电磁振动给料机原理

种子定量电子秤电磁振动变速

给料的原理与应用

王绍侠高刚华

【摘要】通过对电磁振动给料机基本工作原理的理论分析，论述了定量电子秤电磁振动给料机变速给料的原理并导出变速给料的实用方法，同时还简要介绍了DSCZ-4型种子定量电子秤应用该原理与方法实现变速给料的试验结果，证实了用一套电磁振动给料机通过变速给料分别、先后完成定量电子秤要求的粗、精两个给料过程的合理性与可行性，以及采用这种变速给料的方式与机构具有结构简单、体积小、成本较低和称量斗偏重小等方面的优越性。

叙词：种子电子秤电磁振动

引言

定量电子秤的给料有4种方式：电磁振动给料、自重落料、螺旋输送给料、皮带输送给料。电磁振动给料输送平稳可靠，便于电脑联控，在中小型定量电子秤中应用最广。一般的做法是用两套电振给料机分别完成粗、精给料，以达到电子秤对称量速度与精度的要求。这两套给料机有并排平列及上下叠列两种方式。平列式占据较大空间，同时会形成称量斗偏重而影响精度；叠列式占据空间更大，有时还需另配备一套给料机，为该两套给料机供料，所以结构更为复杂。如果一套电振给料机能分别、先后完成粗、精给料过程，则既可简化结构、缩小体积、降低成本，又可减小因称量斗偏重所产生的误差。为此，要求该给料机必须能变速给料。为了实现这个设想，电磁振动给料机应做到两点，一是物料输送速度能改变，二是给料槽送料截面能改变。后者在结构上、动作

上都不难实现；前者的实现涉及电磁振动给料机的基本原理，必须先从理论上探索其合理性与可行性。

图1 电磁振动给料机作用原理图

1 电磁振动给料机的输送原理

在电磁力的作用下，给料槽的槽体沿S方向作简谐振动，见图1。

β为振动角，G为物料颗粒的重力，N

y 和N

x

分别为槽体对物料颗粒作用

力的垂直分量和水平分量。槽体的位移、速度与加速度分别为

S=a

1

(1-cos2πft)

S′=2πfa

1

sin2πft

S″=4π2f2a

1

cos2πft

式中a

1

——槽体沿S方向的振幅，m f——振动频率，Hz t——时间，s

在物料颗粒随槽体一同运动的阶段，物料颗粒的位移、速度及加速度与槽体是一致的，所以槽体对物料颗粒作用力的垂直分量与水平分量分别为

物料产生抛掷运动的条件是

-G≥0

N

y

即

(1)

/g，T=Ksinβ。其中，K称为机械指数，T称为抛掷指令K=4π2f2a

1

数。

这样式(1)可以简化成

GTcos2πft-G≥0

(2)

当T＜1时，t在任何瞬时式(2)都不能成立，所以物料不能产生抛掷运动。

图2 槽体与物料的垂直位移与槽体的垂直加速度曲线

当T=1、时，cos2πft=1，此时仅能满足N

y

-G=0的临界条件。它的意义是物料刚被抛起，就立即原位落回槽体，实际上仍不能作抛掷运动。

当T＞1时，GTcos2πft-G＞0得到满足，物料就可以被连续抛掷。

图2中y

G 为物料垂直位移，y

R

为槽体的垂直位移，t

s

为物料开始被

抛起的时间，t

a

为物料落回到

槽体的时间。在式(2)得到满足的t

s 瞬间，物料被抛起并在水平分量N

x

的作用下沿抛物线轨迹向前运动，在t

a 瞬间落回到槽体，然后在t

s

+1/f

的瞬间又被抛掷。t

a -t

s

为物料空中运动时间，它可以跨越一个或几个槽

体振动周期。令p为物料运动周期与槽体振动周期的比值，物料的运动

周期为(p)/(f)（p为正整数）。令n

p

为抛掷时间与槽体振动周期之比（称

为跳跃系数），则有（t

a -t

s

）f=n

p

。理论推导可以得出T、n

p

之间的关

系式

图3 物料抛掷跨越(p-1)个槽体振动周期的示意图

与抛掷指数T的关系曲线

图4 跳跃系数n

p

但此式计算很繁琐，已将此式计算后绘制成曲线，如图4，可以从图4中直接查出近似值，设计时较为方便。根据电磁振动给料机基本理论公式，物料输送速度可由式(3)或式(4)计算

(3)

(4)式中η——修正系数，不同物料在输料槽中输送，具有不同的η值，由试验求得

——跳跃系数

g——重力加速度，s2n

p

f——给料槽振动频率，Hz

β——振动角，一般取20°或25°

a

1

——槽体振幅，m K——机械指数

由式(3)、(4)可见，输送速度受f、a

1共同制约，而f、a

1

又通过

相互关联。由此可见，改变电振给料机的频率或振幅，或者二者同时改变，是实现改变送料速度的途径。

图5 电磁振动给料机结构简图

1.连接叉

2.给料槽

3.电磁铁

4.衔铁

5.基座

6.板弹簧

7.减振弹簧

2 电磁振动给料机的振动原理

电磁振动给料机是一个双质点强迫振动系统，图5是它的结构简图，它的结构经过简化可以看作是一个双自由度的双质点强迫振动系统。图

6是该系统运动原理图。图6中m

1

称为前质量，包括图5中的给料槽、

联接叉、衔铁及给料槽中料重的20%；m

2

为后质量，它包括基座、电磁

铁等；板弹簧的质量一般分摊于m

1和m

2

。系统的工作是利用机械共振的

原理，以较小的功率消耗，产生较大的机械效能。根据双质点振动系统强迫振动的运动学与动力学的研究，这两个质点的振幅与它们各自的质