1.4.2.2 本文的难点及解决方案：

1) 如何根据出料量的不同改变可变力轮相对于转动中心的位置？主要问

题就是可变力轮与激振振幅之间的关系，其解决方案是通过科学合理的计算，确定可变力轮与激振振幅的关系，并设计一套安全控制振动给煤机可变力轮的液压装置来调节激振振幅，进而调节出料量。

2) 如何找出最佳亚共振点？找出最佳亚共振点是利用亚共振原理的关键，

其解决方案是在1000-10000rpm范围内，从低速到高速扫频，当施加外力的频率与工件固有频率合拍时，产生共振，寻找所有能产生共振的固有频率，然后在共振频率的亚共振区对工件施加振动，产生动应力，与残余应力叠加，发生塑性屈服，从而降低峰值残余应力，使残余应力分布均化。

3) 如何设计出料的曲线面，使系统在停止下料或突然断电时，仓内物料自

动锁死，停止下滑而无需闸门？解决方案是根据物料的运行理论对曲线面进行结构化设计，再利用一套液压装置来调节曲面槽斜板的坡度，使系统在突然断电时物料自动锁死。

1.5 本文的主体结构

1) 绪论——对振动机械和振动给煤机进行了简单的介绍，并详细地论述了

振动给料机的发展过程以及活化振动给煤机的产生背景，阐述了本论文的研究内容及现实意义。

2) 给煤机运动学参数的选择——详细介绍了活化振动给煤机的组成、工作

原理以及物料下料原理，并阐明了物料在振动工作面上的运动理论。 3) 给煤机动力学的建模与分析——建立了振动给料系统动力学的数学模

型，对系统在水平方向和竖直方向的振动进行详细的计算，并利用MATLAB软件中的Simulink工具箱进行仿真。

4) 给煤机弹性元件的选择与计算——对振动给煤机的弹性元件（激振弹簧

和支撑弹簧）进行科学的选择，详细地论述了出力与给煤机弹簧参数、数量（包括激振弹簧和支撑弹簧）的关系，并给出不同出力情况下所要求的弹簧大小、长短等可定型的参数。

5) 控制系统的设计——为了实现定量、连续地给料，需要对振动给煤机的

激振振幅进行控制，而激振振幅是由激振器的可变力轮决定的，因此，需要设计一套可变力轮的控制系统，该控制系统可以根据出料量的不同对可变力轮产生的激振力进行改变，进而可以自动调节给料机的振幅来保证系统自动均匀连续定量地给料。

6) 结论——对全文进行总结，找出本次研究的创新点与不足，并对活化振

动给煤机的发展进行了展望。

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第2章 活化振动给煤系统性能分析

2.1 活化振动给煤系统的组成及工作原理

2.1.1 活化振动给煤系统的一般组成

由于活化振动给煤机应用于各种不同的工作环境当中，因此，活化振动给煤系统具有不同的结构形式，但是，所有的活化振动给煤机的基本原理都是相通的，这样就可以给出一个基本结构。活化振动给煤系统一般是由振动机架、振动体、振动电机、激振器、弹簧（弹簧分为激振弹簧和支撑弹簧）等组成[31]。图2.1表示的是ZG型活化振动给煤机的一个应用实例。

图2.1 应用实例

图2.2和图2.3表示的是应用于发电厂的ZG型活化振动给煤系统的一般结构，表2.1表示的是ZG型活化振动给煤机的标准外形尺寸。ZG型活化振动给煤机是双质体线性亚共振类振动机，其系统主要由共振体、活化锥、激振器、振动电机及弹性元件五部分组成。

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1—柔性密封罩 2—共振体 3—支架 4—活化锥 5—激振弹簧 6—激振器 7—振动电机8—弹簧平衡器 9—柔性密封罩 10—出

口管

11—支撑弹簧

图2.3 左视图

图2.2 主视图

表2.1 外形尺寸

型号 ZG100 ZG250 ZG350 ZG500 ZG750 ZG1000 ZG1300 ZG1800 ZG2000 A 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3310 3600 B 1520 1900 2300 2600 2900 3250 3550 3950 4250 C 2080 2900 3090 3390 4050 4500 4850 5250 5550 D 1380 1670 2070 2370 2670 2975 3275 3625 3925 G 1420 1810 2110 2410 2710 3010 3310 3620 3920 H 1100 1420 1720 2020 2320 2624 2924 3230 3530 J 500 600 700 800 900 900 1120 1120 1120 K 580 760 830 930 1030 1030 1250 1250 1250 N 205 250 360 410 460 510 510 550 550 下面简单介绍一下这几部分的构造和作用：

1) 共振体——共振体通过激振弹簧与激振器相连，由激振器产生的激振力

驱动作固有频率的近似简谐振动。其质量是振动系统中的重要参数，共振体必须具有足够的刚度和强度。

2) 活化锥——活化锥是一个楔形出料版，小头向上，固定在共振体上，由

于激振器产生的激振力的作用，活化锥在振动方向上和共振体一起作近似于简谐振动。通过活化锥产生向上的力，将水平振动高效地传递到顶

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部物料，振动力所产生的扰动能量松动物料使其下落。

3) 弹性元件——弹性元件主要包括激振弹簧和支撑弹簧（又叫隔振弹簧）。

激振弹簧是传递激振力的主要配件，支撑弹簧主要是支撑振动机体，使机体实现所要求的振动，并减小传递给基础或机架的动载荷。

4) 激振器——振动给煤机的振源，用于产生周期变化的激振力，使共振体

产生持续的振动。激振器是此振动设备的关键部件，它产生激振力的大小直接影响着共振体的振幅，其交变频率即为振动给煤机的工作频率。常用的激振器有惯性式激振器、弹性连杆式激振器、电磁式激振器、液压式或气动式激振器，以及凸轮式激振器。本设备的激振器是凸轮式激振器，该凸轮式激振器是有一对可变力轮组成，激振器产生的激振力决定了共振体的振幅，而给煤机的出料量主要是由共振体的振幅决定的，使用可变力轮后，活化振动给煤机可以实现从0到100%无级调速[32]。 5) 振动电机——本设备由两台振动电机分别驱动激振体产生的激振力进

行工作的，这两台振动电机和一对可变力轮组成第二质体，通过支撑弹簧和基座相连，不随着共振体的振动而振动[33]。

2.1.2 活化振动给煤机的工作原理

多年来，振动设备已经广泛地应用于工业生产的许多领域。煤的输送、转运作业中使用了大量的振动设备，使得仓贮运输煤炭工艺更加先进，设计更为合理，从而提高了劳动生产率，降低了生产成本，图2.4为活化振动给料机工作时的效果图。

图2.4 工作效果图

活化振动给煤机的振动电机7通过支撑弹簧和基座相连，激振器6通过联轴器分别安装于振动电机7的轴端部并与电机一起转动，由振动电机7驱动激振器6产生激振力，激振力通过振动弹簧5传递到共振体2上，共振体2和活化锥4在振动方向上作近似简谐线性运动，由于活化锥4的作用，能使物料连续并定量地进行给料，支撑弹簧11不但支撑着这个共振体，而且还起着防止共振体把振动能量传递到支架上的作用。图2.5为活化振动给煤机的工作原理图。

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