李向明，劉健楠，劉向陽，張紅波

1 前言

水泥膠砂強(qiáng)度是重要的水泥性能指標(biāo)，GB/T 17671-1999 水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)方法規(guī)定，水泥膠砂的基準(zhǔn)成型設(shè)備為水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)，振幅為（0.75±0.02）mm 的水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)為水泥膠砂試體成型的代用設(shè)備。水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)以其噪聲小、工作效率高、水泥強(qiáng)度穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于水泥廠、建筑施工單位、混凝土攪拌站、大專院校和科研單位有關(guān)實(shí)驗(yàn)室，是評(píng)定和控制水泥質(zhì)量的專用設(shè)備之一。

水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)的工作原理為電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)偏重輪一起旋轉(zhuǎn)，由于偏重輪的重心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸不同心，產(chǎn)生偏心動(dòng)力矩，激發(fā)臺(tái)面振動(dòng)；支撐彈簧中間的拉桿限制了水平方向的振動(dòng)，因此該設(shè)備振動(dòng)部分主要沿垂直方向上下振動(dòng)。振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)頻率就是電機(jī)的轉(zhuǎn)速，振幅大小主要由偏心矩及振動(dòng)部分的總質(zhì)量等因素決定。

當(dāng)水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)振幅偏離（0.75±0.02）mm時(shí)，一般以6 個(gè)振子質(zhì)量的調(diào)整來調(diào)試設(shè)備的振幅。本文通過振幅的計(jì)算公式，推導(dǎo)出振幅與振子的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，供有關(guān)人員在工作中參考。

2 水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)振幅與振子的公式推導(dǎo)過程

《GZ-85型水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)原理及振幅的計(jì)算》一文[1]中提到水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)振幅計(jì)算過程如下：

式中：

B——振幅（最大值），mm

P——干擾力的最大值，N

M——振動(dòng)臺(tái)所有振動(dòng)部分的質(zhì)量，kg

ω——角速度，rad/s

干擾力的最大值P由式（2）計(jì)算而得：

式中：

P——干擾力的最大值，N

m——單個(gè)振子的質(zhì)量，kg

e質(zhì)——3個(gè)振子的質(zhì)心偏心距，m

k由式（3）計(jì)算而得：

式中：

C——彈簧的剛度（上部4個(gè)，下部4個(gè)），N/m，

其中：C上=1 618N/m，C下=2 913N/m

M——振動(dòng)臺(tái)所有振動(dòng)部分的質(zhì)量，kg

因?yàn)閺椈缮舷聞偠炔煌?，所?/p>

根據(jù)《GZ-85型水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)原理及振幅的計(jì)算》一文[1]中提到的水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)振幅計(jì)算過程及設(shè)備說明書提供的參數(shù)：

電機(jī)的轉(zhuǎn)速為2 800r/min，則ω=2 800×π/30=93.33π（rad/s）。

M=32kg，C上=4×1 618N/m，C下=4×2 913N/m，e質(zhì)=0.033 33m，ω=93.33π（rad/s），將以上數(shù)值代入上式中，得：

式中：

m——單個(gè)振子的質(zhì)量，g

B——水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)的振幅，mm

13——振幅與振子之間的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)

式（5）為水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)振幅與振子質(zhì)量關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式。

因此：

式中：

ΔB——振幅變化，mm

Δm——單個(gè)振子質(zhì)量變化，g

在實(shí)踐中，由于現(xiàn)場(chǎng)條件所限，振子質(zhì)量的變化多以增減墊片的質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)。因此，式（6）對(duì)我們實(shí)際操作更具有指導(dǎo)意義。

3 實(shí)踐驗(yàn)證

（1）用水泥軟練設(shè)備測(cè)量儀測(cè)得初始振幅為0.786mm，目標(biāo)振幅為0.750mm，沒有相關(guān)計(jì)算公式時(shí)，振子質(zhì)量變化調(diào)整采用對(duì)半估計(jì)法，本例通過2次振子調(diào)整實(shí)現(xiàn)。第一次，6個(gè)振子減重23.3g，平均每個(gè)振子減重3.88g，振幅從0.786mm 調(diào)整至0.724mm；第二次，6 個(gè)振子共增加9.8g，平均每個(gè)振子增加1.63g，振幅從0.724mm 調(diào)整至0.749mm；完成目標(biāo)振幅的調(diào)整。過程列表分析見表2。

表1 振子質(zhì)量變化與振幅變化關(guān)系表

表2 通過振子質(zhì)量調(diào)整振幅實(shí)際操作結(jié)果與使用公式（6）計(jì)算結(jié)果的誤差比較

本例中如果使用公式（6），可查表1。振幅從0.786mm調(diào)整至0.75mm，振幅變化約0.03mm，查得0.03-13.8，即6 個(gè)振子共需要減質(zhì)量13.8g，與實(shí)際操作基本吻合，使用表1即可一次完成振幅調(diào)整目標(biāo)。

（2）以水泥軟練設(shè)備測(cè)量儀測(cè)得初始振幅為0.87mm，若要將振幅調(diào)整至0.83mm，一共需要減少振子多少克？查表1可知，0.04-18.4，即6個(gè)振子共需要減質(zhì)量18.4g。

實(shí)際操作過程：將每個(gè)振子的墊片拆下來，共減質(zhì)量18.67g后，用水泥軟練設(shè)備測(cè)量儀測(cè)得振幅0.83mm，無需再次調(diào)整。

從以上實(shí)際操作過程看，該振幅變化系數(shù)及表1對(duì)實(shí)際操作有很好的指導(dǎo)作用。