關(guān)于慣性振動落砂機幾個問題的研究探討

吳 劍

（江陰智銘鑄造裝備應(yīng)用技術(shù)設(shè)計室，江蘇江陰 214400）

在鑄造砂處理工部中，慣性振動落砂機已成為必不可少的裝備之一。按落砂工藝要求，落砂機可分為單質(zhì)體振動落砂機、雙質(zhì)體振動落砂機和拼裝式振動落砂機。常用的落砂機規(guī)格（載荷質(zhì)量） 有：3t、5t、8t、10t、15t、20t、25t、30t、40t、50t、60t等。

落砂機的振動噪音對環(huán)境的影響、生產(chǎn)線匹配能力、落砂效果都是振動落砂機性能優(yōu)劣的反映。

本文探究了慣性振動落砂機的應(yīng)用中通常存在的幾個問題。

1 雙質(zhì)體振動落砂機阻尼器的應(yīng)用

雙質(zhì)體振動落砂機在設(shè)計和應(yīng)用中通常會設(shè)置一組阻尼器，以防止非線性振動時的異常振幅。單質(zhì)體振動落砂機亦是如此。而在實際應(yīng)用中，生產(chǎn)現(xiàn)場、產(chǎn)品空載試驗、負(fù)載試驗的結(jié)果表明阻尼器并沒有達(dá)到設(shè)計和預(yù)想的目的，反而造成一種對線性振動的干涉和消耗部分激振力，最終拆除后線性振動效果反而更好，異常波動小[1]。

造成這種現(xiàn)象的原因在于阻尼器的阻尼力在落砂機結(jié)構(gòu)設(shè)置上的因素不確定（計算難度大），變數(shù)多。例如：

（1）在相同載荷質(zhì)量、不同臺面的落砂機，阻尼分布是個變數(shù)。

（2）在相同臺面、不同載荷質(zhì)量的落砂機，阻尼分布也是個變數(shù)。

（3）在不同臺面不同載荷質(zhì)量的落砂機，特別是30噸以上載荷質(zhì)量，阻尼分布變數(shù)更大。

（4）在落砂過程中載荷質(zhì)量的變化，阻尼分布同樣是個變數(shù)。

所以，理論上計算阻尼力的參數(shù)不可少，在實際中加入阻尼器的意義不大、可忽略。但用阻尼器作為彈性緩沖墊、彈性阻尼應(yīng)用是必要的、可靠的，以防止載荷質(zhì)量變化中的彈性變形[2]。

2 落砂機臺面長寬比例關(guān)系

落砂機臺面尺寸在很多應(yīng)用場合都是按用戶要求進(jìn)行調(diào)整的。也有按設(shè)計規(guī)定尺寸選擇使用的。有的應(yīng)用比較合理、效果好。有的不夠理想、振動不協(xié)調(diào)、落砂效果差等。

在落砂機臺面尺寸設(shè)計時，理論計算中有一個臺面長寬的比例關(guān)系。一般不是可以任意修改的。例如，盡量避免正方形臺面、避免長寬比例失調(diào)的臺面。臺面尺寸參數(shù)選擇時盡量考慮按長寬比例設(shè)計，有利于系統(tǒng)振動參數(shù)的選擇（激振力與隔振、減振的分布）與參振體的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

常用臺面長寬比例：長/寬1.35、1.40、1.45、1.50、1.55、1.60。

大臺面尺寸可圓整，取優(yōu)先數(shù)，而參振體的高度尺寸應(yīng)按載荷要求的質(zhì)量進(jìn)行計算確定。

3 落砂機臺面拼裝形式的確定

實際生產(chǎn)中，可經(jīng)常碰到砂箱或鑄件的外形需要大臺面尺寸的落砂機，因而采用二臺、三臺或四臺落砂機的組合拼裝形式來實現(xiàn)。在拼裝時往往忽略了相關(guān)的輔助裝置，而影響落砂效果。原因是鑄件、鑄型的總質(zhì)量是確定的，而落在單臺落砂機上的質(zhì)量是不確定的（要考慮單臺落砂機的載荷能力、重力平衡和落砂過程的載荷變化），或者吊運操作不當(dāng)，往往造成過載或偏載，對落砂機的應(yīng)用造成傷害，主要是不同載荷下的異常振幅。

所以，應(yīng)用拼裝式落砂機必須考慮合理設(shè)置輔助裝置（元件）。例如彈性阻尼元件、橡膠緩沖墊等，以增強抗異常振幅的能力[3]。

落砂機用減壓阻尼元件（彈簧）是一種彈性阻尼裝置，其應(yīng)用可防止落砂機應(yīng)載荷不均引起的臺面不平衡振動，使彈簧避免過渡的拉伸而斷裂的現(xiàn)象。安裝位置可以在落砂機臺面的四角或周邊上應(yīng)用。保留間隙在有效的最大變形量。如圖1和圖2所示。

4 振動電機的同步性

振動電機在單質(zhì)體、雙質(zhì)體慣性振動落砂機上的應(yīng)用已趨于成熟，大大降低了落砂機設(shè)計與加工過程的復(fù)雜性。同時也反映了振動電機由于異步電動機的特性決定了異步振動電機在運行中同步追隨特性的特征。

圖1 彈性緩沖墊的應(yīng)用

圖2 彈性阻尼的應(yīng)用

然而，振動電機的安裝精度與結(jié)構(gòu)形式對落砂機線性振動、同步協(xié)調(diào)影響很大。以下為振動力學(xué)模型反映的典型案例[4]。

圖示3：單臺、雙側(cè)水平安裝的振動電機，線性、同步性好。

圖示4：單臺、雙側(cè)帶激振角安裝的振動電機，定向、同步性好。

圖示5：雙臺、雙側(cè)同軸水平安裝的振動電機，線性、同步性會延時。

圖示6：雙臺、雙側(cè)非同軸安裝的振動電機，包括安裝精度及偏差較大時，同步性不好，有振動干涉，形成非線性振動。

圖示7：單臺、雙側(cè)水平安裝、縱向有偏差的振動電機，線性，有同步異常、偏振現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

隨著慣性振動落砂機在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用和不斷發(fā)展，用戶對落砂效果的要求越來越高，振動噪音對環(huán)境的影響、經(jīng)濟效益和使用壽命、用戶的發(fā)展理念也不斷提升。因此，在鑄造生產(chǎn)線的砂處理工序上，探討研究落砂機的性能、可靠性、實用性是非常必要的。

圖3 單臺、雙側(cè)水平安裝的振動電機

圖4 單臺、雙側(cè)帶激振角安裝的振動電機

圖5 雙臺、雙側(cè)同軸水平安裝的振動電機

圖6 雙臺、雙側(cè)非同軸安裝的振動電機

圖7 單臺、雙側(cè)水平安裝、縱向有偏差的振動電機