关于气动振动器和气动系统

１．历史背景

即使在今天，世界上的一些地方仍然向几个世纪前一样使用手动冲击锤作为捣实模中混凝土的工具，与之相类似使用锤子来辅助物料流动。
用来分离玉米粒和玉米芯碎屑的筛子被认为是振动器的第一个工业应用，即第一个非人力驱动的振动元件，如使用风能、水利等。
气动振动器是在本世纪初以直线活塞振动器或气动锤的形式进入实用的。仅仅几年以后，更简单的带有滚动球体或转子的旋转式振动器诞生。在过去的几十年中，这种设计从未有过改变；大多数制造厂生产的振动器的壳体仍然是铸铁材料，外表不经加工。 六十年代末，人们第一次用铝作壳体材料进行了试验。铝的加工很容易，也很干净。无论是加工的机床或是用户的手上都不会沾上砂模的砂。
铝具有所需的强度又不是硬得易产生裂纹。在铝的表面可以进行喷涂，所以可以对它进行现代工业设计。对于特殊环境下的应用，如制药工业等，壳体可以由不锈钢制成。
当今大量的工作都由振动器完成。她的主要应用是清空料斗、物料筛选、混凝土捣实以及沙、土及其它任何粉末或小颗粒并螺钉等的给料。在电子工业中也应用振动来检测印刷电路板的接点。

１．１．１振动器分类

根据振动器所耗能的形式和工作原理，振动器可以总体地分为如下类型：

能源形	技术形式
电动	旋转／直线／磁性
气动	旋转／直线
液动	旋转

１．２ 关于气动振动器

１．２．１  振动适合于什么工作？

如前所述，在振动力的帮助下可以对任何类型的散料进行给料、捣实或分选操作。在大多数情况下，振动都对重力有“支持”作用。例如，由于水份的影响，散料可能在料斗中相互粘连，堵塞料斗。在这种情况下，振动可以将其打散，因而物料在重力作用下流出料斗。

振动器的另一个应用是在混凝土方面。对混凝土进行振动也就是对沙和石子进行振动使它们达到最密实状态，从而去除中间气泡。在捣实的过程中，主要依靠重力，但振动会对此有帮助并可以极大改善其效果。

在上述两种情况下振动都会减低材料的摩擦力。
振动并不是一定要对重力有支持作用，有时振动会使物料“跳动”，而重力使物料回到料道里。通过直线振动器的帮助我们可以给定物料的跳动方向，且通过调整振幅可以改变跳动的步长。

１.２.２ 基本信息

在进行任何一种振动器的选型时，有一件十分重要的事情要知道：你虽然可以计算出物料、筒仓、料槽等的自然频率，但在实际应用中其结果绝不会得出向计算那样的值。

我们可以利用表格和计算公式来正确选择振动器的力和频率及安装位置，但是“细调”，即对振动器进行最优调整则是实际中试验—调整的问题。有经验的现场工程师可以很快选出最佳的振动器类型和安装位置。

在“选择最佳振动器类型”一节中有经验法则和表格给出。

要实现振动器的最佳调整，建议在气路中加入调压阀或针阀从而达到控制空气流量和压力的目的。找出要进给、要捣实或要分选的物料的自然频率是调整振动器的最佳途径。

气动式外置振动器的工作频率范围为从２，０００rpm到约２０，０００rpm或约为３５—３５０Hz。在技术参数表中给出的数据是在如下条件下得出的：振动器被置于固定式试验台上，振动器处于非实际工作状态，即振幅为零但是频率比实际安装于工件上时高２—３倍。

通常物料的自然频率会高于振动器的频率，因此要用更强大的振动器来做某一工作。
不要让振动器满负荷工作。在用新振动器时，建议使它工作在３／４满负荷下，因此当由于磨损、老化而使其功率降低时，可以通过增加频率予以适当补偿。

注：气动式旋转和直线振动器的工作压力不能高于７bar（１００PSI）。

２．气动系统

２．１ 耗气量和空气压缩机

振动器系统的耗气量，特别是平均耗气量，是计算所需压缩机尺寸的基础。下表给出了工作压力为２bar和６bar时每分钟的耗气量。由于制造误差，表中的数据会有１０％左右的变化。

图２.１FINDEVA振动器耗气量（升／分钟）

类别	2bar	6bar	*	类别	2bar	6bar	*	类别	2bar	6bar
K-8	83	195	*	R-50	100	195	*	DAR-2	70	200
K-10	92	200	*	R-65	200	400	*	DAR-3	100	300
K-13	94	225	*	R-80	290	570	*	DAR-4	120	360
K-16	122	280	*	R-100	370	730	*	DAR-5	130	390
K-20	130	340	*	R-120	500	970	*	DAR-6	170	470
K-25	160	425	*				*	DAR-7	180	500
K-30	215	570	*				*

类别	2bar	6bar	*	类别	2bar	6bar	*	类别	2bar	6bar
GT-4/6	33	83	*	T-50-LP	70	165	*	FP-12-S	1	25
GT-8/10	46	112	*	T-50-HP	80	190	*	FP-12-M	1	20
GT-13/16	120	390	*	T-65-LP	90	240	*	FP-12-L	1	20
GT-20/25	185	455	*	T-65-HP	110	290	*	FP-18-S	5	57
GT-30/36	330	745	*	T-80-LP	150	290	*	FP-18-M	4	25
GT-40/48	425	970	*	T-80-HP	150	390	*	FP-18-L	5	46
			*	T-100-HP	200	390	*	FP-25-S	13	93
							*	FP-25-M	23	87
							*	FP-25-L	18	93
							*	FP-35-S	23	162
							*	FP-35-M	24	141
							*	FP-35-L	38	135

２．１．１计算平均耗气量

公式

１、由表２１查出耗气量：ＣＯＮＳ＝ｘｘｘ升／分
２、工作系数（开／关）＊１００％： ＯＰＦ＝ｘｘｘ ％
３、平均耗气量＝ＣＯＮＳ＊ＯＰＦ 即 ＡＣＯＮ＝ｘｘｘ升／分
４、总平均耗气量＝ｘｘｘ升／分

要得到几个振动器和／或同一气路上其他耗气元件的总平均耗气量，如果每个元件的耗气量相同则将平均耗气量与元件个数相乘；若各元件耗气量不同，则分别相乘后而将结果相加。

在确定所需空气压缩机的大小时，建议在以上计算结果上再加２０％的安全余量，因为表中的给定值也可能会变动。除此之外，泄漏或另外附加的元件会需要更大的空气压缩机。今后安装的附加元件可能会需要更多的能量。

另外还有一个数据对确定空气压缩机的大小同样必要，它就是在给定时间内最大耗气量。此数据可以由所有元件同时工作时的耗气量及他们工作时间的长度来确定。

最大耗气量＝元件数＊ＣＯＮＳ(在ｘｘ分

＝ｘｘｘ升／分(在ｘｘ分钟)

在确定空气压缩机大小时最大耗气量和平均耗气量都会有用。

２．２ 润滑

是否需要润滑？这是一个很重要的问题。总的来说，润滑总是会延长元件的寿命，因为它可以极大地降低摩擦。但是对球式振动器进行润滑却是浪费润滑剂，因为它并不能显著地增加振动器的寿命，而Ｔ系列转轮振动器在无润滑的情况下则会很快损坏。

由于特殊的材料及处理方法（氟涂层等），工作摩擦力可以减到最小，所以活塞式振动器（ＦＰ－系列）ＤＡＲ－系列振动器同样具有很好的紧急工作特性。尽管如此，工作结束后也要加入润滑油以防磨损加剧。

对于每分钟需要加几滴油或不能多于多少这样的问题，却不能一概而论。往复式或活塞式空气压缩机可以随空气提供足够的润滑油，因此无需加润滑油。不幸的是同一类型的压缩机也会由于泄露过大而带入太多的油，这样会由于粘着引起ＤＡＲ－系列振动器的频率和力下降。另外对于带有内置式空气干燥器的压缩机来讲，需要有气路油雾器以防止Ｔ－系列ＤＡＲ－系列和ＦＰ－系列振动器过早磨损。

注意：请使用如下粘度的润滑油来润滑ＦＩＮＤＥＶＡ振动器

ＩＳＯ ＶＧ５粘度５>cSt/40℃(5厘斯或约４２.４或５ｃｍ２Ｓｅｃ２)

所用的润滑油应该为非粘着性的，如下所示油品：

- 壳牌 德力士Ｃ５
- 埃索 Ｎｕｔｏ Ｈ５
- 美孚 Ｖｅｌｏｃｉｔｅ Ｎｏ.４
- ＢＰ Ｅｎｅｒｇｏｌ ＨＰ５
- 对于食品行业的应用，Ｗｈｉｌｅｒｅｘ ３０４（植物基）

注意：若油的粘度与推荐值不符则会降低频率和力。

对ＦＰ系列振动器来说，可以用蒸馏水做润滑剂，其效果与润滑油一样。使用时调整给定量为１０滴／分钟。

作为气路注油器，滴油润滑器的效果要强于威克注油器。在消音器处检查油迹，调整润滑器使油迹为最少，但是又不完全消失。太多的润滑油会导致活塞或滚子粘滞，因此应加以避免。

２．３ 空气过滤器和减压阀

所有的空气压缩机都配有空气过滤器以保护空气压缩机的阀。这样空气压缩机给出的空气对旋转型振动器来说是足够了。由于小尘粒可能会带入，所以我们还是强烈建议在气路上使用５μｍ或更小的过滤器，这样有助于延长振动器的寿命。

注：由于ＦＰ－系列中活塞与空之间的间隙很小，所以我们强烈建议使用５μｍ的空气过滤器。

空气过滤器的安装应靠近振动器，以避免金属气管上的锈粒进入振动器。建议按如下所示连接过滤器、减压阀和润滑器。

２．４ 空气管路

可以通过增、降气压或流量对振动器进行调整，但是进气管和排气管的尺寸也应该合适。如果此比值太小就会使振动器不能全功率工作。

排气管要尽量短，因为排出的气体会膨胀，它是压差的若干倍。

公式为： Ｖ进＊Ｐ进＝Ｖ出＊Ｐ出

这里Ｐ为绝对压力。因此可以容易地看出当振动器工作于６bar（相对压力）时，排气端的气体体积会是进气端６倍。

排气管太长或太短会影响空气的运动，即并非全部的空气压力全部都能转化为振动器的振动能。

使用直接安装于振动器的消音器对获取最大振动能来说是最好的办法。上图可以用来确定所需的气管直径。

例：在4bar时的耗气量为９００升／分钟，管子的长度为１０米。从右边的９００处开始向左直到4bar的线，沿４５°线向上直到段末边界线。然后沿直线向左直到１０米线再沿着４５°线向右上直到系统允许的最大压力损失线。此时在左侧就是管子的直径和面积。

注：管路中的压力损失不要大于0.5bar；但要把此值降得很小却无意义，因为这样会增加管子的直径和成本。理想值在0.1—0.5bar之间。

排气管的尺寸也可以用同样方法确定。用与确定进气管时相同的图，但不要使用进气压力而使用排气压力，即0.2—0.5bar。

２．５ 气阀和调压器

２．５．１ 调压器

在调压器（如针阀）的帮助下，振动器可以调节至它的最佳工作状态。调整流量值会影响振动器的频率和能量。为使效果最佳，我们建议将调压器置于空气过滤器和油雾器之间。

２．５．２ 气阀

对于象清空料槽、料斗这样的应用，建议让振动器间歇地工作。这样你可能需要在油雾器后加一电磁阀。不要将电磁阀加在调压器和油雾器之前，因为如果这样会使调压器每次都启动，而当加上压力后，输出端不能马上得到压力，这样会降低振动器的功能。因此同样建议将电磁阀置于尽量靠近振动器之处。

注：不要将附件，如：空气过滤器、压力调节器、油雾器等置于振动器的安装位置上，这样会导致这些装置失灵。
注意：请确认阀的内径足够大（见图“确定气管的直径和面积”），否则振动器不会工作于全功率下；活塞振动器可能启动困难。
当气阀为手动阀时也许活塞振动器不能启动，因为要启动活塞振动器应在一开始就加上全压。所以当使用手动阀时，应尽快打开阀门或者使用电磁阀。

设计使用说明文档

• 关于气动振动器和气动系统
• 何处及如何安装振动器
• 选择最佳振动器类型
• 振动器的安装和转运
• 维护和维修