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1、沈阳理工大学学士学位毕业论文1 电磁振动给料机概述1.1 CDQ电磁振动给料机介绍 随着世界性能源短缺加剧以及环保法规日趋严格，绿色经济和循环经济将是今后生产型企业管理的发展方向：节能、环保是目前冶金行业必须面对的两大课题，作为焦化T业重大节能环保技术的=F法熄焦技术，正在成为焦化工艺中一个不可缺少的环节。干法熄焦(Coke Dry Quenching)是目前国外较广泛应用的一项节能环保技术，也是国内冶金工业重点推广的节能减排技术干熄焦生产线是利用冷的惰性气体，将出炉赤红焦的显热回收的技术设备，与传统的湿法熄焦相比，具有节约资源、排污量小和提高焦炭质量等优点近几年，国内在逐步开发研制干熄焦生产
2、线，并使之现代化、大型化、国产化 电磁振动给料机是干熄焦生产线上的一个重要设备，也是该生产线上的一个核心部件国内从上世纪七十年代开始研制电磁振动给料机并应用于实际生产，形成了几种系列十几种规格的定型产品，使其得到了迅速的发展但是国内现有的电磁振动给料机都是一些中小型的机器，功率小，效率低，而且不适于连续输送高温、高粉尘焦炭，所以开发研制大型专用电磁振动给料机是决定干熄焦生产线国产化的关键.电磁振动给料机是一种较新型的定量给料设备，用于把块状、颗粒状、粉状物料从贮料仓中定量、均匀、连续地输送到受料装置中，具有上料效率高、定向性能优良、结构简单、工作稳定可靠等特点。被广泛应用于矿山、煤炭、冶金、建
3、材、电力、化工、机械、粮食饲料等行业中1.2 电磁振动给料机的分类.电磁式振动机械根据电磁激振器的型式可分为电磁式与电动式两大类。电磁式激振器是由铁芯、电磁线圈、衔铁和弹簧等组成。铁芯通常与平衡质体固定在一起，而衔铁则与槽体(机体)固定在一起。电动式激振器是由直流电激磁的磁环(或永磁环)、中心磁极和通有交流电的可动线圈所组成，可动线圈与振动杆或振动机体相联接。电磁式激振器广泛应用在工业用电磁振动机中，电动式激振器则应用在电磁振动台中。.电磁振动机械按照电磁激振力与弹性力的不同可分为以下五类： 第一类是电磁力为谐波形式的线性电振机。弹性力为线性，整个振动系统也为线性。这类电振机包括：交流激磁的电
4、振机、电磁铁漏磁很小，电路内的电阻可忽略的半波整流电振机、半波整流加全波整流的电振机等。 第二类是电磁力为非谐波形式的线性电振机。包括：可控半波整流电振机、广西大掌硕士学位论文电磁振动给料机特性分析与仿真控制半波整流或可控半波整流的降频电振机、电路内电阻不能忽略的半波整流电振机、半波整流加全波整流的电振机等。 第三类是电磁力为拟线性或非线性的电振机。其中包括漏磁不能忽略的电振机和利用电感进行调节的电振机等。 第四类是弹性力为拟线性或非线性的电振机。其中包括剪切橡胶弹簧或压缩橡胶弹簧的电振机，带有安装间隙的橡胶弹簧电振机和两侧带曲线压板的板弹簧电振机等。 第五类为冲击作用的电振机。电振机利用冲击
5、原理进行工作，如冲击式电磁振动落砂机等。.从供电方式上看，电磁振动给料器主要分为以下三种： (1)交流激磁。即直接通交流电，系统振动频率6000次分。通常用于微型激振器。 (2)半波整流供电。目前可以利用可控整流器调节电流。振动频率3000次分。 (3)半波整流加直流。振动频率3000次分。 除了以上三种典型方式外，还有将50 Hz电源降频获得1500次分振动的方法、H型铁芯交直流同时供电等方法。1.1 电磁振动给料机简介电磁振动给料机是一种较新型的定量、给料设备，它是利用振动使物料产生周期性的抛掷运动而完成向前输送物料的。它的用途很广，例如，用于从料仓排料；向胶带输送机、斗式提升机等给料；向
6、破碎机、粉磨机喂料；以及定量包装和定量配料等。此外，电磁振动给料机还可以用于自动控制的生产流程中，实现生产自动化。目前，在采矿、冶金、煤炭、化工、建材、机械制造以及粮食、轻工业等工矿企业中，电磁振动给料机已经比较广泛地获得采用。它适用块状、粉粒状物料，还适用于输送高温的、磨损性大的以及有腐蚀性的物料，例如：化工原料及其产品、食品、玻璃原料、矿石、矿粉、煤炭、型沙、等1。本次设计的7吨干熄焦电磁振动给料机主要于干熄焦生产线上，用来输送热焦碳。1.2 给料机构造电磁振动给料机一般由四个主要部分组成：料槽、支架小车，电磁激振器及控制系统。其具体结构见图1.1 图1.1 电磁振动给料机样机图由于给料机
7、是一个中间环节的输送设备，其料槽的形状结构尺寸基本已经确定，所以不必再设计料槽的具体尺寸。激振器是使槽体产生振动的能源部件。所以它也是本次设计的核心部分。以板弹簧电磁振动给料机为例，主要由下列几个部分组成，见图1.2 1- 壳体 2-铁芯 3-线圈 4-衔铁 5-联接叉 6-板弹簧图1.2 板弹簧电磁震动器1. 联接叉：联接叉是一铸铁件，它与槽体刚性连接在一起，通过它将激振力传给槽体。2. 衔铁：衔铁由0.230.50毫米的一字形硅钢片迭装而成，用螺栓固定在联接叉上，和铁芯保持一定间隙。3板弹簧组：振动器板弹簧为储能机构，它一般由60SiMn或60SiA制成。弹簧板中部用一螺栓夹在联接叉中，两
8、端各用一螺栓夹在机壳上，构成机器的弹性系统。它联接前质量和后质量，形成双质点振动系统。板弹簧是机器的重要工作零件，其材料的质量的好坏，直接影响给料机的工作性能。板弹簧电磁振动给料机，通常利用增加或减少板弹簧片数的方法，调整机器的工作点（即频率比）。4. 铁芯和线圈：铁芯用0.230.50毫米“山”形硅钢片迭装而成，用螺栓固定在振动壳体上，铁芯上套有线圈，当电流通过时就产生磁场。5. 激振器壳体：壳体用铸铁铸造，作为固定弹簧组和铁芯用，亦作为平衡质量用，所以其质量应满足设计要求。为了防止将振动传给地基或建筑物，将激振器壳体支撑于刚度不大的隔振弹簧上2。1.3 给料机工作原理 1-槽体2-联接叉3
9、-板弹簧4-衔铁5-气隙6-壳体7-铁芯8-减振器 图1.3电磁振动给料机工作原理图如图1.3所示，由槽体、联接叉、衔铁、工作弹簧的一部分以及约占槽体容积1020%的物料等共同构成质量；由激振器壳体、铁芯、线圈及工作弹簧的另一部分等构成质量。质量和质量用板弹簧连接在一起，形成一个双质点定向振动的弹性系统。根据机械振动谐振原理，将电磁振动给料机的固有频率调谐到与电磁激振频率相近、使其比值 =0.850.95,机器便在低临界共振状态下工作。因此电振机具有工作平稳，消耗功率小的特点。 图1.4 电压和电磁力的变化示意图激振器电磁线圈的电流一般是经过单相半波整流的。未整流时电流的电压为正弦曲线，见图1
10、.4a，当半波整流后，在正半周内有电压(图1.4b)加在电磁线圈上，因而电磁线圈就有电流通过，在衔铁和铁芯之间便产生一对大小相等的脉冲电力，见图1.4c，互相吸引。这时槽体向后运动，激振器的主弹簧发生变形，储存了一定的势能。在负半周，线圈中无电流通过，电磁力消失，由于板弹簧储存的势能被释放，衔铁和铁芯朝相反方向离开，槽体向前运动。这样，电磁振动给料机就以交流电源的频率，作每分钟3000次往复振动。由于槽体的底平面与振动器的激振力作用线间有一定的夹角，当槽体振动加速度的垂直分量大于重力加速度时，槽中的物料被连续抛起，并按抛物线的轨迹向前进行跳跃运动。由于槽体振动的频率很高，振幅很小，物料被抛起的
11、高度也很小，所以只能看见物料在槽中向前流动。只有当单颗粒物料在槽中运动时，才能看见微小的跳跃运动3。2 动力学参数的设计与计算2.1 设计原始数据本次设计的电磁振动给料机的基本参数如下：1.物料名称：热焦碳2.物料性质：温度，密度0.45t/m,粒度150mm3.输送量：max 150t/h, (在30150t/h内无级变量)4.工作方式：连续5.双振幅：1.5mm6.震动频率：50HZ7.电磁振动器上倾角：208.料槽下倾角：69.总质量： 7t (其中m+m=7t, m/m=0.9)10.工作环境：室外，支撑在楼板上，高温，高粉尘11.结构形式：料槽和振动器都采用弹簧下支撑，料槽内侧各面装
12、耐磨衬板，铁芯采用“山”形铁芯2.2 输送速度的计算振动给料机输送速度与物料的物理性质、料层厚度以及振动频率、振幅、振动方向角有关。当物料颗粒在振动槽中的垂直向上加速度分量达到-g后，以槽体的速度脱离输送槽，在抛掷过程中只受地心引力作用，而且重新与槽体接触时只引起塑性冲击，则水平输送理论速度可以用下式计算： (m/s) (2.1) =0.218（m/s）式中g 重力加速度(m/)f 振动频率(Hz) 振动方向角()n 系数。(上式中n取0.9)系数n为抛掷时间与振动周期之比，即 (2.2)n与D具有下述隐函数关系： (2.3)n与D的关系见图2.1。当D=3.3时，抛料时间即等于振动周期,n=
13、1。如果机器动力系数K已经选定，则振动方向角的选择对输送状况有极大的影响。角越大，抛料指数D也越大。这表示物料抛得陡而高，系数n也大；小时则相反，物料抛得较平，并且向对于抛料时间，物料在槽里停留时间长。振动方向角的选择取决于三个因素，即预期的输送速度、槽体的磨损和对输送物料的保护。对应每一个动力系数K可得到一个最佳振动方向角，使输送速度最大。图2.2表明，为了获取最高的输送速度，振动方向角与设备动力系数K所呈现的函数关系，同时也含有与抛料指数D的关系。对一系列物料进行多次实验结果得出实际输送速度与理论速度的差值，即实际速度为： (2.4) = =0.122 （） 式中 物料性质速度降低系数(取
14、0.7)； 料层厚度降低系数（取0.8）； 槽体倾角影响速度系数（取1）。2.3 电磁振动给料机的力学模型电磁振动给料机的结构可简化为一个双自由度双质体的振动系统，其力学模型如图2.3所示。质量为前质量，包括给料槽、给料槽物料的结合质量、联接叉、衔铁、主振弹簧折算质量等几部分。质量为后质量，包括振动器壳体、铁芯、线圈和主振弹簧折算质量部分及配重等。作用在两个质体上的激振力模量大小相等方向相反，对振动系统而言是作用与质体之间的内作用力。相对阻尼力是消耗在弹性系统的滞后上，大小相等方向相反。外摩擦阻力，主要是由于物料输送中所引起的阻力，由于阻力比较小，所以分布在系统中两个质体上，也可以认为近似于相等，方向相反。内阻力与弹性元件的变形速度成比例，外阻力与质体的运动速度成比例。因此，从上述分析可以列出电磁振动给料机的振动微分方程： (2.5)式中 、 质体1、质体2的质量()； 、 质体1、质体2的阻尼系数； 质体1、质体2之间的相对阻尼系数、
