：振动马达、振动器、机体、双重弹簧支撑系统等。
其中振动马达为主要动力源，它通过振动器将振动力传递到机体，从而带动机体产生有规律的振动。
双重弹簧支撑系统可以使机体在振动时保持稳定，避免机体过度晃动影响正常工作。
振动给料机的主要作用是：将各种物料从料斗中运输到输送管道、送料机、包装机等处，实现材料在生产过程中的连续输送。
具体来讲，振动给料机主要有如下的作用：1、提高生产效率振动给料机在生产线上仅需要一名操作工，即可将物料输送到预定的目的地，无需人工操作，节省了大量的人工和时间，提高了生产效率。
2、保证生产安全振动给料机具有一定的自我保护功能，在工作时，可以自动停机，防止由于过载、过热等问题导致设备故障，保证了生产的安全性。
3、提高物料利用率振动给料机可以精确控制物料的输送速度和数量，有效地避免了物料浪费，提高了物料的利用率。
二、振动给料机的工作原理振动给料机主要通过其振动马达产生的振动力，将物料从料斗中运送到输送管道、包装机等处。
其工作原理如下：1、振动马达通过振动器将振动力传递到机体。
2、机体在被振动的同时，使放置于上面的物料也产生同步振动。
3、根据物料的性质和要求，通过调节振动马达的振动频率、振幅等参数，可以实现对物料的精确控制和可靠输送。
三、振动给料机的维护和保养振动给料机是工业生产线上不可或缺的关键设备，其正常运行对于保证生产线的正常运转至关重要。
因此，在振动给料机的使用过程中，需要注意以下几点维护和保养：1、定期清理机器内部的物料残留，进一步保证物料的清洁度和生产卫生。
2、经常检查机器的连接、安装和传动部分，确保连接牢固，没有松动和磨损等问题。
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振动给料机的研究与发展趋势振动给料机是一种广泛应用的给料设备, 先后经历了电磁振动、电机振动、机械振动的发展过程。
广泛应用在冶金、煤炭、电力、化工、建材、轻工和粮食等行业中, 与其他设备配套, 实现给料、喂料、配料、定量包装和流程自动化作业。
在冶金矿山, 主要用在溜井放矿、转载装车、选矿破碎给料作业; 在煤矿, 主要用在井下转载, 箕斗下转载, 原煤仓下配煤、精煤仓下装车和洗选机均匀给料等作业; 包装行业, 主要用于定量包装秤给料机构和定量包装系统; 在水泥生产中, 用于混凝土搅拌站水泥的给料; 在化工行业, 主要用于为化肥生产定量给料。
本文只对振动给料机的发展历程、应用效果, 特别是研究现状等方面加以综述, 并对振动给料机的研究发展趋势提出自己的看法。
1、振动给料机的发展沿革20世纪 50年代初, 由连杆及偏心轴传动的K型机械式往复给料机广泛运用在矿井生产中,特别是煤矿井下。
该机型结构简单, 动力消耗较大, 设备笨重, 处理量小且成间接成堆式不均匀给料。
但该机型维修量小、耐用, 布置所需高度低, 且对物料的粒度组成、外在水分等物理性质要求不严。
随着矿井机械化程度的提高, 这种振动给料机已无法满足生产的需要。
进入 20世纪 60年代, 随着生产技术的发展,通过引入国外先进设备, 出现了电磁振动给料机, 并迅速得到广泛应用。
电磁振动给煤机属于双质体共振型, 其相对于 K型给煤机具有处理能力大、结构紧凑、重量轻、可无极调速以及电耗少等特点, 在全国得到推广, 颇受用户欢迎。
然而,经过使用发现电磁振动给料机故障较多, 如衔铁损坏, 无振幅不走料, 板弹簧断裂, 板弹簧顶紧螺栓松动, 铁芯与衔铁间气隙的大小以及板弹簧片数调整不当, 易造成电流加大、振幅减小和不能正常运转, 严重者将产生铁芯碰撞而导致铁芯和线圈的损坏; 工作时噪声大, 不宜输送极细的或潮湿的粘性粉状物以及输送距离短。
这一系列问题限制了电磁振动给料机的进一步发展。
20世纪 80年代中期, 中国开始生产电机振动给料机 ( GZG, MZG型 ), GZG 型电机振动给料机是以振动电机为激振源, 根据双电机自同步原理而设计, 该机型尽管存在着电机易坏、槽体振裂、维修工作量大等问题, 但经过实践应用, 证明其性能优于电磁振动给料机。
GZY型惯性机械振动型振动给料机是在上述背景下于 20世纪 80年代末研制发展起来的,GZY型振动给料机引用国外的先进技术, 通过挠性连接将激振器与普通电机相连接, 电机只传动不参振, 运转可靠, 维修工作量小, 给料通畅, 对运输物料的水分和粘度的适应性强, 不粘物, 槽底还可加铺耐磨衬板。
但是此种振动给料机噪音大, 漏油严重, 给料量调整困难, 基于以上缺点, 设计出现了一种由两台电机同时分别驱动两根偏心轴的惯性振动给料机, 这种振动给料机由两台电机控制同步运转, 两轴间无齿轮传动,减小了噪声, 润滑方便。
XJG型惯性共振式振动给料机是继往复式给煤机、电磁振动给料机、自同步惯性振动给料机之后, 综合其优缺点,参考了国外近期使用和引进的设备, 研制成的又一种新型给料设备, 也是中国首次开发的新产品, 其受力状态较好, 动力消耗小, 噪声低, 开停机平稳。
20世纪 80年代末 90年代初, 根据现场使用需要, 各种新型振动给料机应运而生。
芬兰 Rox-on公司 (前称 kone工程公司 )设计制造了一种将重型板式喂料机与筛分机有效结合在一起的、结构形式新颖的棒条振动给料机, 具有筛分、输送双功能, 适用于选矿、建材和化学等工业部门, 特别适用于黑色、有色金属矿石、建筑石料粗碎前的给料。
意大利 ORU 公司生产的用于现场制备混凝土的Autoforcula 1040型等混凝土搅拌站, 采用了以电机为动力的篦形振动给料机,该种给料机用于凝土搅拌站水泥的给料; 济南铸造锻压机械研究所制造了一种多层槽振动给料机, 将槽体分成上、下两层或多层空间, 可提高料槽工作面对物料的速度传递效率, 提高生产率。
2、振动给料机的研究现状在中国振动给料机的发展历程中, 对其研究主要集中在以下几个方面。
2. 1、关于物料结合状态的研究振动给料机在输送物料时的振动参数受被输送物料的影响, 物料主要影响给料机的参振质量和阻尼, 物料结合系数与阻尼系数的确定在振动给料机的设计中占有较大比重。
闻邦椿院士在这方面做了相关的研究, 推导出了物料结合系数的计算公式, 证明了理论计算的物料结合系数基本上适合工程实际的情况。
不同形式振动给料机的物料结合系数不同, 国内外学者分别对工作面无倾角和有倾角的振动给料机系统进行了讨论, 分析结果表明: 当工作面有倾角时物料结合系数比工作面无倾角时小; 物料结合系数与阻尼系数随着振幅的增大而减小, 其中物料结合系数减小较快。
对于单质体弹性连杆振动给料机, 物料滑行输送时, 决定物料结合系数的主要因素是物料与槽体之间的摩擦系数和槽体倾角。
2. 2、关于系统运动学与动力学的研究振动给料机机械系统的振动特性和动力学参数对给料效果有重要影响。
振动给料机按机械系统结构的力学原理, 主要分为单质体和双质体两大类, 对工程中常用的振动给料机, 大都采用单质体集中质量力学模型, 构成单自由度线性振动系统。
对于单电机振动给料机, 通过理论研究, 建立振动给料机的力学模型和运动微分方程, 证明单电机立式安装优越于卧式, 同时为避免槽体摆动给料机设计安装时必须满足一定的条件。
对于双轴 (或 )双电机振动给料机, 分为双机竖置和双机横置两种结构形式, 目前对其振动理论以及动力学参数的研究日趋完善, 在研究其摆振时, 通过建立双电机自同步振动给料机的三自由度力学模型, 进行动力学分析, 在此基础上得出了机体不出现摇摆振动的条件。
在考虑既有粘性阻尼又有摩擦阻尼的情况下的振动给料机, 对其建立力学模型和微分方程, 可知粘性阻尼和摩擦阻尼对给料机的振幅有所影响; 利用离散元方法对颗粒在振动给料机中的运动过程进行数值研究, 发现振动给料机中颗粒运动随振动参数变化而变化; 对多轴振动给料机的研究, 分析出了其最大给料速度和极限速度; 对振动给料机进行实测研究, 得到了给料机的激振力、倾角、振动方向角和入料口厚度与生产率及电参数的关系, 并找到了各参数之间的最优组合。
此外对振动给料机进行优化设计及运动仿真, 对部件进行参数化设计、装配及结构分析也都取得了一定的成果。
2. 3、关于给料槽强度的研究解决振动给料机结构强度问题是发展大型振动给料机、提高处理能力的关键。
在振动给料机各种零部件中, 给料槽是最重要的部件, 在激振力交变载荷作用下, 它的损坏形式一般是侧板和横梁的疲劳断裂。
其原因主要为: 应力过大、应力集中、存在高次应力谐波、材料选择不合理、结构形式不合理、断面形状和尺寸厚度选择不恰当等等。
另外侧板与横梁的联接方式、振动电机的安装位置等对结构强度也有较大的影响。
目前对整个给料槽动强度研究所采用的主要方法是弹性力学有限元的分析方法。
在对给料槽侧板的分析中除利用有限元方法外, 也采用模态综合分析技术计算前 4- 8阶模态。
研究表明, 当某一阶固有频率与工频接近时, 侧板的相对扭曲变形明显增大, 因而与工频接近的模态及其阵型对其动强度的影响应当加以重视。
2. 4、关于给料自动控制的研究振动给料机给料的准确控制直接影响到生产的效益与质量, 采用单片机可控制电磁振动给料机均匀给料, 具有结构简单, 易于调节, 工作稳定和远距离微机控制等特点, 可实现生产流程的集中控制和自动控制提出了对惯性给料机的振动电机转速的 PID控制策略, 并进行了仿真研究。
文献介绍了一种通过SSR来完成调速控制的新方法, 已在多种类型的定量秤和配料秤中使用。
经实践证明, 该控制方法具有工作可靠、寿命长、无噪声、开关速度快和抗干扰能力强等优点。
国内从 20世纪 80年代初已有变频调速技术的应用, 使用变频调速器, 可以对电机实施软启动及制动, 保护电机, 也可以连续调节电机振动频率, 改变输料量, 在焦家金矿和铜坑抛废工程以及大型火电厂自动输煤系统应用中均取得了很好的效果。
此外通过半波能耗制动, 可有效地消除振动给料机的余振导致多给料引起原燃料消耗的增加, 提高给料的精确度。
2. 5、关于隔振效果的研究目前振动给料机主要有吊挂式和支座式两种安装方式, 选择哪种安装方式要根据给料机的安装环境、振动程度以及给料要求等因素综合考虑。
需要对振动给料机的隔振弹簧刚度和弹簧的位置进行计算或采用优化设计的方法对振动给料机隔振参数进行优化计算, 以确定弹簧参数。
分别介绍了振动给料机的一次隔振和二次隔振系统隔振参数的计算方法和设计参数的选取, 对振动给料机的隔振理论进行了详细的分析, 该设计方法在德兴铜矿等许多矿山的应用中得到有力的证实。
此外采用混合隔振技术, 选取合适的主动控制反馈变量和反馈增益, 可以使系统处于最佳工作效率状态。
2. 6、关于反共振原理的研究振动给料机是利用振动来完成物料输送的机械, 现有振动输送机种类较多, 但是它们的激振电机一般都直接参与振动, 这样不但振动电机的使用寿命缩短, 而且振动质量也较大, 耗能多。
采用双自由度反共振原理设计出新型的反共振振动给料机能使电动机不振动, 而振动却通过弹簧传到振动料槽, 达到振动给料的目的; 采用多自由度的反共振原理, 对电磁振动给料机作改进, 电磁铁间的振幅不用很大就能使料槽产生较大的振动, 增大了电磁铁的稳定性, 具有很好的隔振效果。
2. 7、关于自同步理论的研究国内从 20世纪 80年代初就出现了关于振动给料机的自同步理论研究, 目前只有在双电机振动给料机和双轴机械式振动给料机上应用。
李宗斌等人在闻邦春院士研究的基础上, 通过建立双电机自同步振动给料机的力学模型, 进行动力学分析, 研究得出了振动给料机同步性判据和稳定性判据的计算公式; 此外刘宗时等人采用普通双电机把自同步理论实际运用到给料机上,由电机挠性驱动装在给料机上的反向旋转偏心轴作用下实现直线振动, 电机不参振, 大大提高了给料机的可靠性和使用寿命。
2. 8、关于噪声的分析与控制研究振动给料机的噪声大都在 70dB以上, 分析其噪声来源, 主要有振动电机转动部分的不平衡, 机体各相对运动件之间的相对运动, 给料机横梁、侧板等钢制构件的弹性振动, 物料对给料槽底板的冲击以及螺旋弹簧的振动碰撞等。
对振动给料机噪声频谱分析表明, 当激振器频率与料槽弹性振动的某一阶固有频率相近时, 将引起料槽弹性体的强烈振动和噪声。
在已有的研究中提出的降噪措施主要有采用小尺寸高精度的轴承, 从而减缓内外圈与滚动体之间的撞击; 对给料槽横梁和侧板采用适宜刚度以减小弹性振动引起的声辐射。