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1、双输出杆往复式振荡电机原理与应用王兴茂 邢富春 杨杨黑龙江烟叶复烤有限公司13946513766摘 要在烟草行业所应用的振动输送机均为三相异步电动机驱动，本文根据自行研制的双输出杆往复式振荡电机，在烟草行业的振动输送（筛分）机上的应用实例，介绍了该电机的设计背景、工作原理、结构特征、应用实例、节能效果等，为同行业在振动输送（筛分）机上的节能方式提供了一个新的思路。关键词：往复振荡，振动输送（筛分）机，免维护，节能AbstractApplication in tobacco industry vibration conveyor both are the Three-phase asynchro
2、nous motor drive.In this paper.According to the Double output rod reciprocating oscillation electromotor research by ourselves.and the examples of application of the Vibration conveyor machine and the screening machine in tobacco industry.Introduces the background of the motor design,working princip
3、le.structural features.application example.energy-saving effect.For the same industry in a vibrating conveyer on the energy saving mode provides a new train of thought.Keywords: Reciprocating oscillation , Vibrating conveyer (screening) machine. maintenance-free, saving energy .引 言双输出杆往复式振荡电机与其配套的智能
4、控制器组成振动输送（筛分）机新型拖动系统，其结构和运行原理与传统的三相异步电动机通过角带和皮带轮驱动偏心机构的结构有本质上的差别，双输出杆往复式振荡电机包括定子、四个集中定子绕组、两个动子等组成，四个集中定子绕组分别驱动两个动子向前和向后两个方向作直线运动，两个动子由四片高强环氧增强碳素纤维板（以下简称板弹簧）支承，整个电机无任何相对摩擦部件，运行中噪音低，功耗小，无需润滑保养，通过相配套的智能控制器对其进行控制，驱动板弹簧式双质体振动输送（筛分）机槽体和平衡体在电磁力的作用下往复直线运动，实现输送和筛分物料的目的。一、设计背景目前，烟草行业使用的振动输送（筛分）机，主要有以下三种结构形式：第
5、一种是板弹簧式双质体振动输送（筛分）机（如图 1）可用于输送，也可用于筛分，其拖动系统由一台三相异步电动机通过角带和皮带轮驱动二个偏心机构，一个用于驱动槽体，另一个用于驱动平衡体作往复运动，频率一般为 7-10Hz,振幅一般为 8-12mm；图 1第二种是摇杆式振动输送机（如图 2） ，槽体和平衡体分别安装在摇杆的上下二个安装孔上，一般多用于输送，其拖动系统由一台三相异步电动机通过角带和皮带轮驱动一个偏心机构，拖动平衡体运动，从而拖动槽体往复运动，频率一般为 5-7Hz,振幅一般为 8-20mm；图 2上述二种振动输送（筛分）机根据槽体的重量不同配备电机功率为 0.75-11kW。由于结构存在
6、弹性体原因，启动转矩较大，为了保证设备带了负载后还能顺利启动，往往配置较大功率电机，电机启动电流较大，平时工作时又处于低负荷状态所以功率因数较低，一般不超过 0.3，电机工作在低效率区，需要功率因数补偿装置，浪费电能；电机和偏心组件多处有轴承需要按时进行润滑保养，三角带因长时间摩擦易造成损坏也需经常更换，如果调整不当使用时噪音较大，偏心轴承容易损坏维修成本较高。第三种结构是偏心激振式，槽体固定在圆弹簧上，三相异步电机固定在槽体上，三相异步电机的输出轴两端固定有偏心体（也叫激振电机） ，可用于输送，也可用于筛分，频率一般为 16-24Hz,振幅一般 3-10mm（根据负载大小不稳定） ，这种结构
7、的振动输送（或筛分）机由于偏心体的离心作用电机的轴承较易损坏，另外该结构振动输送（或筛分）机槽体上的物料重量超过该振动电机产生的离心激振力时，就失去输送能力容易堵料。综合上述结构振动输送（或筛分）机均存在不同的缺点，目前急需一种高效，节能，清洁，免维护的拖动系统来代替传统的驱动装置（如图 3） 。图 3二、工作原理双输出杆往复式振荡电机改变了传统电机旋转运行模式，通过专用的智能控制器和位置传感器相配合进行闭环控制，将电能直接转化为直线往复运动机械动能，且不需要任何中间转换机构的传动装置。通过自动控制自动跟踪振动输送（筛分）机的固有频率，与之共振实现最大限度的节能。由于采用了“零传动” ，从而较
8、传统传动方式有明显的优势，如结构简单、无接触、无磨损、噪声低、免维护等特点。三、结构特征双输出杆往复式振荡电机（如图 4）由固定在振动输送机或振动筛分机机架上的定子（1） 、固定在定子（1）两边的板弹簧组（2） 、板弹簧组（ 3） ，固定在板弹簧组（2）上输出杆（4） ，固定在输出杆（4）上的动子（ 6） ，固定在板弹簧组（3）上输出杆（5） ，固定在输出杆（5）上的动子（7） ，和固定在定子（ 1）的定子线圈（8）所组成。板弹簧组（2） 、板弹簧组（3）分别由四个板式弹片组成。参见图 1，所述双输出杆往复式振荡电机定子分别由 A、B、C、D 四个集中绕组线圈（4）组成 ，由一个具有三相 38
9、0V 交流输入，二路脉宽比和频率可调的直流脉冲输出的专用智能控制器分别向两个串联的绕组 A、 C 和 B、D 供电 ，当 A 绕组得电时动子（6）向前运动，C 绕组得电时动子（7）向后运动；当 B 绕组得电时动子（6）向后运动，D 绕组得电时动子（7）向前运动；将输出杆（ 4）与双质体振动输送机或振动筛分机槽体连接，输出杆（5）与双质体振动输送机或振动筛分机平衡体连接，通过动子（6）相对定子（1）的往复运动而推动振动输送机或振动筛分机槽体往复运动，从而实现物料通过振动输送机输送或振动筛分机筛分的目的；通过动子（7）相对定子（1）的往复运动而推动振动输送机或振动筛分机槽体往复运动，推动振动输送机
10、或振动筛分机平衡体往复运动，实现通过平衡体的运动抵消槽体运动产生的振动力的目的。取替了原有三相异步交流电机、皮带轮传动和偏心连杆机构，运动频率由智能控制器决定。在实际中我们将其与振动输送机或振动筛分机本身的固有谐振频率相同，从而实现最大限度的节能。上述双输出杆往复式振荡电机专用的智能控制器具有最大电流限制功能，无论何时输入绕组的电流都不会超过设定的最大值，确保电机不会烧毁。最大推力达到 1.8KN.设计频率 6-10Hz, 实际运行频率等于振动输送（筛分）机的固有频率，振幅一般 8-12mm 可节调节；适用于原5.5KW 以下三相异步电机拖动的振动输送机或振动筛分机。如图 4三、应用实例时间：
11、2015 年 12 月地点：黑龙江烟叶复烤有限公司勃利复烤厂测试位置：12000kg/h 打叶复烤生产线中第 8、9、10 风分汇总后振动输送（筛分）机和第 6、7 风分汇总后振动输送（筛分）机具体实施：拆掉由北京长高公司生产的 SBR0901 型振动筛分机上的三相异步电机动机、皮带轮、偏心机构，修改机架上部分电机支架， 将 WF-ZS-1800 双输出杆往复式振荡电机与其相配套的 WF-K-10A-T 型通用型智能控制器和直线位移传感器组成振动输送（筛分）机新型拖动系统安装上，并与同型号的第 6、7 风分汇总后振动筛分机进行对比实验，通过 3 个月的实际生产试验证明，设备噪音低，运行稳定，无
12、需维护，能够满足实际生产工况要求。四、节能效果根据上述应用的实例对两种振动筛分机进行了现场测试，测试静态负载是指没有正常生产，将经过秤重的金属物分别固定在二台输送机上，模拟物料。动态测试是正常生产时两台振动输送机的工作状态，此时流量可能有一定误差。传统驱动装置与新型拖动系统对比测试原始数据振动输送机参数：型号:SBR0901 装机功率:5500w 质量 2100kg 生产能力 3000kg/h 震动频率 8.33Hz 测试负载 传统结构 新型拖动系统负载状态 加载重量(kg)电流 (A)功率 因数 功率(W)电流 (A)功率 因数 功率(W)静态 0 8.05 0.19 960 0.28 0.
13、93 175静态 10 8.07 0.19 962 0.32 0.94 191静态 20 8.14 0.19 971 0.36 0.94 213静态 30 7.89 0.2 983 0.41 0.94 246静态 40 7.92 0.2 992 0.44 0.94 257静态 50 7.97 0.21 1050 0.51 0.94 298动态 实际生产 出料 8.1 0.19 982 0.43 0.94 256测试仪器: 电机出厂测试仪测试人：王兴茂，邢富春，杨杨 结论： 上述测试证明无论是静态还是动态新型拖动系统较传统驱动装置节电60%以上。五、社会效益本技术通过对专用设备进行分析，设计研发出最节能，最适用的驱动装置，为同行业和外行业在节能驱动方面提供了一个新思路，在全国仅烟草行业的振动输送和筛分机就有几千台套，如果均改为节能型驱动装置，每年将为国家节约上亿度电能。对控制能源消费增长，完成能源减排目标任务有着重大的意义。六、总论双输出杆往复式振荡电机取得黑龙江省质量技术监督局企业标准备案 （编号：2300J030-2015） ；完成哈尔滨市产品质量监督检验院产品检验报告 （编号：2015JX00288） ；已获得发明专利，新申请专利有待于广泛应用于实际生产线中，为实现节能减排贡献一份力量。
