關于生產效率問題

 雙質體振動落砂機有共振和非共振2種工作狀態。根據筆者的實驗研究，認為當雙質體振動落砂設備在非共振狀態運行時，生產效率明顯低于單質體，但當進入共振狀態時，生產效率明顯高于單質體。還有，雙質體振動落砂機在共振狀態下運行，電機功率僅需單質體的30％。再有，單質體對于20噸以下的小噸位負載還能湊合使用，對于20噸以上的大噸位就不堪勝任，共振態雙質體振動落砂機則額定負載越大比較優勢越明顯。在節能高效大噸位的市場需求面前，共振態雙質體振動落砂機應該得到青睞。

研制共振態雙質體振動落砂機，必須認識到雙質體振動落砂機的工作特性具有以下2個顯著特點：(1)負載和落砂機臺面的重量比特別大。負載和落砂機臺面的重量比一般為2．O左右；(2)負載的變化范圍特別大。振動落砂機屬于間歇作業設備，負載的變化范圍是0到額定負載之間。

由于存在上述這兩個工作特性，研制共振態雙質體振動落砂機必須解決以下2個問題：(1)在空載運行時的振幅穩定性問題。振動機械在共振狀態運行，振幅對阻尼的變化很敏感。負載的變化意味著阻尼的變化，空載時，振動落砂機阻尼很小，若不采取必要的技術措施，振幅將極不穩定，理論分析表明，當阻尼接近0時，振幅趨向無窮大；(2)負載變化時共振狀態的穩定性問題。負載變化導致結合質量和阻尼發生變化，導致落砂機固有頻率被改變，如果結合質量和阻尼變化引起固有頻率改變值比較大，雙質體振動落砂機就不能保持穩定的共振狀態。

到目前為止，主要有3種類型的雙質體振動落砂機面市：(1)采用差動彈簧結構的雙質體振動落砂機(以下簡稱差動彈簧落砂機)；(2)采用既可拉伸又可壓縮的彈簧作主振彈簧的雙質體振動落砂機(以下簡稱拉壓彈簧落砂機)：(3)采用變頻控制的雙質體振動落砂機(以下簡稱變頻落砂機)。

在上述3種落砂機中，差動彈簧落砂機面市較早，市場占有率較高，已成為雙質體振動落砂機的代表產品。差動彈簧落砂機結構可參閱《鑄造設備選用手冊》。差動彈簧落砂機的特征是差動彈簧組。差動彈簧組由數十根差動彈簧并聯而成。差動彈簧的結構是在1根螺桿上套2個彈簧，2個彈簧之間用1個套筒擋圈隔開，套筒擋圈和落砂機工作臺面固結。差動彈簧垂直放置，套筒擋圈下部的彈簧起主振彈簧作用，套筒擋圈上部的彈簧起阻尼彈簧作用。采用差動彈簧組的目的是控制主振彈簧的振幅，其作用機理可被描述為：主振彈簧變形量和載荷大小有關，載荷小，主振彈簧占用較大的螺栓長度，在螺栓定位長度不變的情況下，

擠占阻尼彈簧長度空間，使阻尼彈簧承壓并產生較大的阻礙主振彈簧繼續伸長的阻力；當載荷大時，主振彈簧占用較小的螺栓長度，阻尼彈簧產生較小的阻礙主振彈簧繼續伸長的阻力。阻尼彈簧隨載荷大小的變化而變化的阻力控制和穩定工作臺面的振幅。差動彈簧落砂機很難成為共振態雙質體振動落砂機，原因是：(1)設計共振態雙質體振動落砂機必須計算落砂機的固有頻率，固有頻率和差動彈簧的剛度及阻尼有關，而差動彈簧的剛度和阻尼又和螺栓螺母的預緊力有關，因此，固有頻率計算有難度，現場調試也有難度；(2)差動彈簧在套筒擋圈處有碰撞現象，如進入共振狀態，碰撞現象將更嚴重；(3)差動彈簧控制的是主振彈簧的振幅，隔振彈簧不在控制范圍內，用matlab仿真可以顯示，在共振情況下，在阻尼很小時(相當于空載情況)，主振彈簧的振幅趨向無窮大，隔振彈簧的振幅也趨向無窮大。由于上述3個方面的原因，差動彈簧落砂機一般不被設計成為共振態落砂機。

    拉壓彈簧落砂機是差動彈簧落砂機的改進型。拉壓彈簧替代差動彈簧有2點好處：(1)拉壓彈簧具有確定的剛度值，使固有頻率計算很方便，調試也很方便；(2)拉壓彈簧上下端面被螺栓緊固，消除了撞擊想象。拉壓彈簧控制和穩定振幅的機理可被描述為：拉壓彈簧在高度方向存在振幅平衡位置和拉壓特性轉換位置，當工作臺面在慣性作用下進入主振彈簧拉力區，主振彈簧的拉力阻礙工作臺面繼續向上位移。拉壓彈簧落砂機可被設計成為近共振態落砂機，其落砂效果和節電效果明顯優于差動彈簧落砂機。需要指出的是，拉壓彈簧落砂機還不能成為完整意義上的共振態落砂機，因為負載變化導致結合質量和阻尼發生變化，導

致落砂機固有頻率被改變，即使拉壓彈簧落砂機被設計成為共振態落砂機，共振狀態也不能被保持。

    變頻落砂機是拉壓彈簧落砂機的改進型。在拉壓彈簧落砂機上增加振幅測量測控系統和振動電機變頻器就被升級成為變頻落砂機。變頻落砂機的運行機理是：用振幅測量儀對工作臺面進行振幅實時測量，當振幅偏大時，改變電機轉速，使電機轉速偏離振動落砂機主振型固有頻率，使振幅變小；當振幅偏小時，改變電機轉速，使電機轉速接近振動落砂機主振型固有頻率，電機轉速接近振動落砂機主振型固有頻率將使落砂機的振幅變大。變頻落砂機是共振態落砂機，落砂效果和節電效果可以達到理想化的水平。但是，變頻落砂機大幅度增加制造成本，增加機器的復雜性，增加維修保養的技術難度。