減震器在錘片式飼料粉碎機上的應用

孫春一 金世哲

（1.遼寧石油化工大學機械工程學院,遼寧撫順 113001；2.撫順東霸儀表與自動化有限責任公司,遼寧撫順113001）

錘片式飼料粉碎機是飼料加工廠的主要粉碎設備，安裝時，電機、粉碎機等直接安放在機座上，機座下裝有若干只減震器，機器通過減震器直接安放在基礎平面上。粉碎機工作時不可避免地要產生振動，通過粉碎機與基礎之間的減震器來隔離振動的傳遞。因此，分析粉碎機產生振動原因，實施減震器的布置、安裝與維護，選擇減震材料、類型和應用，進行減震器設計等對設計人員和使用者來說是非常有必要的，具有重要的實際意義。

1 粉碎機產生振動的原因

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

振動對粉碎機的生產和周圍環境帶來不利的影響，在粉碎機機座與基礎之間安裝減震器，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

粉碎機采用支承式減震，見圖1。

在減震器設計中，合理布置減震器顯得非常重要，布置減震器時的原則為：①一般采用多個減震器并聯，減震器對稱布置在粉碎機質心兩側，以粉碎機的主慣性軸作為對稱軸；②減震器宜布置在同一水平面內；③選用同一型號的減震器,使每個隔振器剛度大小和變形量相等，這樣可避免設備的偏轉，而且安裝、拆卸方便；④當粉碎機從其平衡位置沿坐標軸平移一距離時，各減震器對粉碎機的作用力的合力應通過粉碎機的質心。

2.2 減震器安裝

安裝尺寸和要求遵照機器說明書的安裝小樣圖。減震器安裝不當時，其隔振效果并不好，所以安裝減震器時注意以下各點：①安裝使用的減震器必須是符合標準要求的合格產品，不應在環境溫度低于-10℃時安裝減震器。②考慮到減震器靜力載荷下的變形值和蠕變現象，由減震器支承的粉碎機，必須在安裝減震器24 h后才能與外接件（如撓性接管等）進行連接。③安裝時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,應檢查粉碎機是否處于正常位置,否則必須用墊片或墊塊進行調整。減震器的上安裝平面對于機座平面的傾斜度每1 m長不得超過3 mm。減震器應該牢固地緊貼在基座上，可用塞尺進行測試，厚0.2 mm的塞尺應不能插入減震器下表面2/3的周邊,厚0.3 mm的塞尺應插不進減震器的下表面。為了彌補各減震器上表面與粉碎機的支承表面之間的間隙(減震裝置中減震器之間的高度差)，應當使用鋼質墊圈。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當粉碎機重心較高時,應考慮在設備上方加裝側向限制器。

3 減震器材料和類型選擇

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

粉碎機減震應用最多的是橡膠減震器，橡膠材料主要優點是：①形狀可以任意設計，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,可采用壓縮型橡膠減震器。②承受較大的工作載荷且機器轉數大于1 000 r/min時，可采用壓縮-剪切型橡膠減震器。③承受較小的工作載荷，或機器轉數大于600 r/min，或要求振動主方向的剛度較低時，可采用剪切型橡膠減震器。

4 減震器的維護

橡膠減震器老化、蠕動和疲勞等耐久性能要求應符合:①老化、疲勞豎向剛度變化率不大于20%；②蠕動量不應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備，沒有這種測試手段時,只要適當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,或支座外觀目視有龜裂即可判定減震器失效，應當立即更換。

5 減震器設計

由粉碎機產生振動的原因可以看出，粉碎機本身為振源，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計，下面綜合給出減震器核算步驟和計算公式。

5.1 確定原始數據

通過圖紙和設計資料確定粉碎機的原始參數，包括粉碎機的安裝尺寸、整機質量、質心位置、轉子質量，主軸轉速。

5.2 剛度計算

5.2.1 隔振系數與頻率比

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

5.2.2 減震器剛度

偏心質量激振角頻率

減震器總剛度

減震器采用R個，對稱布置，單個減震器的剛度

式中：ω——偏心質量激振角頻率(rad/s);

n——轉子最大工作轉速(r/min)；

K——減震器總剛度(N/m)；

m1——粉碎機總體質量(kg)。

5.3 單個減震器承載力

作用在粉碎機質量中心處沿豎向的轉子最大激振力幅值

式中：Pcz——轉子激振力幅值（N）；

m0——轉子質量（kg）；

e——轉子當量偏心距（m）；

A——平衡精度（mm/s）。

單個減震器承載力

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，以使粉碎機在鉛垂和水平方向都有較好的減震效果。

根據所算出的單個減震器承載力在標準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是指粉碎機靜止時，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——橡膠的靜態彈性模量（N/m2）；

Ej——橡膠的動態彈性模量（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的電機與粉碎機主軸采用聯軸器直接方式傳動，電機座直接安裝在機器底座上。機器底座下面安放6個或4個減震器，直接安裝在基礎平面上，不需要其他聯結。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機型。

下面對SFSP56×40機型所用的減震器進行校核。

粉碎機主軸轉速n=2 950 r/min,機器總質量m1=790 kg,轉子質量m0=160 kg，安放6個減震器。

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由機械設計手冊（第6卷）查出粉碎機轉子的動平衡等級為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 結語

在錘片式粉碎機應用減震器時，根據相關的標準和要求,詳細說明了布置規則、安裝與維護、減震材料選擇、減震器設計等步驟,并用例題說明校核過程,為實際使用提供參考。