干熄焦振動給料器隔振系統的設計與計算

任 斌 王厲剛 劉巨源

(秦皇島秦冶重工有限公司，河北 秦皇島 066318）

一 概述

振動給料器位于干熄焦生產線干熄槽的底部，用于連續、均勻、定量的把焦炭送入旋轉排出閥內，是干熄焦生產系統中非常重要的一個環節，也是該生產線上的一個核心部件。作為隔振系統的彈簧在該設備中承擔著支撐及減震的作用，彈簧剛度大，減震彈簧對向下的傳導力吸收過低，會引起整個系統的振動加劇，同時也對基礎平臺產生破壞作用，而減震彈簧剛度過小，則會影響減震彈簧的壽命，本文針對彈簧的計算做了詳細的介紹。

干熄焦用振動給料器的主要參數：

激振頻率：ω＝151.8s-1

給料器的參振質量：M＝3.327Kg·s2/cm振動給料器振幅：λ＝2mm

確定振動給料器的外形結構，做出3D殼體,根據3D模型圖，找出殼體的重心位置。

二 彈簧的設計與計算

根據重心與振動給料器前后彈簧的位置關系，做出振動給料器殼體重心示意圖（如圖1所示）。

圖1 振動給料器殼體重心示意圖

由于本次設計為非共振振動給料器，隔振系統的頻率比的選擇范圍通常在2～10之間，本次取隔振系統的頻率比為：

帶入各數值，隔振系統總的彈簧剛度：

假設前彈簧總剛度為：K1，后彈簧總剛度為：K2

則：K1+K2＝2130Kg/cm①

aK1＝bK2即 800K1＝1355K2②

由①②得 K1＝133.928Kg/cm K2＝790.72Kg/cm

靜止狀態下，彈簧受力：

P＝3000+1282＝4282Kg③

P＝P1+P2④

aP1＝bP2即 800P1＝1355P2⑤

式中P1——前彈簧受軸向力

P2——后彈簧受軸向力

由③④⑤得 P1＝2692.39Kg P2＝1589.61Kg

則分配后：

⑶前彈簧的計算

彈簧材質：60Si2MnA

假設彈簧旋繞比 C＝4.6

鋼絲直徑選用30mm，

式中[τ]——彈簧的許用應力，本次設計彈簧為Ⅰ類彈簧，[τ]＝Kg/mm2

彈簧中徑 D＝Cd＝4.6×30＝138mm，選用 140mm，

隔振彈簧要求的剛度及圈數：

彈簧的總變形為：A′＝a0+a

式中a0——彈簧的靜變形

a——彈簧的動變形，一般情況下a＝（3～7）λ，本次設計取a＝5λ＝10mm

則 A′＝a0+a＝19.2+10＝29.2mm

彈簧強度的校核：

符合要求。

式中G——彈簧的剪切彈性模量，8000Kg/mm2

綜上，前彈簧參數確定：材質：60Si2MnA，d＝30mm D＝140mm，有效圈數 n＝4.2。

⑷后彈簧的計算

彈簧材質：60Si2MnA

假設彈簧旋繞比 C＝4.6

彈簧絲直徑：

鋼絲直徑選用25mm，

式中[τ]——彈簧的許用應力，本次設計彈簧為Ⅰ類彈簧，[τ]＝48Kg/mm2

彈簧中徑 D＝Cd＝4.6×25＝115mm，選用 140mm，

隔振彈簧要求的剛度及圈數：

彈簧的總變形為：A′＝a0+a

式中a0——彈簧的靜變形

a——彈簧的動變形，一般情況下a＝（3～7）λ，本次設計取a＝5λ＝10mm

則 A′＝a0+a＝20.1+10＝30.1mm

彈簧強度的校核：

符合要求。

式中G——彈簧的剪切彈性模量，8000Kg/mm2

綜上，后彈簧參數確定：材質：60Si2MnA，d＝25mm D＝140mm，有效圈數 n＝3.6。

三 結束語

經上述計算，確定了振動給料器的隔振系統彈簧的參數，使之能夠滿足振動給料器生產需求。振動給料器在車間生產完畢后，我公司對產品進行了全面的調試。振動給料器根據工況有不同的設計，彈簧的參數也不盡相同，計算自然也就不一樣，本文僅就干熄焦用振動給料器隔著系統的彈簧有關計算做了大致介紹，希望能為今后類似的設計計算提供參考。

[1]聞邦春，劉鳳翹等。振動機械的理論及應用。機械工業出版社，1982

[2]汪海濤。冶金機械設計手冊。中國科技文化出版社，2006