浅析金刚石选形机隔振系统对选形效果的影响

曾昭游，于广华，樊 帆，齐 飞,姬日梅

(广西柳州华地探矿机械厂，广西 柳州 545005)

浅析金刚石选形机隔振系统对选形效果的影响

曾昭游，于广华，樊 帆，齐 飞,姬日梅

(广西柳州华地探矿机械厂，广西 柳州 545005)

通过对选形机多种隔振系统和相关弹簧内部结构的实验分析，探讨了采用何种方式的隔振结构和弹簧才能使分选效果达到最佳程度。

金刚石选形机；隔振系统；弹簧

1 引言

我国的人造金刚石选形机从上世纪80年代的仿制开始到90年代初研发出具有自主知识产权的新型选形机，几十年间为中国人造金刚石的发展做出了巨大贡献，从而使我国成为世界第一的人造金刚石大国。而金刚石品质好坏、价格高低的一个关键因素就是选形后的物料镜检结果是否达到行业标准的要求。金刚石选形机作为一种较为精密的电磁振动机械，各种因素的干扰都会对选形效果造成影响。本文对几十年间生产销售的多数选形机的隔振系统和弹簧结构进行相应的技术分析，探讨其对选形质量的影响。因为早期仿制的XX-83型选形机目前国内市场早已弃用，这里我们只对上世纪90年代后研制成功的采用桥式主振结构的各种选形机进行分析和讨论。

2 隔振系统的作用

选形机其实就是一种电磁振动机械。该机的两个质体(分选部分与工作台面)和隔振系统组合成一个工作体系进行工作，振动器所产生的振动力一部分通过储能弹簧传递到分选盘上使分选盘振动，进行有效工作，而另一部分振动力传到弹簧支座板上给其它部分带来振动，而这种振动是有害的，如果没有采取有效的隔振措施予以消除就会与分选盘上的振动产生干涉，从而影响分选效果并且会产生较大的振动噪音，为此就需要安装隔振装置进行隔振，隔振装置如图1所示。

图1 隔振系统示意图Fig.1 Schematic diagram of vibration isolation system

3 隔振弹簧的材质选用和形状设计

我厂在上世纪90年代初研制XXⅡ-92型选形机时，研制组对各种隔振材料进行了分析对比，最终确定采用一种柔性橡胶材料制作隔振弹簧，考虑到选形机整体安排和方便联接的需要，我们将弹簧体设计为中间是直通孔的圆柱体，如图2所示。

图2 橡胶弹簧体Fig.2 Rubber spring body

4 国内选形机常用隔振结构

目前国内选形机一般采用以下三种隔振结构：

第一种是我厂所研制的XXⅡ-92型选形机所采用的隔振结构(柱式)，其将四个橡胶立柱弹簧成矩形放置在工作台面上，再由螺栓将分选部固定于四个橡胶弹簧柱上，如图3所示。

第二种是我厂研制的XX-2000D型选形机所采用的隔振结构(悬吊式)，其将八个橡胶立柱弹簧每四个为一组通过槽型铁两个一组上下串联分布在工作台面上，然后与分选部通过螺栓与系统联接，如图4所示。

图3 柱式隔振系统Fig.3 Column type vibration isolation system

图4 悬吊式隔振系统Fig.4 Suspensory vibration isolation system

第三种是我厂研制的XXC-2010型选形机所采用的隔振结构(蝶式)，其将四个橡胶立柱弹簧分别斜置在一个安放在工作台面上的蝶形框架内，然后与分选部通过螺栓与系统联接，如图5所示。

图5 蝶式隔振系统Fig.5 Butterfly vibration isolation system

5 三种隔振结构在分选部工作时的受力分析

选形机之所以能将各种几何形状的金刚石物料分别选出来，其关键是使用一个具有一定表面粗糙度、工作时具有一定空间角度的分选盘，选形机工作时电磁激振力方向与分选盘成一定夹角，利用弹簧的储能作用，以正反两个方向作用于分选盘，如图6所示[1]。而作为隔振系统，其作用就是要将分选部工作时产生的振动与其他部件隔离开来，避免形成共振造成对分选效果的影响以及噪音的产生。

图6 选择机电磁力方向示意图Fig.6 Schematic diagram of magnetic forcedirection of sorting machineα-电磁激振力作用线与分选盘夹角 β-分选盘与水平面夹角

在第一种隔振结构(图3结构)中采用四个圆柱橡胶弹簧垂直均布在工作台面上，用螺栓与分选部联接，分选盘工作时橡胶弹簧除了承受分选部的重力G外还要接受部分振动力，如图7所示，这时橡胶弹簧柱因承受分选部重力产生的形变在振动力的作用下加大，从而减弱振动力F向工作台面的传递。

但当工作台面因分选需要与水平面形成夹角时，分选部的重心后移。此时导致两组橡胶弹簧的受力发生了改变，前组受重力G变小，后组受重力G变大，如图8所示，从而使两组橡胶弹簧的变形位不一致，这会导致振动力的阻隔不均，容易使一部分振动力通过橡胶弹簧传递到工作台面上引起其他部件产生振动，不但带来噪音还影响了分选效果。如果橡胶弹簧因时间长老化后其影响效果更加明显。

图7 平置柱式隔振系统受力示意图Fig.7 Stress diagram of the flat column typevibration isolation system

图8 斜置柱式隔振系统受力示意图Fig.8 Stress diagram of the inclined column type isolation system

第二种隔振结构是我厂收到用户使用上述隔振结构反映的问题后的改进设计，其设计初衷是想利用每组上下联接两个橡胶弹簧改变振动力线的传递，从而起良好的隔振效果，但从实验效果看，当工作台面与水平面夹角β小于15°时效果不错，但当用户选型粒度超过200目需将分选角度加大时，分选部重量大部分传压在后两组弹簧，此时第一种隔振结构存在的缺陷又会产生，不能彻底地解决这一难题。

第三种隔振结构是我厂在研制XXC-2010型微米级选形机时，因为选别微米级金刚石物料颗粒需要更大的分选角度，上述的两种隔振结构均已无法满足隔振减振的要求，为此研制组针对这一技术难题进行了专门的攻关，最终研制出新式的蝶形隔振系统，该系统的特点是橡胶弹簧柱在蝶形框架内斜向横置，然后橡胶弹簧与分选部联接，如图9所示[2]，此联接的优点是可以使分选部的重量传递到橡胶弹簧时不是对准柱体的中心垂直向下，而是与弹簧体位置呈一定的夹角，从而使弹簧体不是产生压缩变形而是形成拉伸横向变形，当分选盘选细料需增大水平夹角时，分选部的重心后移且各个弹簧受力一致，从而实现良好的隔振效果。

图9 金刚石选形机主要工作部件分选部结构图Fig.9 The structure of the main working parts of the diamond sorting machine1.分选盘 2.板簧 3.振动器 4.上支承板 5.底架 6.隔振橡胶柱 7.工作台

图10 分段预埋螺栓示意图Fig.10 Schematic diagram of sectional embedded bolt

6 隔振橡胶弹簧的改进设计

虽然我厂在20多年的选形机研发中对隔振系统进行了多次改进设计，使得设备的隔振降噪效果有了很大的改善，但橡胶柱体却一直沿用。由于橡胶柱体是通过中心通孔用螺栓与其他零件直接联接的，在选形机工作时虽然橡胶体会吸收绝大部分振动力，但终究有一小部分振动力会通过联接螺栓传递到其他部件引起微小的共振，从而影响分选效果。特别是对微米级金刚石物料选别时，此影响更为明显，为此，我们研制组在承担柳州市科技项目“微米级金刚石选形关键技术的研究”中除对隔振结构进行了创新设计外，还对橡胶柱体进行了重新设计，设计中我们将原来弹簧柱的中心通孔封闭，改为分段预埋螺栓的形式，如图10所示。这种结构使螺栓与分选部和工作台面的联接形成了分段联接，中间橡胶体隔断，从而使分选部的振动力无法通过螺栓直接传递到工作台面，进一步提高了隔振降噪的效果。

7 结 语

通过对选形机的几种隔振结构的论述和分析，使我们看到：虽然几种隔振结构均能使选形机进行颗粒的选别和降噪，但效果最好的是第三种，这在目前许多金刚石企业的使用中已得到证实。当然一台选形机的设计包含方方面面的因素，只有对每一个细节都认真努力将其做好，才能使得设备更加完善，这就是我们努力的方向。

[1] 于广华.浅析金刚石选形机振动结构对选形效果的影响[C].第五届郑州国际超硬材料及制品研讨会论文集，海洋出版社,2008：339-342.

[2] 樊帆，于广华，林峰，等. 金刚石选形机振动的频率和振动波形对选形效果的影响[J].超硬材料工程，2016,28(6):30-33.

Analysis of the Influence of Vibration Isolation System ofDiamond Sorting Machine on Its Sorting Effect

ZENG Zhao-you，YU Guang-hua，FAN Fan，QI Fei，JI Ri-mei

(GuangxiLiuzhouHuadiProspectingEquipmentPlant,Liuzhou,Guangxi,China545005)

Which model of vibration isolation stucture and springs can help acheieve the best sorting result has been discussed based on the experimental analysis of the various vibration isolation systems of the sorting machine and the related spring internal structure.

diamond sorting machine; vibration isolation system; spring

2017-02-20

曾昭游(1958- )，男，本科，工程师，机械制造专业，1985年开始从事金刚石选形机、选矿设备的开发设计和实验研究。

曾昭游，于广华，樊 帆，等.浅析金刚石选形机隔振系统对选形效果的影响[J].超硬材料工程，2017，29(2)：52-55.

TQ164

A

1673-1433(2017)02-0052-04