直驅(qū)往復(fù)式節(jié)能型搖桿振動(dòng)輸送機(jī)的研制

付躍軍， 李忠政， 劉 冰

（貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司銅仁卷煙廠， 貴州 銅仁 554300）

0 引言

振動(dòng)輸送機(jī)是利用激振器使料槽振動(dòng)， 從而使槽內(nèi)物料沿一定方向滑行或拋移的連續(xù)式輸送機(jī)械。 偏心連桿振動(dòng)輸送機(jī)在我國(guó)煙草行業(yè)制絲生產(chǎn)線(xiàn)和打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)上廣泛使用，主要有ZB（板簧）型和ZG（搖桿）型，均為雙質(zhì)體式振動(dòng)輸送機(jī)。因偏心連桿機(jī)構(gòu)在啟停時(shí)，產(chǎn)生的扭力為不均衡力， 需以最大扭矩產(chǎn)生的力量為啟動(dòng)力來(lái)配置振動(dòng)輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)， 而振動(dòng)輸送機(jī)在正常工作時(shí)，所需驅(qū)動(dòng)力較小，這就導(dǎo)致偏心連桿振動(dòng)輸送機(jī)配置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率較大， 造成能源浪費(fèi)和電網(wǎng)功率因數(shù)偏低；偏心連桿機(jī)構(gòu)高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)振動(dòng)輸送機(jī)加工制造工藝要求較高，軸承需要定期潤(rùn)滑，偏心連桿機(jī)構(gòu)也需要定期進(jìn)行維修更換，維護(hù)成本較高，不符合清潔生產(chǎn)發(fā)展方向。本文介紹了一種直驅(qū)往復(fù)搖桿型振動(dòng)輸送機(jī)的研制，該振動(dòng)輸送機(jī)經(jīng)生產(chǎn)過(guò)程測(cè)試，節(jié)電率達(dá)50%以上，是一種節(jié)能、環(huán)保型振動(dòng)輸送機(jī)，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

通過(guò)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀調(diào)查， 國(guó)外目前也有采用電磁直驅(qū)的振動(dòng)輸送機(jī)， 但是頻率一般為25Hz， 振幅為1～1.5mm的高頻振動(dòng)篩，多用于篩分和小流量輸送，不能滿(mǎn)足煙草行業(yè)制絲生產(chǎn)線(xiàn)和打葉復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)大流量的生產(chǎn)工藝需求。 國(guó)內(nèi)對(duì)直驅(qū)往復(fù)搖桿型振動(dòng)輸送機(jī)的研究較少。

2 主要研究?jī)?nèi)容

2.1 測(cè)量原工序振動(dòng)輸送機(jī)的參數(shù)

選擇制絲生產(chǎn)線(xiàn)混絲加香機(jī)出口搖桿振動(dòng)輸送機(jī)作為比較對(duì)象，該工序的特點(diǎn)是大流量、大負(fù)荷、長(zhǎng)距離輸送，具有代表性，其有關(guān)參數(shù)如下：皮帶輪變比95：315，電機(jī)功率7.5（kW），電機(jī)轉(zhuǎn)速960（r/min），偏心裝置偏心距Re=12，安裝了8 對(duì)130：260 搖桿。

2.2 選擇往復(fù)振蕩電機(jī)

根據(jù)原振動(dòng)輸送機(jī)的電機(jī)功率7.5（kW），偏心裝置偏心距Re=12。 查手冊(cè)， 選擇往復(fù)振蕩電機(jī)型號(hào)為WFZD3.6K×2， 其單向振幅為0～12mm， 工作頻率4～10 （次/秒），額定推力3.6×2（KN）。 為了獲得最大推力，要求電機(jī)輸出桿與搖桿（或彈簧板）垂直，即：電機(jī)輸出桿角度與振動(dòng)輸送機(jī)擺桿角度相等。 往復(fù)振蕩電機(jī)外購(gòu)。

2.3 控制器的選擇和設(shè)定

根據(jù)往復(fù)振蕩電機(jī)型號(hào)和參數(shù)， 選擇與之匹配的智能控制器：WF-K-15A-T。 直驅(qū)電機(jī)靠智能控制器控制驅(qū)動(dòng)，調(diào)整智能控制器參數(shù)，根據(jù)設(shè)定振幅的和位移傳感器檢測(cè)的位移值的偏差反饋調(diào)節(jié)脈寬比， 從而調(diào)節(jié)線(xiàn)圈電流值的大小，保證實(shí)際運(yùn)動(dòng)頻率和固有頻率相匹配，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

2.4 復(fù)核相關(guān)參數(shù)

（1）偏心裝置轉(zhuǎn)速n=（95×960）÷315=289.5（r/min）。

（2）頻率f =289.5/60=4.82（Hz）（在振蕩電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)）。

（3）計(jì)算振蕩機(jī)械系數(shù)。

（2π/60·n）2×Re×2÷9810=（2×3.14÷60×289.5）2×12×2÷9810=2.24

計(jì)算結(jié)果表明振蕩機(jī)械系數(shù)在2～3 之間， 能保證物料的正常輸送。

2.5 振動(dòng)輸送機(jī)進(jìn)行改造和安裝

振動(dòng)輸送機(jī)改造后， 于2016 年10 月安裝在某卷煙工廠制絲生產(chǎn)線(xiàn)試用。

圖1 直驅(qū)往復(fù)式節(jié)能型搖桿振動(dòng)輸送機(jī)示意圖Fig.1 Schematic diagram of direct drive reciprocating energy saving rocker vibrating conveyor

2.6 角度調(diào)整

調(diào)整往復(fù)振蕩電機(jī)的傾角， 使電機(jī)輸出桿與振動(dòng)輸送機(jī)搖臂成90°或接近90°，此時(shí)電機(jī)輸出功率最小。

圖2 往復(fù)振蕩電機(jī)輸出桿調(diào)整示意圖Fig.2 Schematic diagram of reciprocating motor output rod adjustment

2.7 試運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及整改

（1）出現(xiàn)的問(wèn)題。設(shè)備運(yùn)行了2 個(gè)月后，室內(nèi)溫度較低時(shí)，設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)振蕩電機(jī)帶不動(dòng)，物料不能正常輸送。

（2）分析整改。 分析認(rèn)為搖桿的低溫性能較差，將8對(duì)搖桿減少為5 對(duì)搖桿， 同時(shí)增加了5 對(duì)彈簧連接于平衡體與槽體之間，因彈簧的彈性系數(shù)不隨溫度而變化，從而減少搖桿對(duì)系統(tǒng)的影響， 提高系統(tǒng)可靠性。 設(shè)定頻率5.6Hz，振幅12mm，設(shè)備連續(xù)運(yùn)行一年半，未發(fā)生故障，運(yùn)行穩(wěn)定，滿(mǎn)足工藝要求，節(jié)電率由30%提升到50%。

2.8 測(cè)試

（1）諧波檢測(cè)。 經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)，其電壓總諧波畸變率、 各次諧波電壓含有率均隨負(fù)載電機(jī)頻率的增大而增大，總諧波畸變率滿(mǎn)足GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中的有關(guān)規(guī)定，各次諧波電流平均測(cè)量值均滿(mǎn)足GB17625.1-2009 《電磁兼容 限值 諧波電流發(fā)射限值（設(shè)備每相電流≤16A）》中諧波電流允許值的規(guī)定，滿(mǎn)足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。

（2）電磁輻射測(cè)量。采用精度：電場(chǎng)1V/m、磁場(chǎng)0.01μT；量程：電場(chǎng)1V/m～1999V/m、磁場(chǎng)0.01μT～19.99μT；報(bào)警閥值：電場(chǎng)40V/m、磁場(chǎng)0.4μT 的電磁輻射測(cè)量?jī)x進(jìn)行檢測(cè)。與傳統(tǒng)的偏心驅(qū)動(dòng)振動(dòng)輸送機(jī)相比， 電磁輻射量未見(jiàn)明顯變化，均顯著小于國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）噪聲測(cè)量。噪音比常規(guī)的偏心驅(qū)動(dòng)振動(dòng)輸送機(jī)低5dB 以上。

（4）節(jié)能測(cè)試。 通過(guò)耗能數(shù)據(jù)對(duì)比，在相同工位、相同負(fù)載的情況下， 傳統(tǒng)型偏心連桿搖桿式振動(dòng)輸送機(jī)每小時(shí)耗電2.30kW·h，直驅(qū)往復(fù)搖桿式振動(dòng)輸送機(jī)每小時(shí)耗電1.103kW·h，節(jié)電率達(dá)52%。 測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 耗電測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.1 Test data of power consumption

（5）工藝測(cè)試。 經(jīng)工藝部門(mén)驗(yàn)證，直驅(qū)往復(fù)搖桿式振動(dòng)輸送機(jī)與傳統(tǒng)型偏心連桿搖桿式振動(dòng)輸送機(jī)相對(duì)，未對(duì)輸送物料質(zhì)量等工藝指標(biāo)造成不良影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)能減排和清潔環(huán)保是生產(chǎn)企業(yè)的重要工作內(nèi)容，也是企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵。 本課題研究的直驅(qū)往復(fù)式節(jié)能型振動(dòng)輸送機(jī)在滿(mǎn)足生產(chǎn)使用需要的前提下， 節(jié)約電能源消耗（節(jié)電率＞50%）、換件費(fèi)用和設(shè)備潤(rùn)滑保養(yǎng)費(fèi)用，設(shè)備不需潤(rùn)滑，噪聲低，是一種清潔、環(huán)保、節(jié)能新型振動(dòng)輸送機(jī)，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。