馬 穎，李百強（機械工業(yè)第四設計研究院，河南洛陽市 471039）

雙軸慣性振動落砂機的設計總結

馬 穎，李百強（機械工業(yè)第四設計研究院，河南洛陽市 471039）

對振動落砂機的設計和使用作了小結，介紹了雙軸慣性落砂機的使用狀況，并簡要描述了該落砂機的結構形式和特點。

慣性振動落砂機；設計

振動落砂機是目前鑄造廠應用非常廣泛的一種設備，它的作用是通過振動使開箱后的鑄件和鑄型分離，達到回收舊砂和收取鑄件的目的。

目前最常用的落砂機形式是慣性振動落砂機，其使用范圍很廣，在單件生產、小批量或大批量生產鑄件的鑄造車間內，都可得到很好的應用。慣性振動落砂機的承載范圍很大（目前所知國內落砂機最大承載重量可達50t），幾乎各種形式鑄件都可應用，特別對于中、大件鑄件的開箱落砂來說，落砂機的應用極大地減輕了勞動強度，提高了生產率。

由于落砂時產生的沖擊載荷一部分被支承彈簧吸收，慣性振動落砂機軸承和激振軸軸徑所受到的沖擊載荷有了明顯降低，因而使用壽命較長，工作可靠，同時對基礎要求也比較低。

慣性振動落砂機分為單軸慣性振動落砂機和雙軸慣性振動落砂機。比較單、雙軸慣性振動落砂機的工作特點可知，單軸慣性振動落砂機不能實現定向振動，鑄件和舊砂無法實現定向輸送，近年來已逐漸被淘汰；而雙軸慣性振動落砂機則可同時實現鑄件和型砂的分離和輸送，因此在自動化造型生產線上采用的多為雙軸慣性振動落砂機。

下面探討一下雙軸慣性振動落砂機的設備構成和使用情況。

1 雙軸慣性振動落砂機的組成

慣性振動落砂機一般由驅動裝置（激振器或振動電機）、承載做功機構（柵床與柵格）、支承裝置（彈性系統）等主要部分組成。

1.1 驅動裝置

1.1.1 激振器

激振器是慣性類振動落砂機的動力源。雙軸慣性落砂機采用雙軸激振器，兩個激振器同步反向旋轉激振，使柵床做定向的直線振動，從而實現物料的定向輸送。雙軸激振器可分為筒式和箱式兩種，通常采用箱式結構。

雙軸慣性振動落砂機的激振器傳動方式有二種：

（1）三角膠帶傳動 電動機經三角膠帶帶動激振軸或獨立結構的激振器，其缺點是膠帶磨損大，易脫槽，為此曾將電動機裝在浮動式底座上，但效果并不理想。

（2）撓性聯軸器傳動 其結構簡單，制作容易，對于雙軸激振器由兩臺電動機自同步驅動更為有利，可省去齒輪，不需稀油潤滑，軸承易于密封。為提高落砂機的穩(wěn)定性，還可加大激振軸間距離。

1.1.2 振動電機直接驅動

振動電機的應用方式是在電動機軸上裝偏心塊，將驅動裝置與激振器合二為一。用振動電機作為落砂機的激振源時，既可單臺激振，又可作兩臺或多臺自同步激振。該方式結構簡單，布置靈活，使用起來很是方便。

由于以前大功率振動電機工作不是很穩(wěn)定，我們設計的大功率慣性振動落砂機一般采用普通電機、聯軸節(jié)加激振器的方式，激振器結構復雜，提高了制造難度和加工成本。近年來隨著振動電機的飛速發(fā)展，國產大功率振動電機的工作性能逐步穩(wěn)定，使用振動電機作為慣性振動落砂機的動力源已經越來越廣泛。

1.2 柵格

柵格結構對落砂效率、砂塊破碎和鑄型的輸送有較大影響。慣性振動落砂輸送機上常用疏條狀柵格結構，因其疏條的間距沿鑄型輸送方向擴大，故不易卡住鑄件、澆冒口或其他碎鐵，有利于鑄型在柵格上暢通通行。疏條間距一般以不漏下澆冒口為宜，通常取30~50mm，間距沿鑄型輸送方向12′~24′的錐度擴大。

以前常使用的疏條常為T字形斷面，但使用中發(fā)現錐形疏條狀柵格結構對砂型的破碎不夠理想，并可能產生鑄件打滑現象，影響輸送速度。我們在為某柴油機廠設計落砂機的時候，最先采用的就是上述的T字形斷面的疏條，但用戶反映有卡澆冒口的現象。我們經過和廠里的技術人員討論，最終決定采用15kg/m輕軌做柵軌，傾角約1.96°，從而解決了卡澆冒口問題。

1.3 支承彈簧

通常使用的有圓柱形壓縮彈簧和橡膠彈簧兩種。

圓柱形壓縮彈簧線性好，工作可靠，調試方便，應用廣泛。缺點是橫向剛度小，柵床易產生橫向擺動，工作有噪聲。我們目前通常使用的為橡膠受壓彈簧，其優(yōu)點是結構簡單，外形尺寸小，安裝和更換方便，使用壽命長，沒有噪聲，特別是在過共振區(qū)時不產生大的振幅，適合于在共振區(qū)工作或頻率比大于1的遠共振式落砂機上使用；其缺點是抗溫抗光性能差。橡膠受壓彈簧材料為邵氏55~70度的中硬橡膠。

2 振動落砂機螺釘的防松

對于振動設備來說，螺釘的防松是非常重要的。根據螺釘位置的重要程度和維修的難易程度，我們采取了不同的措施。

激振器是整臺設備的動力機構，動力由電機通過聯軸節(jié)傳遞到激振器的軸上，其上軸承蓋的防松就顯得很重要。目前廣泛應用的振動電機則是直接和落砂機的機體連接在一起，連接螺栓的防松是重點。我們以往通常采用特制螺栓，螺栓上鉆孔，安裝時所有連接螺栓按預定扭矩扳緊，并用開口銷或止動墊圈鎖定防松。隨著防松螺栓的出現，使用防松螺栓作為緊固件也不失為一個好的選擇。有時，我們也會采用螺栓上涂厭氧膠的做法，但這會給設備維修帶來麻煩，也算是魚和熊掌不可兼得的無奈之舉吧。

3 振動落砂機的電機同步

雙軸慣性振動落砂機采用的是無強迫聯系型式，這就涉及到兩個電機的同步問題。

無強迫聯系型式只有當兩激振器嚴格按反向同步轉動時，才能保證兩激振軸的離心力在兩激振軸心線的平面內相互抵消，在垂直兩激振軸心線的平面內互相迭加。但是，由于兩個異步電機的機械特性不完全一致，加上傳動結構的制造安裝誤差、外載沖擊、啟動狀況等某些原因，使得兩激振軸轉動的瞬時位置并不對稱，而是存在一個相位角，兩激振軸的離心力就不能按上述規(guī)律抵消和迭加。由于雙軸慣性振動落砂機與支承彈簧為非剛性連接，在空間各向都能自由運動，且為異步電機傳動，故出現相位角差后，兩激振軸所產生的角加速度將會不等，從而兩激振軸在轉動過程中相互追逐，直至消除相位角差，從而實現自動同步旋轉。

要兩激振軸在轉動過程中盡快消除相位角差，則激振頻率應大，振動系統質量對重心的轉動慣量有效。一般要求具備ω＞2ωp的條件（其中ωp為落砂機柵床的自由振動的圓頻率）。柵床長度不應過大，在6m內為宜。同時作用于兩激振軸的外力矩誤差值應盡量小，即應力求兩個異步電機的機械特性一致，兩激振軸的摩擦阻力要小，應盡量一致，這是結構上能否實現自動同步的關鍵。

另外，為減少對兩激振軸自動追隨同步的影響，應選用大游隙的軸承。

4 振動設備的中心位置

由于前后兩彈簧支座所受的靜載荷往往并不相等，應當使彈簧支座的彈簧剛度與其所受的靜載荷相適應，即受載荷大的彈簧支座，其彈簧根數也應相應增多，使落砂機每根彈簧的靜變形相同。這也是使柵床各處振幅與輸送速度均勻所必須的。

5 雙軸慣性振動落砂機的停止

由于慣性振動落砂機的特性，其在工作完畢設備停止時，機體振動會通過共振區(qū)，為減少共振對設備造成的損害，就要采取措施使其快速通過共振區(qū)。由于激振動力通常都沒有制動裝置，為實現快速停機，我們通常使用電機反接制動的方式來保證。

6 結語

雙軸慣性振動落砂機的運用，減輕了工人的勞動強度，提高了生產率。隨著科技的發(fā)展，會有越來越多的新技術被應用到落砂機的設計上。作為設計人員，我們一直在致力于提高設備的先進性和可靠性，為鑄造生產提供更好的支持。

Summaration of the Design of a Double-Axis Inertia Vibrating Shake-out Machine

MA Ying，LI BaiQiang
(4th Design&Research Institute Machine Building Industry，Luoyang 471039，Henan China）

With summaration of the design of a double-axis inertia vibrating shake-out machine，its application has been introduced with brief description of its structure and characteristics.

double-axis inertia vibrating shake-out machine；Design

TG 231.7；

A

1006-9658（2011）01-2

2010－08－02

2010－118

馬穎（1978－），女，工程師，主要從事鑄造設備設計研究