電磁驅動板彈簧振動篩分機開發應用

孫彥波，王子沖，楊自武，蔣瑋，趙東明，沈磊

（1.云南煙葉復烤有限責任公司，云南保山678000；2.昆明貝森（風動）蜂窩紙板設備制造有限公司，云南昆明650203）

電磁驅動板彈簧振動篩分機開發應用

孫彥波1，王子沖1，楊自武1，蔣瑋1，趙東明2，沈磊2

（1.云南煙葉復烤有限責任公司，云南保山678000；2.昆明貝森（風動）蜂窩紙板設備制造有限公司，云南昆明650203）

采用電磁驅動系統對傳統板彈簧型振動篩分機進行改造，設計開發新型電磁驅動系統解決傳統板彈簧型振動篩分機旋轉電機+偏心連桿驅動系統傳動效率低、零部件磨損大、能耗高、噪聲大、維護費用高的缺陷和不足。實際應用表明，設計開發的電磁驅動板彈簧型振動篩分機可有效降低設備故障率，設備運行噪聲小，能耗低，設備維護工作量少和維護費用低。

電磁驅動系統；板彈簧型振動篩分機；開發應用

0 概述

板彈簧型振動篩分機在煙草行業打葉復烤、制絲生產線上大量使用，主要用于煙草物料篩分、輸送，驅動系統大多為旋轉電機+偏心連桿機構，即振動篩分機工作時由旋轉電機帶動偏心軸，偏心軸通過兩連桿連接篩分槽體與平衡體分別向相反方向運動，實現振動篩分機的驅動，完成物料的篩分、輸送（圖1）。這種傳統驅動裝置驅動的振動篩分機，振幅由偏心軸的偏心量決定，振動頻率由偏心軸的旋轉速度決定，一旦偏心連桿機構和驅動系統傳動比確定，振動篩分機工作時的振幅、工作頻率均保持恒定。這種驅動裝置穩定性好，但工作振幅、工作頻率不能根據生產實際需要進行適時調節，同時驅動系統傳動效率低、零部件磨損大、能耗高、噪聲大和維護費用高。

1 電磁驅動板彈簧振動篩分機

1.1 設計開發目標

（1）電磁驅動系統能實現板彈簧振動篩分機往復直線驅動，工作振幅、工作頻率能滿足煙草物料的篩分、輸送要求。

（2）電磁驅動系統能根據生產流量實際情況，對板彈簧振動篩分機的工作振幅、工作頻率進行在線調節。

（3）較傳統板彈簧型振動篩分機工作能耗更低，設備運行噪聲小，維護工作量小。

1.2 裝置構成及注意事項

1.2.1 構成

電磁驅動板彈簧振動篩分機主要由篩分機和電磁驅動裝置兩部分組成。篩分機采用傳統板彈簧型振動篩分機進行改造，由篩體、平衡體、板彈簧、機架組成。篩體由板彈簧支撐并與機架相連；平衡體在篩分、輸送過程中運動方向同篩體相反，用于平衡篩體及物料運行過程中對機架產生的反作用力，由板彈簧支撐并與機架相連；板彈簧在篩分、輸送過程中受力后發生“彈性”變形迫使篩體和平衡體產生相對運動，同時還有連接支撐作用。篩體和平衡體分別用獨立電磁驅動頭驅動，智能控制器采用380 V電源，應能夠對電磁驅動頭分別進行驅動控制，電磁驅動振動篩分機外形結構見圖2。電磁驅動振動篩分機整體結構形式同傳統振動篩分機大致相同，只是將傳統振動篩分機的動力裝置由旋轉電動機+偏心連桿機構，更換為由智能控制器驅動的電磁驅動頭。

1.2.2 注意事項

（1）支撐平衡體的板彈簧與支撐篩分槽體的板彈簧數量、規格應保持一致。

（2）平衡體質量應略高于篩體和輸送物料質量之和。

（3）安裝電磁驅動頭時，定子與動子上下間的間隙應相等，2電磁驅動頭輸出桿與篩體、平衡體連接時要保證板彈簧的平行度，并與機架上的板彈簧保持垂直。

圖1 傳統板彈簧型振動篩分機結構原理圖

圖2 電磁驅動板彈簧振動篩分機外形結構圖

（4）板彈簧在機架上的安裝位置應保持均勻一致，受力均衡。

1.3 工作原理

電磁驅動裝置由2個電磁驅動頭（圖3）、智能控制器組成。每個電磁驅動頭由4個定子線圈（下部2個線圈為A組，上部2個線圈為B組）、1個由板彈簧支撐的懸浮于定子中間的動子和與動子相連的動力輸出桿組成。圖示A，B組線圈、線圈中間的動子、與動子相連的動力輸出桿為甲電磁驅動頭，C，D組線圈、線圈中間的動子、與動子相連的動力輸出桿為乙電磁驅動頭。甲電磁驅動頭通過動力輸出桿與振動篩分機的篩體連接，乙電磁驅動頭通過動力輸出桿與振動篩分機的平衡體連接。智能控制器為電磁驅動頭提供兩路大小相等、方向相反的可控脈沖直流電源。當振動篩分機正向運動時，智能控制器為甲、乙電磁驅動頭的B，D組線圈同時提供可控脈沖電源，當振動篩分機反向運動時，智能控制器為甲、乙電磁驅動頭的A，C組線圈同時提供可控脈沖電源，分別推動兩個動子向相反方向運動。當智能控制器連續為B，D組線圈和A，C組線圈提供滿足振動篩分機振幅、振動頻率要求的可控脈沖電源時，2個電磁驅動頭分別驅動振動篩分機的篩體、平衡體作往復直線運動，實現振動篩分機對物料進行篩分、輸送的要求。

圖3 電磁驅動頭外形結構圖

圖4 智能控制器工作原理圖

圖5 智能控制器結構原理圖

智能控制器為電磁驅動頭定子線圈提供兩路大小相等、方向相反的可控脈沖電源，工作原理圖見4和圖5。

工作時，智能控制器整流器將380 V三相交流電轉換成直流電，然后逆變器在控制電路的控制下輸出二路脈寬比和頻率可調的可控脈沖電源，控制電路由運算電路、檢測電路、控制信號輸入/輸出電路等構成，主要任務是完成對逆變器的開關控制、對整流器的電壓控制以及各種保護功能，從而控制驅動電路（逆變器）輸出滿足電磁驅動頭工作要求的可控脈沖電源。

2 應用及效果

電磁驅動板彈簧型振動篩分機用于打葉復烤生產線后，經實測，輸送篩分能力、篩分效率完全滿足工藝要求。設備運行時，機架前后左右擺動量完全符合使用要求，設備運行穩定可靠。將電磁驅動板彈簧型振動篩分機與傳統板彈簧型振動篩分機運行效果進行對比測試，測試情況見表1。

表1 2臺分機運行效果對比測試記錄

從測試情況看，電磁驅動型篩分機在完全滿足工藝及使用要求的前提下，實際能耗約為傳統型篩分機的2/3，設備運行噪聲比傳統型篩分機低5～8 dB。

3 結語

傳統板彈簧型振動篩分機利用偏心連桿機構將旋轉電機的旋轉運動轉換為篩體、平衡體的往復直線運動，從而實現煙草物料的篩分、輸送，這種傳動方式屬于剛性傳動，穩定性好，但傳動效率低、零部件磨損大、能耗高、噪聲大、維護費用高。電磁驅動板彈簧型振動篩分機將電能直接轉換成振動篩分機振動所需的機械能，中間不需任何轉換機構，傳動方式具有無機械摩擦、結構簡單、維護工作量小、噪聲低、能耗小的特點，可以較好地實現改善生產環境、節能降耗、降低企業設備使用維護費用的目的，適宜在煙草行業打葉復烤、制絲生產線上推廣應用。

——本文作者還有:李培光1，劉廷海2，王興茂2，陳恒國2

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〔編輯 王永洲〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.03.10