關(guān)于氣動(dòng)振動(dòng)器和氣動(dòng)系統(tǒng)（轉(zhuǎn)）
2022-11-14
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歷史背景 |
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即使在今天，世界上的一些地方仍然向幾個(gè)世紀(jì)前一樣使用手動(dòng)沖擊錘作為搗實(shí)模中混凝土的工具，與之相類似使用錘子來輔助物料流動(dòng)。
用來分離玉米粒和玉米芯碎屑的篩子被認(rèn)為是振動(dòng)器的第一個(gè)工業(yè)應(yīng)用，即第一個(gè)非人力驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)元件，如使用風(fēng)能、水利等。
氣動(dòng)振動(dòng)器是在本世紀(jì)初以直線活塞振動(dòng)器或氣動(dòng)錘的形式進(jìn)入實(shí)用的。僅僅幾年以后，更簡(jiǎn)單的帶有滾動(dòng)球體或轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)式振動(dòng)器誕生。在過去的幾十年中，這種設(shè)計(jì)從未有過改變；大多數(shù)制造廠生產(chǎn)的振動(dòng)器的殼體仍然是鑄鐵材料，外表不經(jīng)加工。
六十年代末，人們第一次用鋁作殼體材料進(jìn)行了試驗(yàn)。鋁的加工很容易，也很干凈。無(wú)論是加工的機(jī)床或是用戶的手上都不會(huì)沾上砂模的砂。
鋁具有所需的強(qiáng)度又不是硬得易產(chǎn)生裂紋。在鋁的表面可以進(jìn)行噴涂，所以可以對(duì)它進(jìn)行現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)。對(duì)于特殊環(huán)境下的應(yīng)用，如制藥工業(yè)等，殼體可以由不銹鋼制成。
當(dāng)今大量的工作都由振動(dòng)器完成。她的主要應(yīng)用是清空料斗、物料篩選、混凝土搗實(shí)以及沙、土及其它任何粉末或小顆粒并螺釘?shù)鹊慕o料。在電子工業(yè)中也應(yīng)用振動(dòng)來檢測(cè)印刷電路板的接點(diǎn)。 |
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| １．１．１ 振動(dòng)器分類
根據(jù)振動(dòng)器所耗能的形式和工作原理，振動(dòng)器可以總體地分為如下類型：
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| １．２ 關(guān)于氣動(dòng)振動(dòng)器 １．２．１ 振動(dòng)適合于什么工作？ 如前所述，在振動(dòng)力的幫助下可以對(duì)任何類型的散料進(jìn)行給料、搗實(shí)或分選操作。在大多數(shù)情況下，振動(dòng)都對(duì)重力有“支持”作用。例如，由于水份的影響，散料可能在料斗中相互粘連，堵塞料斗。在這種情況下，振動(dòng)可以將其打散，因而物料在重力作用下流出料斗。 |
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 重力與振動(dòng) | ||
| 振動(dòng)器的另一個(gè)應(yīng)用是在混凝土方面。對(duì)混凝土進(jìn)行振動(dòng)也就是對(duì)沙和石子進(jìn)行振動(dòng)使它們達(dá)到最密實(shí)狀態(tài)，從而去除中間氣泡。在搗實(shí)的過程中，主要依靠重力，但振動(dòng)會(huì)對(duì)此有幫助并可以極大改善其效果。 | ||
 混凝土搗實(shí) | ||
 起拱和粘著 | ||
| 在上述兩種情況下振動(dòng)都會(huì)減低材料的摩擦力。 振動(dòng)并不是一定要對(duì)重力有支持作用，有時(shí)振動(dòng)會(huì)使物料“跳動(dòng)”，而重力使物料回到料道里。通過直線振動(dòng)器的幫助我們可以給定物料的跳動(dòng)方向，且通過調(diào)整振幅可以改變跳動(dòng)的步長(zhǎng)。 | ||
 物料進(jìn)給 |
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| １.２ .２基本信息 在進(jìn)行任何一種振動(dòng)器的選型時(shí)，有一件十分重要的事情要知道：你雖然可以計(jì)算出物料、筒倉(cāng)、料槽等的自然頻率，但在實(shí)際應(yīng)用中其結(jié)果絕不會(huì)得出向計(jì)算那樣的值。 我們可以利用表格和計(jì)算公式來正確選擇振動(dòng)器的力和頻率及安裝位置，但是“細(xì)調(diào)”，即對(duì)振動(dòng)器進(jìn)行最優(yōu)調(diào)整則是實(shí)際中試驗(yàn)—調(diào)整的問題。有經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)工程師可以很快選出******的振動(dòng)器類型和安裝位置。
在“選擇******振動(dòng)器類型”一節(jié)中有經(jīng)驗(yàn)法則和表格給出。
要實(shí)現(xiàn)振動(dòng)器的******調(diào)整，建議在氣路中加入調(diào)壓閥或針閥從而達(dá)到控制空氣流量和壓力的目的。找出要進(jìn)給、要搗實(shí)或要分選的物料的自然頻率是調(diào)整振動(dòng)器的******途徑。
氣動(dòng)式外置振動(dòng)器的工作頻率范圍為從２，０００rpm到約２０，０００rpm或約為３５—３５０Hz。在技術(shù)參數(shù)表中給出的數(shù)據(jù)是在如下條件下得出的：振動(dòng)器被置于固定式試驗(yàn)臺(tái)上，振動(dòng)器處于非實(shí)際工作狀態(tài)，即振幅為零但是頻率比實(shí)際安裝于工件上時(shí)高２—３倍。
通常物料的自然頻率會(huì)高于振動(dòng)器的頻率，因此要用更強(qiáng)大的振動(dòng)器來做某一工作。
不要讓振動(dòng)器滿負(fù)荷工作。在用新振動(dòng)器時(shí)，建議使它工作在３／４滿負(fù)荷下，因此當(dāng)由于磨損、老化而使其功率降低時(shí)，可以通過增加頻率予以適當(dāng)補(bǔ)償。 注：氣動(dòng)式旋轉(zhuǎn)和直線振動(dòng)器的工作壓力不能高于７bar（１００PSI）。
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| ２．氣動(dòng)系統(tǒng)
２．１ 耗氣量和空氣壓縮機(jī)
振動(dòng)器系統(tǒng)的耗氣量，特別是平均耗氣量，是計(jì)算所需壓縮機(jī)尺寸的基礎(chǔ)。下表給出了工作壓力為２bar和６bar時(shí)每分鐘的耗氣量。由于制造誤差，表中的數(shù)據(jù)會(huì)有１０％左右的變化。
圖２.１ FINDEVA振動(dòng)器耗氣量（升／分鐘）
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| ２．１．１ 計(jì)算平均耗氣量
公式 ?。薄ⅰ∮杀恚?１查出耗氣量： ?。茫希危樱剑?/DIV>
?。?、 工作系數(shù)（開／關(guān)）＊１００％： ＯＰＦ＝ｘｘｘ?。?/DIV>
３、 平均耗氣量＝ＣＯＮＳ＊ＯＰＦ
即?。粒茫希危剑?/DIV>
４、 總平均耗氣量＝ｘｘｘ升／分
要得到幾個(gè)振動(dòng)器和／或同一氣路上其他耗氣元件的總平均耗氣量，如果每個(gè)元件的耗氣量相同則將平均耗氣量與元件個(gè)數(shù)相乘；若各元件耗氣量不同，則分別相乘后而將結(jié)果相加。
在確定所需空氣壓縮機(jī)的大小時(shí)，建議在以上計(jì)算結(jié)果上再加２０％的安全余量，因?yàn)楸碇械慕o定值也可能會(huì)變動(dòng)。除此之外，泄漏或另外附加的元件會(huì)需要更大的空氣壓縮機(jī)。今后安裝的附加元件可能會(huì)需要更多的能量。
另外還有一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)確定空氣壓縮機(jī)的大小同樣必要，它就是在給定時(shí)間內(nèi)******耗氣量。此數(shù)據(jù)可以由所有元件同時(shí)工作時(shí)的耗氣量及他們工作時(shí)間的長(zhǎng)度來確定。
******耗氣量＝元件數(shù)＊ＣＯＮＳ(在ｘｘ分鐘內(nèi))
?。剑?在ｘｘ分鐘內(nèi))
在確定空氣壓縮機(jī)大小時(shí)******耗氣量和平均耗氣量都會(huì)有用。
２．２ 潤(rùn)滑
是否需要潤(rùn)滑？這是一個(gè)很重要的問題。總的來說，潤(rùn)滑總是會(huì)延長(zhǎng)元件的壽命，因?yàn)樗梢詷O大地降低摩擦。但是對(duì)球式振動(dòng)器進(jìn)行潤(rùn)滑卻是浪費(fèi)潤(rùn)滑劑，因?yàn)樗⒉荒茱@著地增加振動(dòng)器的壽命，而Ｔ系列轉(zhuǎn)輪振動(dòng)器在無(wú)潤(rùn)滑的情況下則會(huì)很快損壞。 由于特殊的材料及處理方法（氟涂層等），工作摩擦力可以減到最小，所以活塞式振動(dòng)器（ＦＰ－系列）ＤＡＲ－系列振動(dòng)器同樣具有很好的緊急工作特性。盡管如此，工作結(jié)束后也要加入潤(rùn)滑油以防磨損加劇。
對(duì)于每分鐘需要加幾滴油或不能多于多少這樣的問題，卻不能一概而論。往復(fù)式或活塞式空氣壓縮機(jī)可以隨空氣提供足夠的潤(rùn)滑油，因此無(wú)需加潤(rùn)滑油。不幸的是同一類型的壓縮機(jī)也會(huì)由于泄露過大而帶入太多的油，這樣會(huì)由于粘著引起ＤＡＲ－系列振動(dòng)器的頻率和力下降。另外對(duì)于帶有內(nèi)置式空氣干燥器的壓縮機(jī)來講，需要有氣路油霧器以防止Ｔ－系列ＤＡＲ－系列和ＦＰ－系列振動(dòng)器過早磨損。
注意：請(qǐng)使用如下粘度的潤(rùn)滑油來潤(rùn)滑ＦＩＮＤＥＶＡ振動(dòng)器
?。桑樱稀。郑牵嫡扯龋礳St/40℃ (5厘斯或約４２.４ 或５ｃｍ２Ｓｅｃ２)
所用的潤(rùn)滑油應(yīng)該為非粘著性的，如下所示油品：
l 殼牌 德力士Ｃ５
l 埃索 Ｎｕｔｏ?。龋?/DIV>
l 美孚 Ｖｅｌｏｃｉｔｅ?。危?４
l ＢＰ?。牛睿澹颍纾铮臁。龋校?/DIV>
l 對(duì)于食品行業(yè)的應(yīng)用，Ｗｈｉｌｅｒｅｘ ３０４（植物基）
注意：若油的粘度與推薦值不符則會(huì)降低頻率和力。
對(duì)ＦＰ系列振動(dòng)器來說，可以用蒸餾水做潤(rùn)滑劑，其效果與潤(rùn)滑油一樣。使用時(shí)調(diào)整給定量為１０滴／分鐘。
作為氣路注油器，滴油潤(rùn)滑器的效果要強(qiáng)于威克注油器。在消音器處檢查油跡，調(diào)整潤(rùn)滑器使油跡為最少，但是又不完全消失。太多的潤(rùn)滑油會(huì)導(dǎo)致活塞或滾子粘滯，因此應(yīng)加以避免。
２．３ 空氣過濾器和減壓閥
所有的空氣壓縮機(jī)都配有空氣過濾器以保護(hù)空氣壓縮機(jī)的閥。這樣空氣壓縮機(jī)給出的空氣對(duì)旋轉(zhuǎn)型振動(dòng)器來說是足夠了。由于小塵?？赡軙?huì)帶入，所以我們還是強(qiáng)烈建議在氣路上使用５μｍ或更小的過濾器，這樣有助于延長(zhǎng)振動(dòng)器的壽命。
注：由于ＦＰ－系列中活塞與空之間的間隙很小，所以我們強(qiáng)烈建議使用５μｍ的空氣過濾器。
空氣過濾器的安裝應(yīng)靠近振動(dòng)器，以避免金屬氣管上的銹粒進(jìn)入振動(dòng)器。建議按如下所示連接過濾器、減壓閥和潤(rùn)滑器。 |
 正確的安裝順序：過濾器，然后減壓閥和油霧器 | ||
| ２．４ 空氣管路
可以通過增、降氣壓或流量對(duì)振動(dòng)器進(jìn)行調(diào)整，但是進(jìn)氣管和排氣管的尺寸也應(yīng)該合適。如果此比值太小就會(huì)使振動(dòng)器不能全功率工作。
排氣管要盡量短，因?yàn)榕懦龅臍怏w會(huì)膨脹，它是壓差的若干倍。
公式為：?。?SUB>進(jìn)＊Ｐ進(jìn)＝Ｖ出＊Ｐ出
這里Ｐ為絕對(duì)壓力。因此可以容易地看出當(dāng)振動(dòng)器工作于６bar（相對(duì)壓力）時(shí)，排氣端的氣體體積會(huì)是進(jìn)氣端６倍。
排氣管太長(zhǎng)或太短會(huì)影響空氣的運(yùn)動(dòng)，即并非全部的空氣壓力全部都能轉(zhuǎn)化為振動(dòng)器的振動(dòng)能。
使用直接安裝于振動(dòng)器的消音器對(duì)獲取******振動(dòng)能來說是最好的辦法。上圖可以用來確定所需的氣管直徑。
例：在4bar時(shí)的耗氣量為９００升／分鐘，管子的長(zhǎng)度為１０米。從右邊的９００處開始向左直到4bar的線，沿４５°線向上直到段末邊界線。然后沿直線向左直到１０米線再沿著４５°線向右上直到系統(tǒng)允許的******壓力損失線。此時(shí)在左側(cè)就是管子的直徑和面積。
注：管路中的壓力損失不要大于0.5bar；但要把此值降得很小卻無(wú)意義，因?yàn)檫@樣會(huì)增加管子的直徑和成本。理想值在0.1—0.5bar之間。
排氣管的尺寸也可以用同樣方法確定。用與確定進(jìn)氣管時(shí)相同的圖，但不要使用進(jìn)氣壓力而使用排氣壓力，即0.2—0.5bar。
２．５ 氣閥和調(diào)壓器
２．５．１ 調(diào)壓器
在調(diào)壓器（如針閥）的幫助下，振動(dòng)器可以調(diào)節(jié)至它的******工作狀態(tài)。調(diào)整流量值會(huì)影響振動(dòng)器的頻率和能量。為使效果******，我們建議將調(diào)壓器置于空氣過濾器和油霧器之間。
２．５．２ 氣閥
對(duì)于象清空料槽、料斗這樣的應(yīng)用，建議讓振動(dòng)器間歇地工作。這樣你可能需要在油霧器后加一電磁閥。不要將電磁閥加在調(diào)壓器和油霧器之前，因?yàn)槿绻@樣會(huì)使調(diào)壓器每次都啟動(dòng)，而當(dāng)加上壓力后，輸出端不能馬上得到壓力，這樣會(huì)降低振動(dòng)器的功能。因此同樣建議將電磁閥置于盡量靠近振動(dòng)器之處。
注：不要將附件，如：空氣過濾器、壓力調(diào)節(jié)器、油霧器等置于振動(dòng)器的安裝位置上，這樣會(huì)導(dǎo)致這些裝置失靈。
注意：請(qǐng)確認(rèn)閥的內(nèi)徑足夠大（見圖“確定氣管的直徑和面積”），否則振動(dòng)器不會(huì)工作于全功率下；活塞振動(dòng)器可能啟動(dòng)困難。
當(dāng)氣閥為手動(dòng)閥時(shí)也許活塞振動(dòng)器不能啟動(dòng)，因?yàn)橐獑?dòng)活塞振動(dòng)器應(yīng)在一開始就加上全壓。所以當(dāng)使用手動(dòng)閥時(shí)，應(yīng)盡快打開閥門或者使用電磁閥。 |
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