孫春一 金世哲

（1.遼寧石油化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,遼寧撫順 113001；2.撫順東霸儀表與自動化有限責(zé)任公司,遼寧撫順113001）

錘片式飼料粉碎機(jī)是飼料加工廠的主要粉碎設(shè)備，安裝時(shí)，電機(jī)、粉碎機(jī)等直接安放在機(jī)座上，機(jī)座下裝有若干只減震器，機(jī)器通過減震器直接安放在基礎(chǔ)平面上。粉碎機(jī)工作時(shí)不可避免地要產(chǎn)生振動，通過粉碎機(jī)與基礎(chǔ)之間的減震器來隔離振動的傳遞。因此，分析粉碎機(jī)產(chǎn)生振動原因，實(shí)施減震器的布置、安裝與維護(hù)，選擇減震材料、類型和應(yīng)用，進(jìn)行減震器設(shè)計(jì)等對設(shè)計(jì)人員和使用者來說是非常有必要的，具有重要的實(shí)際意義。

1 粉碎機(jī)產(chǎn)生振動的原因

粉碎機(jī)主要運(yùn)動部件為裝在粉碎室內(nèi)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括主軸、錘架板、銷軸、錘片和軸承等，粉碎機(jī)工作時(shí)，利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片對飼料產(chǎn)生撞擊使其破碎。由于轉(zhuǎn)子的靜、動不平衡和錘片與銷軸孔的磨損不均勻等因素在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生一個(gè)不平衡離心力，這個(gè)不平衡力將通過主軸傳遞到軸承及基座上，由于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)為中心對稱，轉(zhuǎn)子軸彎曲變形后，不承受轉(zhuǎn)矩作用，轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生扭曲振動,只引起垂直振動，這是錘片式粉碎機(jī)產(chǎn)生振動的主要原因。

振動對粉碎機(jī)的生產(chǎn)和周圍環(huán)境帶來不利的影響，在粉碎機(jī)機(jī)座與基礎(chǔ)之間安裝減震器，可以減小振動造成的不良影響，提高粉碎機(jī)的工作壽命和可靠性。

2 減震器布置和安裝

2.1 減震器布置

粉碎機(jī)采用支承式減震，見圖1。

在減震器設(shè)計(jì)中，合理布置減震器顯得非常重要，布置減震器時(shí)的原則為：①一般采用多個(gè)減震器并聯(lián)，減震器對稱布置在粉碎機(jī)質(zhì)心兩側(cè)，以粉碎機(jī)的主慣性軸作為對稱軸；②減震器宜布置在同一水平面內(nèi)；③選用同一型號的減震器,使每個(gè)隔振器剛度大小和變形量相等，這樣可避免設(shè)備的偏轉(zhuǎn)，而且安裝、拆卸方便；④當(dāng)粉碎機(jī)從其平衡位置沿坐標(biāo)軸平移一距離時(shí)，各減震器對粉碎機(jī)的作用力的合力應(yīng)通過粉碎機(jī)的質(zhì)心。

2.2 減震器安裝

安裝尺寸和要求遵照機(jī)器說明書的安裝小樣圖。減震器安裝不當(dāng)時(shí)，其隔振效果并不好，所以安裝減震器時(shí)注意以下各點(diǎn)：①安裝使用的減震器必須是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的合格產(chǎn)品，不應(yīng)在環(huán)境溫度低于-10℃時(shí)安裝減震器。②考慮到減震器靜力載荷下的變形值和蠕變現(xiàn)象，由減震器支承的粉碎機(jī)，必須在安裝減震器24 h后才能與外接件（如撓性接管等）進(jìn)行連接。③安裝時(shí)不得用撬棒或榔頭撬壓與敲打減震器,以免損壞減震器。④所有減震器安裝完成后,應(yīng)檢查粉碎機(jī)是否處于正常位置,否則必須用墊片或墊塊進(jìn)行調(diào)整。減震器的上安裝平面對于機(jī)座平面的傾斜度每1 m長不得超過3 mm。減震器應(yīng)該牢固地緊貼在基座上，可用塞尺進(jìn)行測試，厚0.2 mm的塞尺應(yīng)不能插入減震器下表面2/3的周邊,厚0.3 mm的塞尺應(yīng)插不進(jìn)減震器的下表面。為了彌補(bǔ)各減震器上表面與粉碎機(jī)的支承表面之間的間隙(減震裝置中減震器之間的高度差)，應(yīng)當(dāng)使用鋼質(zhì)墊圈。墊圈外徑不小于緊固螺栓或螺柱直徑的兩倍，厚度不小于3 mm。⑤當(dāng)粉碎機(jī)重心較高時(shí),應(yīng)考慮在設(shè)備上方加裝側(cè)向限制器。

3 減震器材料和類型選擇

根據(jù)減震對象、使用要求、工作載荷、減震器剛度、安裝尺寸和穩(wěn)定性等因素,選擇合適的減震器材料和類型。

粉碎機(jī)減震應(yīng)用最多的是橡膠減震器，橡膠材料主要優(yōu)點(diǎn)是：①形狀可以任意設(shè)計(jì)，使減震器各方向的剛度滿足使用要求。②具有阻尼特性，減震緩沖效果好。③由于特有的變形特性，可自由地選擇形狀和尺寸,安裝時(shí)允許有較大的誤差。④制造容易、安裝方便。

橡膠減震器的選型如下：①承受較大的工作載荷或安裝減震器的空間受限時(shí),可采用壓縮型橡膠減震器。②承受較大的工作載荷且機(jī)器轉(zhuǎn)數(shù)大于1 000 r/min時(shí)，可采用壓縮-剪切型橡膠減震器。③承受較小的工作載荷，或機(jī)器轉(zhuǎn)數(shù)大于600 r/min，或要求振動主方向的剛度較低時(shí)，可采用剪切型橡膠減震器。

4 減震器的維護(hù)

橡膠減震器老化、蠕動和疲勞等耐久性能要求應(yīng)符合:①老化、疲勞豎向剛度變化率不大于20%；②蠕動量不應(yīng)大于橡膠層總厚度的5%；③支座外觀目視無龜裂。

剛度和阻尼的檢測需要有專門的儀器設(shè)備，沒有這種測試手段時(shí),只要適當(dāng)控制橡膠的硬度以及在額定載荷下的變形量,一般均能獲得較滿意的隔振效果。硬度或變形量超標(biāo),或支座外觀目視有龜裂即可判定減震器失效，應(yīng)當(dāng)立即更換。

5 減震器設(shè)計(jì)

由粉碎機(jī)產(chǎn)生振動的原因可以看出，粉碎機(jī)本身為振源，要采取積極(主動)隔振。不少資料從不同角度介紹了減震器的設(shè)計(jì)，下面綜合給出減震器核算步驟和計(jì)算公式。

5.1 確定原始數(shù)據(jù)

通過圖紙和設(shè)計(jì)資料確定粉碎機(jī)的原始參數(shù)，包括粉碎機(jī)的安裝尺寸、整機(jī)質(zhì)量、質(zhì)心位置、轉(zhuǎn)子質(zhì)量，主軸轉(zhuǎn)速。

5.2 剛度計(jì)算

5.2.1 隔振系數(shù)與頻率比

最佳選擇范圍：頻率比Z=3～5時(shí)，隔振系數(shù)=0.11～0.04。選取 η 后

5.2.2 減震器剛度

偏心質(zhì)量激振角頻率

減震器總剛度

減震器采用R個(gè)，對稱布置，單個(gè)減震器的剛度

式中：ω——偏心質(zhì)量激振角頻率(rad/s);

n——轉(zhuǎn)子最大工作轉(zhuǎn)速(r/min)；

K——減震器總剛度(N/m)；

m1——粉碎機(jī)總體質(zhì)量(kg)。

5.3 單個(gè)減震器承載力

作用在粉碎機(jī)質(zhì)量中心處沿豎向的轉(zhuǎn)子最大激振力幅值

式中：Pcz——轉(zhuǎn)子激振力幅值（N）；

m0——轉(zhuǎn)子質(zhì)量（kg）；

e——轉(zhuǎn)子當(dāng)量偏心距（m）；

A——平衡精度（mm/s）。

單個(gè)減震器承載力

式中：g——重力加速度(g=9.8 m/s2)。

5.4 選擇減震器的規(guī)格型號

通常選用軸向剛度和徑向剛度相等的橡膠減震器，以使粉碎機(jī)在鉛垂和水平方向都有較好的減震效果。

根據(jù)所算出的單個(gè)減震器承載力在標(biāo)準(zhǔn)減震器系列中選擇減震器型號、主要性能及外形尺寸，主要性能包括額定載荷[P]、額定固有頻率[fn]、額定靜變形[δ]，然后進(jìn)行減震器主要性能校核。

5.5 減震器固有頻率校核

減震器固有角頻率

減震器固有頻率校核公式為

式中：ωn——減震系統(tǒng)固有角頻率（rsd/s）；fn——減震器固有頻率（Hz）；

[fn]——額定固有頻率（Hz）。

5.6 減震器靜變形校核

減震器的靜變形δ是指粉碎機(jī)靜止時(shí)，在其重力作用下減震器的壓縮變形量，校核公式為

式中：δ——靜變形（mm）；

Ed——橡膠的靜態(tài)彈性模量（N/m2）；

Ej——橡膠的動態(tài)彈性模量（N/m2）；一般取值Ed/Ej=2.5。

6 舉例說明

SFSP56型錘片式飼料粉碎機(jī)的電機(jī)與粉碎機(jī)主軸采用聯(lián)軸器直接方式傳動，電機(jī)座直接安裝在機(jī)器底座上。機(jī)器底座下面安放6個(gè)或4個(gè)減震器，直接安裝在基礎(chǔ)平面上，不需要其他聯(lián)結(jié)。SFSP56×40(或36)型安裝小樣如圖1所示，帶括號的尺寸適用于56×36機(jī)型。

下面對SFSP56×40機(jī)型所用的減震器進(jìn)行校核。

粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速n=2 950 r/min,機(jī)器總質(zhì)量m1=790 kg,轉(zhuǎn)子質(zhì)量m0=160 kg，安放6個(gè)減震器。

① 初定 δ=0.06，代入式(1)得 Z=4.05，選擇 Z=4.5。

② 將 n 代入式(2)得 ω=308.77 rsd/s，m1、ω 和 Z 代入式(3)、（4）得 K=3 719 394 N/m、K1=619 899 N/m。

③由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第6卷）查出粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子的動平衡等級為G16,A=16 mm/s和ω代入式（6）得e=5.18×10-5m，m0、ω 和 e 代入式(5)得 Pcz=790.17 N，將Pcz、m1、g 和 R 代入式(7)得 Pi=1 488 N，由 Pi在實(shí)用橡膠手冊中查出JG3-4型橡膠減震器的[P]=2 646 N，Pi＜[P]。其他主要性能[fn]=7～10 Hz，[δ]=6～11.5 mm。

④ 將K和m1代入式(8)得ωn=68.6 rsd/s，由式(9)得 fn=10.9 Hz，fn≈[fn]=10 Hz，并能滿足 z=ω/ωn=3～5 的要求。

⑤ Pi、K1和 Ed/Ej代入式(10)得 δ=6 mm＜[δ]。

7 結(jié)語

在錘片式粉碎機(jī)應(yīng)用減震器時(shí)，根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求,詳細(xì)說明了布置規(guī)則、安裝與維護(hù)、減震材料選擇、減震器設(shè)計(jì)等步驟,并用例題說明校核過程,為實(shí)際使用提供參考。