直驅往復式節能型搖桿振動輸送機的研制

付躍軍， 李忠政， 劉 冰

（貴州中煙工業有限責任公司銅仁卷煙廠， 貴州 銅仁 554300）

0 引言

振動輸送機是利用激振器使料槽振動， 從而使槽內物料沿一定方向滑行或拋移的連續式輸送機械。 偏心連桿振動輸送機在我國煙草行業制絲生產線和打葉復烤生產線上廣泛使用，主要有ZB（板簧）型和ZG（搖桿）型，均為雙質體式振動輸送機。因偏心連桿機構在啟停時，產生的扭力為不均衡力， 需以最大扭矩產生的力量為啟動力來配置振動輸送機的驅動電機， 而振動輸送機在正常工作時，所需驅動力較小，這就導致偏心連桿振動輸送機配置的驅動電機功率較大， 造成能源浪費和電網功率因數偏低；偏心連桿機構高速旋轉，對振動輸送機加工制造工藝要求較高，軸承需要定期潤滑，偏心連桿機構也需要定期進行維修更換，維護成本較高，不符合清潔生產發展方向。本文介紹了一種直驅往復搖桿型振動輸送機的研制，該振動輸送機經生產過程測試，節電率達50%以上，是一種節能、環保型振動輸送機，具有廣闊的推廣應用前景。

1 現狀調查

通過國內外現狀調查， 國外目前也有采用電磁直驅的振動輸送機， 但是頻率一般為25Hz， 振幅為1～1.5mm的高頻振動篩，多用于篩分和小流量輸送，不能滿足煙草行業制絲生產線和打葉復烤生產線大流量的生產工藝需求。 國內對直驅往復搖桿型振動輸送機的研究較少。

2 主要研究內容

2.1 測量原工序振動輸送機的參數

選擇制絲生產線混絲加香機出口搖桿振動輸送機作為比較對象，該工序的特點是大流量、大負荷、長距離輸送，具有代表性，其有關參數如下：皮帶輪變比95：315，電機功率7.5（kW），電機轉速960（r/min），偏心裝置偏心距Re=12，安裝了8 對130：260 搖桿。

2.2 選擇往復振蕩電機

根據原振動輸送機的電機功率7.5（kW），偏心裝置偏心距Re=12。 查手冊， 選擇往復振蕩電機型號為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，要求電機輸出桿與搖桿（或彈簧板）垂直，即：電機輸出桿角度與振動輸送機擺桿角度相等。 往復振蕩電機外購。

2.3 控制器的選擇和設定

根據往復振蕩電機型號和參數， 選擇與之匹配的智能控制器：WF-K-15A-T。 直驅電機靠智能控制器控制驅動，調整智能控制器參數，根據設定振幅的和位移傳感器檢測的位移值的偏差反饋調節脈寬比， 從而調節線圈電流值的大小，保證實際運動頻率和固有頻率相匹配，實現節能的目的。

2.4 復核相關參數

（1）偏心裝置轉速n=（95×960）÷315=289.5（r/min）。

（2）頻率f =289.5/60=4.82（Hz）（在振蕩電動機的調節范圍內）。

（3）計算振蕩機械系數。

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

計算結果表明振蕩機械系數在2～3 之間， 能保證物料的正常輸送。

2.5 振動輸送機進行改造和安裝

振動輸送機改造后， 于2016 年10 月安裝在某卷煙工廠制絲生產線試用。

圖1 直驅往復式節能型搖桿振動輸送機示意圖Fig.1 Schematic diagram of direct drive reciprocating energy saving rocker vibrating conveyor

2.6 角度調整

調整往復振蕩電機的傾角， 使電機輸出桿與振動輸送機搖臂成90°或接近90°，此時電機輸出功率最小。

圖2 往復振蕩電機輸出桿調整示意圖Fig.2 Schematic diagram of reciprocating motor output rod adjustment

2.7 試運行中出現的問題及整改

（1）出現的問題。設備運行了2 個月后，室內溫度較低時，設備在啟動時振蕩電機帶不動，物料不能正常輸送。

（2）分析整改。 分析認為搖桿的低溫性能較差，將8對搖桿減少為5 對搖桿， 同時增加了5 對彈簧連接于平衡體與槽體之間，因彈簧的彈性系數不隨溫度而變化，從而減少搖桿對系統的影響， 提高系統可靠性。 設定頻率5.6Hz，振幅12mm，設備連續運行一年半，未發生故障，運行穩定，滿足工藝要求，節電率由30%提升到50%。

2.8 測試

（1）諧波檢測。 經第三方機構檢測，其電壓總諧波畸變率、 各次諧波電壓含有率均隨負載電機頻率的增大而增大，總諧波畸變率滿足GB/T14549-1993《電能質量公用電網諧波》中的有關規定，各次諧波電流平均測量值均滿足GB17625.1-2009 《電磁兼容 限值 諧波電流發射限值（設備每相電流≤16A）》中諧波電流允許值的規定，滿足國家相關標準規范的要求。

（2）電磁輻射測量。采用精度：電場1V/m、磁場0.01μT；量程：電場1V/m～1999V/m、磁場0.01μT～19.99μT；報警閥值：電場40V/m、磁場0.4μT 的電磁輻射測量儀進行檢測。與傳統的偏心驅動振動輸送機相比， 電磁輻射量未見明顯變化，均顯著小于國家規定標準要求。

（3）噪聲測量。噪音比常規的偏心驅動振動輸送機低5dB 以上。

（4）節能測試。 通過耗能數據對比，在相同工位、相同負載的情況下， 傳統型偏心連桿搖桿式振動輸送機每小時耗電2.30kW·h，直驅往復搖桿式振動輸送機每小時耗電1.103kW·h，節電率達52%。 測試數據見表1。

表1 耗電測試數據Tab.1 Test data of power consumption

（5）工藝測試。 經工藝部門驗證，直驅往復搖桿式振動輸送機與傳統型偏心連桿搖桿式振動輸送機相對，未對輸送物料質量等工藝指標造成不良影響。

3 結束語

節能減排和清潔環保是生產企業的重要工作內容，也是企業轉型升級的關鍵。 本課題研究的直驅往復式節能型振動輸送機在滿足生產使用需要的前提下， 節約電能源消耗（節電率＞50%）、換件費用和設備潤滑保養費用，設備不需潤滑，噪聲低，是一種清潔、環保、節能新型振動輸送機，具有良好的推廣應用價值。