石云江

（朔州中煤楊澗洗選有限公司，山西 朔州 036002）

·試驗(yàn)研究·

一種新型振動(dòng)裝置研究

石云江

（朔州中煤楊澗洗選有限公司，山西 朔州 036002）

通過對現(xiàn)有振動(dòng)篩振動(dòng)組件的分析，利用安培力代替激振器和電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力部件提供的動(dòng)力來源，設(shè)計(jì)出一種新型振動(dòng)裝置，減少了激振器和電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力部件的能耗，使振動(dòng)裝置不僅結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，而且有效減小了能量損耗，提高了振動(dòng)裝置的工作效率。

振動(dòng)篩；振動(dòng)；新型裝置；研究

1 現(xiàn)有振動(dòng)篩振動(dòng)裝置

振動(dòng)裝置是當(dāng)前應(yīng)用非常廣泛的工業(yè)機(jī)械之一。以振動(dòng)篩為例，在現(xiàn)有技術(shù)中，振動(dòng)篩主要由篩體、激振器、懸掛裝置或支撐裝置及電動(dòng)機(jī)等組成。振動(dòng)篩工作時(shí)，電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)激振器主軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生激振力，由于激振器上不平衡重物的離心慣性力作用，篩體振動(dòng)。迫使篩體帶動(dòng)篩網(wǎng)做一定方向的運(yùn)動(dòng)，使篩網(wǎng)上的物料受激振力而周期性向前拋出一個(gè)射程，完成物料篩分作業(yè)。并通過改變激振器偏心重，可獲得不同振幅。

上述的振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)中，篩體的驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和激振器，使得振動(dòng)篩必須設(shè)計(jì)有支承這些設(shè)備的承重結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致振動(dòng)篩非常笨重，篩體安裝、使用都極不方便，也不便于維護(hù)，從而大大增加了振動(dòng)篩的使用成本。另外，電能通過電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和激振器等設(shè)備幾級傳遞，其能量損失嚴(yán)重。根據(jù)統(tǒng)計(jì)得知，僅激振器上就有50%的電能在使用過程中損失，加上電動(dòng)機(jī)能量的損失和傳動(dòng)過程中能量的損失，使得超過70%的電能在振動(dòng)篩使用過程中流失，造成很大的浪費(fèi)，增加了物料的篩分成本。

2 新型振動(dòng)裝置設(shè)計(jì)原理

根據(jù)左手定則可知，通電導(dǎo)體在磁場中受安培力作用，該安培力可以使通電導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。如果導(dǎo)體位于磁性部件的磁場中，導(dǎo)體和磁性部件之間將產(chǎn)生安培力，將導(dǎo)體或者磁性部件中一者固定，另一者可以振動(dòng)，所以磁性體和導(dǎo)體中兩者必有一者因?yàn)榘才嗔Φ淖饔枚l(fā)生移動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)體中電流的方向和大小發(fā)生變化，導(dǎo)體的受力方向和大小將發(fā)生變化；同時(shí)，當(dāng)磁力線的方向和強(qiáng)度發(fā)生變化，導(dǎo)體的受力方向和大小也發(fā)生變化。因此，調(diào)整導(dǎo)體中電流的大小和方向或磁力線的方向，都可以改變導(dǎo)體受力的大小和方向。這樣，通電導(dǎo)體可以在安培力的作用下向不同方向移動(dòng)，當(dāng)安培力的方向交錯(cuò)改變，即可實(shí)現(xiàn)通電導(dǎo)體的振動(dòng)；將可以振動(dòng)的物體與有振動(dòng)需求的事物固定連接，使之一起振動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)效果。

通電導(dǎo)體在磁場中受力示意圖見圖1。

圖1 通電導(dǎo)體在磁場中受力示意圖

3 新型振動(dòng)裝置產(chǎn)品設(shè)計(jì)

以振動(dòng)篩為例，依據(jù)設(shè)計(jì)原理，新型振動(dòng)裝置磁性部件可以選用U型磁鐵，導(dǎo)體選用銅棒。銅棒與振動(dòng)篩篩體固定連接，且銅棒位于U型磁鐵開口部分的內(nèi)側(cè)，在U型磁鐵形成的均勻磁場中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。即U型磁鐵為固定組件，銅棒和振動(dòng)篩篩體為振動(dòng)組件（也可互換）。通過改變銅棒中電流的大小和方向，可以實(shí)現(xiàn)銅棒的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)篩體做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，形成振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對物料的篩分。

在具體實(shí)施過程中，U型磁鐵的數(shù)目可以有多個(gè)，各U型磁鐵形成近似均勻的磁場。由于銅棒在每一個(gè)U型磁鐵的磁場中的受力有限，而且U型磁鐵的磁場是一個(gè)漸變的不均勻場，為了使銅棒能保持穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)速度，可以在篩體的兩側(cè)設(shè)置多個(gè)U型磁鐵，并按磁場的形成規(guī)律分布，使篩體四周形成多個(gè)磁場，且多個(gè)磁場疊合為一個(gè)近似均勻的磁場，使篩體受力更均勻，以提高篩體振動(dòng)的穩(wěn)定性。同時(shí)可以提供多組支架，各支架對稱地安裝于篩體的兩側(cè)，使篩體受力更均勻，可靠性更高。

篩子運(yùn)動(dòng)的頻率就是通電電流的頻率，電流可以采用工業(yè)用交流電，滿足了裝置的適用性。運(yùn)動(dòng)頻率可以通過增加變頻器控制導(dǎo)體中電流的頻率，即通電導(dǎo)體中的電流為變頻器輸出不同頻率的電流，從而振動(dòng)篩的振動(dòng)頻率可以由變頻器調(diào)節(jié)，以滿足振動(dòng)裝置不同的振動(dòng)需求，進(jìn)一步提高振動(dòng)裝置的適用性。

篩體很多由金屬制成，容易導(dǎo)電。為了防止銅棒中的電流傳導(dǎo)給篩體，在篩體上固定安裝絕緣座，通過絕緣座與銅棒連接，以減小電量損失，同時(shí)銅棒的外部可以設(shè)置絕緣套，以進(jìn)一步提高銅棒與篩體間的絕緣效果，提高設(shè)備的安全可靠性，也防止操作工人受傷，保障生產(chǎn)安全。

振動(dòng)篩振動(dòng)裝置側(cè)視設(shè)計(jì)圖見圖2，新型振動(dòng)裝置振動(dòng)篩立體視圖見圖3。

圖2 振動(dòng)篩振動(dòng)裝置側(cè)視設(shè)計(jì)圖

圖3 新型振動(dòng)裝置振動(dòng)篩立體視圖

4 結(jié) 語

針對現(xiàn)有振動(dòng)篩振動(dòng)裝置的研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有振動(dòng)篩因振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較笨重，電能傳遞過程中損失嚴(yán)重。新型振動(dòng)裝置利用物理學(xué)原理，通電導(dǎo)體在磁場中可產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)出可代替激振器和電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力部件提供動(dòng)力來源的裝置，減輕了重量，降低了傳動(dòng)能耗。新型振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，振動(dòng)更靈活，并提高了可維護(hù)性，降低了能耗，節(jié)約了成本。

Research on a New Type of Vibration Device

Shi Yun-jiang

Through the analysis on the existing vibrating screen and vibration component，the ampere force is used instead of vibrator and motor power units to provide power source，a new type of vibration device is designed，the energy consumption of the vibrator and the motor power components is reduced，the new vibration device has simple structure，low cost，reduces the energy loss effectively and improves the work efficiency of the system．

Vibrating screen；Vibration；The new device；Research

TD45

B

1672-0652（2013）09-0020-02

2013-07-03

石云江（1976—），男，河南范縣人，2010年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，注冊安全工程師，主要從事煤炭洗選加工與利用工作（E-mail）yj．shi＠163．com