關(guān)于生產(chǎn)效率問題
雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)有共振和非共振2種工作狀態(tài)。根據(jù)筆者的實(shí)驗(yàn)研究，認(rèn)為當(dāng)雙質(zhì)體振動(dòng)落砂設(shè)備在非共振狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，生產(chǎn)效率明顯低于單質(zhì)體，但當(dāng)進(jìn)入共振狀態(tài)時(shí)，生產(chǎn)效率明顯高于單質(zhì)體。還有，雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)在共振狀態(tài)下運(yùn)行，電機(jī)功率僅需單質(zhì)體的30％。再有，單質(zhì)體對(duì)于20噸以下的小噸位負(fù)載還能湊合使用，對(duì)于20噸以上的大噸位就不堪勝任，共振態(tài)雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)則額定負(fù)載越大比較優(yōu)勢(shì)越明顯。在節(jié)能高效大噸位的市場(chǎng)需求面前，共振態(tài)雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)應(yīng)該得到青睞。
研制共振態(tài)雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)，必須認(rèn)識(shí)到雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)的工作特性具有以下2個(gè)顯著特點(diǎn)：(1)負(fù)載和落砂機(jī)臺(tái)面的重量比特別大。負(fù)載和落砂機(jī)臺(tái)面的重量比一般為2．O左右；(2)負(fù)載的變化范圍特別大。振動(dòng)落砂機(jī)屬于間歇作業(yè)設(shè)備，負(fù)載的變化范圍是0到額定負(fù)載之間。
由于存在上述這兩個(gè)工作特性，研制共振態(tài)雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)必須解決以下2個(gè)問題：(1)在空載運(yùn)行時(shí)的振幅穩(wěn)定性問題。振動(dòng)機(jī)械在共振狀態(tài)運(yùn)行，振幅對(duì)阻尼的變化很敏感。負(fù)載的變化意味著阻尼的變化，空載時(shí)，振動(dòng)落砂機(jī)阻尼很小，若不采取必要的技術(shù)措施，振幅將極不穩(wěn)定，理論分析表明，當(dāng)阻尼接近0時(shí)，振幅趨向無窮大；(2)負(fù)載變化時(shí)共振狀態(tài)的穩(wěn)定性問題。負(fù)載變化導(dǎo)致結(jié)合質(zhì)量和阻尼發(fā)生變化，導(dǎo)致落砂機(jī)固有頻率被改變，如果結(jié)合質(zhì)量和阻尼變化引起固有頻率改變值比較大，雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)就不能保持穩(wěn)定的共振狀態(tài)。
到目前為止，主要有3種類型的雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)面市：(1)采用差動(dòng)彈簧結(jié)構(gòu)的雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)(以下簡(jiǎn)稱差動(dòng)彈簧落砂機(jī))；(2)采用既可拉伸又可壓縮的彈簧作主振彈簧的雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)(以下簡(jiǎn)稱拉壓彈簧落砂機(jī))：(3)采用變頻控制的雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)(以下簡(jiǎn)稱變頻落砂機(jī))。
在上述3種落砂機(jī)中，差動(dòng)彈簧落砂機(jī)面市較早，市場(chǎng)占有率較高，已成為雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)的代表產(chǎn)品。差動(dòng)彈簧落砂機(jī)結(jié)構(gòu)可參閱《鑄造設(shè)備選用手冊(cè)》。差動(dòng)彈簧落砂機(jī)的特征是差動(dòng)彈簧組。差動(dòng)彈簧組由數(shù)十根差動(dòng)彈簧并聯(lián)而成。差動(dòng)彈簧的結(jié)構(gòu)是在1根螺桿上套2個(gè)彈簧，2個(gè)彈簧之間用1個(gè)套筒擋圈隔開，套筒擋圈和落砂機(jī)工作臺(tái)面固結(jié)。差動(dòng)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(dòng)彈簧組的目的是控制主振彈簧的振幅，其作用機(jī)理可被描述為：主振彈簧變形量和載荷大小有關(guān)，載荷小，主振彈簧占用較大的螺栓長(zhǎng)度，在螺栓定位長(zhǎng)度不變的情況下，
擠占阻尼彈簧長(zhǎng)度空間，使阻尼彈簧承壓并產(chǎn)生較大的阻礙主振彈簧繼續(xù)伸長(zhǎng)的阻力；當(dāng)載荷大時(shí)，主振彈簧占用較小的螺栓長(zhǎng)度，阻尼彈簧產(chǎn)生較小的阻礙主振彈簧繼續(xù)伸長(zhǎng)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(wěn)定工作臺(tái)面的振幅。差動(dòng)彈簧落砂機(jī)很難成為共振態(tài)雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)，原因是：(1)設(shè)計(jì)共振態(tài)雙質(zhì)體振動(dòng)落砂機(jī)必須計(jì)算落砂機(jī)的固有頻率，固有頻率和差動(dòng)彈簧的剛度及阻尼有關(guān)，而差動(dòng)彈簧的剛度和阻尼又和螺栓螺母的預(yù)緊力有關(guān)，因此，固有頻率計(jì)算有難度，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試也有難度；(2)差動(dòng)彈簧在套筒擋圈處有碰撞現(xiàn)象，如進(jìn)入共振狀態(tài)，碰撞現(xiàn)象將更嚴(yán)重；(3)差動(dòng)彈簧控制的是主振彈簧的振幅，隔振彈簧不在控制范圍內(nèi)，用matlab仿真可以顯示，在共振情況下，在阻尼很小時(shí)(相當(dāng)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(gè)方面的原因，差動(dòng)彈簧落砂機(jī)一般不被設(shè)計(jì)成為共振態(tài)落砂機(jī)。
拉壓彈簧落砂機(jī)是差動(dòng)彈簧落砂機(jī)的改進(jìn)型。拉壓彈簧替代差動(dòng)彈簧有2點(diǎn)好處：(1)拉壓彈簧具有確定的剛度值，使固有頻率計(jì)算很方便，調(diào)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(wěn)定振幅的機(jī)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(zhuǎn)換位置，當(dāng)工作臺(tái)面在慣性作用下進(jìn)入主振彈簧拉力區(qū)，主振彈簧的拉力阻礙工作臺(tái)面繼續(xù)向上位移。拉壓彈簧落砂機(jī)可被設(shè)計(jì)成為近共振態(tài)落砂機(jī)，其落砂效果和節(jié)電效果明顯優(yōu)于差動(dòng)彈簧落砂機(jī)。需要指出的是，拉壓彈簧落砂機(jī)還不能成為完整意義上的共振態(tài)落砂機(jī)，因?yàn)樨?fù)載變化導(dǎo)致結(jié)合質(zhì)量和阻尼發(fā)生變化，導(dǎo)
致落砂機(jī)固有頻率被改變，即使拉壓彈簧落砂機(jī)被設(shè)計(jì)成為共振態(tài)落砂機(jī)，共振狀態(tài)也不能被保持。
變頻落砂機(jī)是拉壓彈簧落砂機(jī)的改進(jìn)型。在拉壓彈簧落砂機(jī)上增加振幅測(cè)量測(cè)控系統(tǒng)和振動(dòng)電機(jī)變頻器就被升級(jí)成為變頻落砂機(jī)。變頻落砂機(jī)的運(yùn)行機(jī)理是：用振幅測(cè)量?jī)x對(duì)工作臺(tái)面進(jìn)行振幅實(shí)時(shí)測(cè)量，當(dāng)振幅偏大時(shí)，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，使電機(jī)轉(zhuǎn)速偏離振動(dòng)落砂機(jī)主振型固有頻率，使振幅變??；當(dāng)振幅偏小時(shí)，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，使電機(jī)轉(zhuǎn)速接近振動(dòng)落砂機(jī)主振型固有頻率，電機(jī)轉(zhuǎn)速接近振動(dòng)落砂機(jī)主振型固有頻率將使落砂機(jī)的振幅變大。變頻落砂機(jī)是共振態(tài)落砂機(jī)，落砂效果和節(jié)電效果可以達(dá)到理想化的水平。但是，變頻落砂機(jī)大幅度增加制造成本，增加機(jī)器的復(fù)雜性，增加維修保養(yǎng)的技術(shù)難度。
