孫彥波，王子沖，楊自武，蔣瑋，趙東明，沈磊

（1.云南煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司，云南保山678000；2.昆明貝森（風(fēng)動(dòng)）蜂窩紙板設(shè)備制造有限公司，云南昆明650203）

電磁驅(qū)動(dòng)板彈簧振動(dòng)篩分機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用

孫彥波1，王子沖1，楊自武1，蔣瑋1，趙東明2，沈磊2

（1.云南煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司，云南保山678000；2.昆明貝森（風(fēng)動(dòng)）蜂窩紙板設(shè)備制造有限公司，云南昆明650203）

采用電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決傳統(tǒng)板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)+偏心連桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率低、零部件磨損大、能耗高、噪聲大、維護(hù)費(fèi)用高的缺陷和不足。實(shí)際應(yīng)用表明，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的電磁驅(qū)動(dòng)板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)可有效降低設(shè)備故障率，設(shè)備運(yùn)行噪聲小，能耗低，設(shè)備維護(hù)工作量少和維護(hù)費(fèi)用低。

電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)；開(kāi)發(fā)應(yīng)用

0 概述

板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)在煙草行業(yè)打葉復(fù)烤、制絲生產(chǎn)線上大量使用，主要用于煙草物料篩分、輸送，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大多為旋轉(zhuǎn)電機(jī)+偏心連桿機(jī)構(gòu)，即振動(dòng)篩分機(jī)工作時(shí)由旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)偏心軸，偏心軸通過(guò)兩連桿連接篩分槽體與平衡體分別向相反方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)篩分機(jī)的驅(qū)動(dòng)，完成物料的篩分、輸送（圖1）。這種傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)篩分機(jī)，振幅由偏心軸的偏心量決定，振動(dòng)頻率由偏心軸的旋轉(zhuǎn)速度決定，一旦偏心連桿機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比確定，振動(dòng)篩分機(jī)工作時(shí)的振幅、工作頻率均保持恒定。這種驅(qū)動(dòng)裝置穩(wěn)定性好，但工作振幅、工作頻率不能根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要進(jìn)行適時(shí)調(diào)節(jié)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率低、零部件磨損大、能耗高、噪聲大和維護(hù)費(fèi)用高。

1 電磁驅(qū)動(dòng)板彈簧振動(dòng)篩分機(jī)

1.1 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)目標(biāo)

（1）電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)板彈簧振動(dòng)篩分機(jī)往復(fù)直線驅(qū)動(dòng)，工作振幅、工作頻率能滿足煙草物料的篩分、輸送要求。

（2）電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能根據(jù)生產(chǎn)流量實(shí)際情況，對(duì)板彈簧振動(dòng)篩分機(jī)的工作振幅、工作頻率進(jìn)行在線調(diào)節(jié)。

（3）較傳統(tǒng)板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)工作能耗更低，設(shè)備運(yùn)行噪聲小，維護(hù)工作量小。

1.2 裝置構(gòu)成及注意事項(xiàng)

1.2.1 構(gòu)成

電磁驅(qū)動(dòng)板彈簧振動(dòng)篩分機(jī)主要由篩分機(jī)和電磁驅(qū)動(dòng)裝置兩部分組成。篩分機(jī)采用傳統(tǒng)板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)進(jìn)行改造，由篩體、平衡體、板彈簧、機(jī)架組成。篩體由板彈簧支撐并與機(jī)架相連；平衡體在篩分、輸送過(guò)程中運(yùn)動(dòng)方向同篩體相反，用于平衡篩體及物料運(yùn)行過(guò)程中對(duì)機(jī)架產(chǎn)生的反作用力，由板彈簧支撐并與機(jī)架相連；板彈簧在篩分、輸送過(guò)程中受力后發(fā)生“彈性”變形迫使篩體和平衡體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還有連接支撐作用。篩體和平衡體分別用獨(dú)立電磁驅(qū)動(dòng)頭驅(qū)動(dòng)，智能控制器采用380 V電源，應(yīng)能夠?qū)﹄姶膨?qū)動(dòng)頭分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，電磁驅(qū)動(dòng)振動(dòng)篩分機(jī)外形結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。電磁驅(qū)動(dòng)振動(dòng)篩分機(jī)整體結(jié)構(gòu)形式同傳統(tǒng)振動(dòng)篩分機(jī)大致相同，只是將傳統(tǒng)振動(dòng)篩分機(jī)的動(dòng)力裝置由旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)+偏心連桿機(jī)構(gòu)，更換為由智能控制器驅(qū)動(dòng)的電磁驅(qū)動(dòng)頭。

1.2.2 注意事項(xiàng)

（1）支撐平衡體的板彈簧與支撐篩分槽體的板彈簧數(shù)量、規(guī)格應(yīng)保持一致。

（2）平衡體質(zhì)量應(yīng)略高于篩體和輸送物料質(zhì)量之和。

（3）安裝電磁驅(qū)動(dòng)頭時(shí)，定子與動(dòng)子上下間的間隙應(yīng)相等，2電磁驅(qū)動(dòng)頭輸出桿與篩體、平衡體連接時(shí)要保證板彈簧的平行度，并與機(jī)架上的板彈簧保持垂直。

圖1 傳統(tǒng)板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

圖2 電磁驅(qū)動(dòng)板彈簧振動(dòng)篩分機(jī)外形結(jié)構(gòu)圖

（4）板彈簧在機(jī)架上的安裝位置應(yīng)保持均勻一致，受力均衡。

1.3 工作原理

電磁驅(qū)動(dòng)裝置由2個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)頭（圖3）、智能控制器組成。每個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)頭由4個(gè)定子線圈（下部2個(gè)線圈為A組，上部2個(gè)線圈為B組）、1個(gè)由板彈簧支撐的懸浮于定子中間的動(dòng)子和與動(dòng)子相連的動(dòng)力輸出桿組成。圖示A，B組線圈、線圈中間的動(dòng)子、與動(dòng)子相連的動(dòng)力輸出桿為甲電磁驅(qū)動(dòng)頭，C，D組線圈、線圈中間的動(dòng)子、與動(dòng)子相連的動(dòng)力輸出桿為乙電磁驅(qū)動(dòng)頭。甲電磁驅(qū)動(dòng)頭通過(guò)動(dòng)力輸出桿與振動(dòng)篩分機(jī)的篩體連接，乙電磁驅(qū)動(dòng)頭通過(guò)動(dòng)力輸出桿與振動(dòng)篩分機(jī)的平衡體連接。智能控制器為電磁驅(qū)動(dòng)頭提供兩路大小相等、方向相反的可控脈沖直流電源。當(dāng)振動(dòng)篩分機(jī)正向運(yùn)動(dòng)時(shí)，智能控制器為甲、乙電磁驅(qū)動(dòng)頭的B，D組線圈同時(shí)提供可控脈沖電源，當(dāng)振動(dòng)篩分機(jī)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，智能控制器為甲、乙電磁驅(qū)動(dòng)頭的A，C組線圈同時(shí)提供可控脈沖電源，分別推動(dòng)兩個(gè)動(dòng)子向相反方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)智能控制器連續(xù)為B，D組線圈和A，C組線圈提供滿足振動(dòng)篩分機(jī)振幅、振動(dòng)頻率要求的可控脈沖電源時(shí)，2個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)頭分別驅(qū)動(dòng)振動(dòng)篩分機(jī)的篩體、平衡體作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)篩分機(jī)對(duì)物料進(jìn)行篩分、輸送的要求。

圖3 電磁驅(qū)動(dòng)頭外形結(jié)構(gòu)圖

圖4 智能控制器工作原理圖

圖5 智能控制器結(jié)構(gòu)原理圖

智能控制器為電磁驅(qū)動(dòng)頭定子線圈提供兩路大小相等、方向相反的可控脈沖電源，工作原理圖見(jiàn)4和圖5。

工作時(shí)，智能控制器整流器將380 V三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電，然后逆變器在控制電路的控制下輸出二路脈寬比和頻率可調(diào)的可控脈沖電源，控制電路由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信號(hào)輸入/輸出電路等構(gòu)成，主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)控制、對(duì)整流器的電壓控制以及各種保護(hù)功能，從而控制驅(qū)動(dòng)電路（逆變器）輸出滿足電磁驅(qū)動(dòng)頭工作要求的可控脈沖電源。

2 應(yīng)用及效果

電磁驅(qū)動(dòng)板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)線后，經(jīng)實(shí)測(cè)，輸送篩分能力、篩分效率完全滿足工藝要求。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，機(jī)架前后左右擺動(dòng)量完全符合使用要求，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠。將電磁驅(qū)動(dòng)板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)與傳統(tǒng)板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)運(yùn)行效果進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，測(cè)試情況見(jiàn)表1。

表1 2臺(tái)分機(jī)運(yùn)行效果對(duì)比測(cè)試記錄

從測(cè)試情況看，電磁驅(qū)動(dòng)型篩分機(jī)在完全滿足工藝及使用要求的前提下，實(shí)際能耗約為傳統(tǒng)型篩分機(jī)的2/3，設(shè)備運(yùn)行噪聲比傳統(tǒng)型篩分機(jī)低5～8 dB。

3 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)利用偏心連桿機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為篩體、平衡體的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)煙草物料的篩分、輸送，這種傳動(dòng)方式屬于剛性傳動(dòng)，穩(wěn)定性好，但傳動(dòng)效率低、零部件磨損大、能耗高、噪聲大、維護(hù)費(fèi)用高。電磁驅(qū)動(dòng)板彈簧型振動(dòng)篩分機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)換成振動(dòng)篩分機(jī)振動(dòng)所需的機(jī)械能，中間不需任何轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方式具有無(wú)機(jī)械摩擦、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)工作量小、噪聲低、能耗小的特點(diǎn)，可以較好地實(shí)現(xiàn)改善生產(chǎn)環(huán)境、節(jié)能降耗、降低企業(yè)設(shè)備使用維護(hù)費(fèi)用的目的，適宜在煙草行業(yè)打葉復(fù)烤、制絲生產(chǎn)線上推廣應(yīng)用。

——本文作者還有:李培光1，劉廷海2，王興茂2，陳恒國(guó)2

［1］周祖芳.剛性連桿振動(dòng)輸送機(jī)的參數(shù)計(jì)算[J].煙草科技，1989，（1）.

［2］葛孝和.偏心連桿振動(dòng)輸送機(jī)激振方式和激振力分析[J].中外技術(shù)情報(bào)，1995，（5）.

［3］亓四華，胡開(kāi)文，葛孝和.偏心連桿振動(dòng)輸送機(jī)激振原理分析[J].輕工機(jī)械，2002，（2）.

［4］張益群，李永福.振動(dòng)利用的廣泛性和多學(xué)科性[N].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，26（5）.

［5］張艷冬，白瑛.振動(dòng)輸送機(jī)最佳振動(dòng)形式的應(yīng)用研究[N].遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，6（3）：35-37.

［6］聞邦椿，趙春雨，蘇東海，等.機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)同步與控制同步[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

［7］聞邦椿，劉樹(shù)英.現(xiàn)代振動(dòng)篩分技術(shù)及設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

〔編輯 王永洲〕

TS43

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.03.10