关于生产效率问题

 双质体振动落砂机有共振和非共振2种工作状态。根据笔者的实验研究，认为当双质体振动落砂设备在非共振状态运行时，生产效率明显低于单质体，但当进入共振状态时，生产效率明显高于单质体。还有，双质体振动落砂机在共振状态下运行，电机功率仅需单质体的30％。再有，单质体对于20吨以下的小吨位负载还能凑合使用，对于20吨以上的大吨位就不堪胜任，共振态双质体振动落砂机则额定负载越大比较优势越明显。在节能高效大吨位的市场需求面前，共振态双质体振动落砂机应该得到青睐。

研制共振态双质体振动落砂机，必须认识到双质体振动落砂机的工作特性具有以下2个显著特点：(1)负载和落砂机台面的重量比特别大。负载和落砂机台面的重量比一般为2．O左右；(2)负载的变化范围特别大。振动落砂机属于间歇作业设备，负载的变化范围是0到额定负载之间。

由于存在上述这两个工作特性，研制共振态双质体振动落砂机必须解决以下2个问题：(1)在空载运行时的振幅稳定性问题。振动机械在共振状态运行，振幅对阻尼的变化很敏感。负载的变化意味着阻尼的变化，空载时，振动落砂机阻尼很小，若不采取必要的技术措施，振幅将极不稳定，理论分析表明，当阻尼接近0时，振幅趋向无穷大；(2)负载变化时共振状态的稳定性问题。负载变化导致结合质量和阻尼发生变化，导致落砂机固有频率被改变，如果结合质量和阻尼变化引起固有频率改变值比较大，双质体振动落砂机就不能保持稳定的共振状态。

到目前为止，主要有3种类型的双质体振动落砂机面市：(1)采用差动弹簧结构的双质体振动落砂机(以下简称差动弹簧落砂机)；(2)采用既可拉伸又可压缩的弹簧作主振弹簧的双质体振动落砂机(以下简称拉压弹簧落砂机)：(3)采用变频控制的双质体振动落砂机(以下简称变频落砂机)。

在上述3种落砂机中，差动弹簧落砂机面市较早，市场占有率较高，已成为双质体振动落砂机的代表产品。差动弹簧落砂机结构可参阅《铸造设备选用手册》。差动弹簧落砂机的特征是差动弹簧组。差动弹簧组由数十根差动弹簧并联而成。差动弹簧的结构是在1根螺杆上套2个弹簧，2个弹簧之间用1个套筒挡圈隔开，套筒挡圈和落砂机工作台面固结。差动弹簧垂直放置，套筒挡圈下部的弹簧起主振弹簧作用，套筒挡圈上部的弹簧起阻尼弹簧作用。采用差动弹簧组的目的是控制主振弹簧的振幅，其作用机理可被描述为：主振弹簧变形量和载荷大小有关，载荷小，主振弹簧占用较大的螺栓长度，在螺栓定位长度不变的情况下，

挤占阻尼弹簧长度空间，使阻尼弹簧承压并产生较大的阻碍主振弹簧继续伸长的阻力；当载荷大时，主振弹簧占用较小的螺栓长度，阻尼弹簧产生较小的阻碍主振弹簧继续伸长的阻力。阻尼弹簧随载荷大小的变化而变化的阻力控制和稳定工作台面的振幅。差动弹簧落砂机很难成为共振态双质体振动落砂机，原因是：(1)设计共振态双质体振动落砂机必须计算落砂机的固有频率，固有频率和差动弹簧的刚度及阻尼有关，而差动弹簧的刚度和阻尼又和螺栓螺母的预紧力有关，因此，固有频率计算有难度，现场调试也有难度；(2)差动弹簧在套筒挡圈处有碰撞现象，如进入共振状态，碰撞现象将更严重；(3)差动弹簧控制的是主振弹簧的振幅，隔振弹簧不在控制范围内，用matlab仿真可以显示，在共振情况下，在阻尼很小时(相当于空载情况)，主振弹簧的振幅趋向无穷大，隔振弹簧的振幅也趋向无穷大。由于上述3个方面的原因，差动弹簧落砂机一般不被设计成为共振态落砂机。

    拉压弹簧落砂机是差动弹簧落砂机的改进型。拉压弹簧替代差动弹簧有2点好处：(1)拉压弹簧具有确定的刚度值，使固有频率计算很方便，调试也很方便；(2)拉压弹簧上下端面被螺栓紧固，消除了撞击想象。拉压弹簧控制和稳定振幅的机理可被描述为：拉压弹簧在高度方向存在振幅平衡位置和拉压特性转换位置，当工作台面在惯性作用下进入主振弹簧拉力区，主振弹簧的拉力阻碍工作台面继续向上位移。拉压弹簧落砂机可被设计成为近共振态落砂机，其落砂效果和节电效果明显优于差动弹簧落砂机。需要指出的是，拉压弹簧落砂机还不能成为完整意义上的共振态落砂机，因为负载变化导致结合质量和阻尼发生变化，导

致落砂机固有频率被改变，即使拉压弹簧落砂机被设计成为共振态落砂机，共振状态也不能被保持。

    变频落砂机是拉压弹簧落砂机的改进型。在拉压弹簧落砂机上增加振幅测量测控系统和振动电机变频器就被升级成为变频落砂机。变频落砂机的运行机理是：用振幅测量仪对工作台面进行振幅实时测量，当振幅偏大时，改变电机转速，使电机转速偏离振动落砂机主振型固有频率，使振幅变小；当振幅偏小时，改变电机转速，使电机转速接近振动落砂机主振型固有频率，电机转速接近振动落砂机主振型固有频率将使落砂机的振幅变大。变频落砂机是共振态落砂机，落砂效果和节电效果可以达到理想化的水平。但是，变频落砂机大幅度增加制造成本，增加机器的复杂性，增加维修保养的技术难度。