Česky English Deutsch

Ke Skalám 651
261 01 Příbram

Drobečková navigace

Úvod > Vibrační stroje

Vibrační stroje

Typy vibračních strojů

Princip strojů

Postavte si vibrační stroj (1)

Je to celkem jednoduché. Postupujte takto:

  • svařte k sobě několik kusů železa
  • položte to na několik pružin nebo to ně pověste
  • upevněte na to jeden nebo více budičů kmitů; nejlepší bude koupit u nás příložné vibrátory

Postavte si vibrační stroj (2)

Jestliže jste postupovali podle předchozího bodu, pak možná:

  • dopravník dopravuje málo, vůbec anebo někam úplně jinam, než chcete
  • třídič materiál dopravuje namísto toho, aby jej třídil
  • v tříděném materiálu zůstává to, co mělo propadnout
  • praskají pružiny
  • kromě stroje kmitají i konstrukce, na nichž je stroj umístěn. V krajním případě kmitá všechno okolo a se stroj se ani nehne
  • stroj po několika dnech či týdnech popraská, když jej důkladně vyztužíte, vibrátory s ním už moc nehnou

Námi dodávané stroje mnohdy vypadají velmi jednoduše a často opravdu takové jsou. Přesto se v nich skrývá poměrně velké know-how. Pokud se tedy nechcete stát výrobcem vibrační techniky (což bychom neradi), tak raději neexperimentujte a stroj si u nás kupte. Věřte tomu, že ve finále ušetříte...

Princip vibračních strojů

Podat úplný přehled všech typů vibračních strojů a pricipů jejich činnosti by bylo téma na samostatnou práci. V současti používané vibrační stroje pracují s takovými frekvencemi a takovým způsobem, že se materiál ve stroji pohybuje tzv. mikrovhem

Mikrovrh

Pokud uděláme svislý řez pracovní plochou, rovnoběžný s rovinou kmitání, zjistíme, že každý bod pracovní plochy se pohybuje po nějaké křivce (=tvar kmitu). Poloha bodu se přitom periodicky mění. Zrna, ležící na pracovní ploše se pohybují spolu s ní až do okamžiku, kdy plocha začne zpomalovat. Zrno se od pracovní plochy oddělí a pokračuje letem po balistické křivce. Let samozřejmě skončí dopadem na pracovní plochu - ale o kousek dále, než byla poloha původní. Vše je v takovém měřítku a s takovou frekvencí, že tento jev není pouhým okem pozorovatelný. Vzniká dojem, že materiál ve stroji teče.

Uvedený jev lze matematicky popsat a hledat takové kombinace parametrů stroje, při nichž je doprava nejrychlejší nebo třídění nejúčinnější.

Parametry vibračního stroje

Činnost vibračního stroje lze popsat kombinací těchto parametrů:

  • způsob kmitání (= tvar kmitu)
  • pracovní frekvence
  • maximální hodnota výchylky (= amplituda kmitu)
  • sklon pracovní plochy

Všechny výše uvedené pojmy a řada dalších jsou vysvětleny v záložce Základní pojmy

Správná volba parametrů

Parametry stroje se liší zejména podle toho, jaká je jeho technologická funkce. Kontrolní hodnotou, zda stroj je navržen správně, je poměr svislé složky zrychlení stroje ke zrychlení gravitačními (= koeficient vrhu).

Provedení vibračních strojů

Má VIBROS nějaké typové stroje?

Na konkrétní požadavek zákazníka nabídneme konkrétní stroj. Jsme rádi, když se strefíme do stroje již nakresleného (a těch jsou v tuto chvíli stovky). Chcete-li ale třeba podavač 810x2505 mm (šířka x délka) a my máme nakreslený podavač 800x2500, nebudeme Vám je nutit a nabídneme stroj požadovaných rozměrů. A co je nejlepší - za stejnou cenu. Většina v současnosti vyráběných strojů jsou stroje šité na míru podle konkrétních situací a požadavků.

Jsou stroje stavebnicové?

Do jisté míry ano - při jejich konstrukci je používána celá řada typových prvků. Je to ale záležitost konstruktéra stroje. Například skříň plně hermetizovaných třídičů BETA je v podstatě typová, poloha a tvar vstupů a výstupů se ale zpravidla přizpůsobuje situaci a to tak, že se mění pouze související díly (vstup, spodní a přední výsypka), které jsou se skříní spojeny šroubově.

Hlavní části stroje

Naše vibrační stroje se skládají z těchto částí:

  • tělo stroje
  • vibrační pohon (budič kmitů)
  • konzola pohonu - díl, přenášející sílu z vibrátorů do těla stroje. Konzola může být buď montovaná nebo integrovaná do těla stroje.
  • prvky pružného uložení
  • výstelka dopravních ploch

Materiál těla stroje

Tělo stroje je svařenec, provedený alternativně z těchto materiálů:

  • běžná konstrukční ocel třídy 11
  • nerezová ocel podle požadavku zákazníka

Pohony vibračních strojů

Jako budič kmitů je možné použít:

  • Příložné vibrátory. Je to jednoduché, spolehlivé a nejlevnější řešení. Vzhledem k tomu, že jsme jejich výrobce, je tato možnost námi preferována.
  • Elektromagnetický budič. Je vhodný všude tam, kde je vyžádováno velmi přesné dávkování a zejména dovažování. Protože však používáme značkové budiče zahraničních výrobců, je toto řešení bohužel většinou dražší, než při použití příložných vibrátorů.
  • Hřídel s nevývažky. Tento pohon používáme pro třídiče s kruhovým kmitem řady ALFA. Je naší vlastní kostrukce a výroby a na rozdíl od mnoha konkurenčních umožňuje snadnou výměnu ložisek bez nutnosti složité demontáže vlastního hřídele.
  • Mechanický budič. Samostatná skříň s dvojicí protiběžných nevývažků, spojených ozubeným převodem. Používá se u největších strojů, tam, kde například příložné vibrátory již nestačí.

V posledních dvou případech je eletromotor umístěn mimo vibrační stroj a s vlastním budičem na stroji je spojen řemenovým nebo kardanovým převodem.

Pružné uložení - typy pružin

  • vinuté ocelové pružiny tlačné
  • vinuté ocelové pružiny tažné
  • pryžové tlačné
  • vzduchové měchy (vlnovce)

Pružné uložení - provedení

  • podepření
  • zavěšení
  • kombinace - na jedné straně podepření, na druhé zavěšení

Výstelka

Plocha, po kterých se v podavačích, dopravnících a i v třídičích pohybuje materiál, může být opatřeny vyměnitelnou výstelkou z těchto materiálů:

  • otěruvzdorný plech (HARDOX 450)
  • nerez (AISI 304,316) - pokud má být dopravní plocha chemicky neutrální, nebo pro omezení nálepů
  • vysokomolekulární polyethylen (materiály typu SOLIDUR) - pro omezení tvorby nálepů

Hermetizace

Při zpracování prašných materiálů je vhodné stroj provést jako hermetizovaný. Hermetizace se pak skládá z techto prvků:

  • zakrytí dopravních a technologických ploch - šroubovaná víka, víka připevněná rychloupínkami, autoplachta
  • hermetizace vstupů do stroje a výstupů z něj - hermetizační systém TRELLEX, flexibilní hadice, pryžové manžety
  • revizní otvory s rychloupínacími víky - standardně průměry 100mm a 180mm

Elektrorozvaděč

Jako volitelné příslušenství lze dodat rozvaděč s těmito funkcemi:

  • připojení příložných vibrátorů vibračního stroje
  • jištění a tepelné ochrany vibrátorů
  • volba mezi místním a dálkovým ovládáním
  • spouštění stroje v režimu místního ovládání
  • kontakty pro ovládání nadřazeným řídícím systémem
  • realizace stejnosměrného brzdění doběhu
  • možnost vestavby frekvenčního měniče

Kontrola kmitání

Na přání lze dodat systém kontroly kmitú, sestávající z jednoho či více akcelerometrů a vyhodnocovací jednotky. Systém plní tyto funkce:

  • hlášení o chodu - pokud je požadována nezávislá informace o chodu stroje
  • kontrola maximálních hodnot výchylky - jako ochrana zejména velkých strojů například v situaci, kdy je poškozen jeden z dvojice vibrátorů. Stroj je během několika sekund vypnut a výrazně se sníží riziko jeho možného pošození.
  • indikace postupného vylepování dopravovaného materiálu či jiného přetížení stroje

Výkonnost vibračních strojů

Výkon nebo výkonnost?

Výkon je fyzikální veličina, jejíž jednotkou je Watt. V souvislosti s vibračním stroji raději mluvíme o výkonnosti.

Výkonností vibračního stroje tak mohou být třeba m3/hod nebo tuny/hod a stejně tak třeba počet kusů vytlučených forem za hodinu.

Stanovení výkonnosti - výpočet

Výpočtem jsme schopni stanovit výkonnost těchto strojů:

  • Dopravníky. Podle teorie stanovující dopravní rychlost v závislosti na parametrech vibračního stroje.
  • Třídiče. Používáme standardní výpočet třídičů.

Stanovení výkonnosti - empirické

U mnoha strojů jsme schopni velmi přesně stanovit výkonnost srovnáním se stroji již provozovanými.

Stanovení výkonnosti - experimentální

Pokud si z nějakého důvodu nejsme zcela jisti předpokládanou výkonností, trváme na dodání vzorku materiálu a provedeme si zkoušku (dopravitelnosti, tříditelnosti). Často je vhodné, aby zákazník byl u zkoušky přítomen. Pro zkoušku potřebujeme přibližně 10 litrů vzorku. Výsledky zkoušky posoudíme buď sami, nebo v součinnosti se zákazníkem. Ten si v případě zkoušek tříditelnosti odveze vzorky vytříděného materiálu, např. pro posouzení kvality třídění ve své laboratoři.

Kvalita třídění

Při návrhu třídičů mohu jít proti sobě požadavky na výkonnost a kvalitu třídění. Kvalita třídění se posuzuje podle podsítného zbytku (to, co mělo propadnout, ale nepropadlo a zůstalo v nadsítném), resp. podle nadsítného propadu (to co nemělo sítem propadnout, ale propadlo). Kvalitu třídění jsme schopni vyhodnotit sítovým rozborem na vlastním laboratorním třídiči.

Dopravitelnost

Je schopnost materiálu být dopravován vibračním dopravníkem. Je ovlivněna:

  • vlhkostí
  • lepivostí - pro silně lepivé materiály je vibrační doprava nevhodná.
  • granulometrií- materiály jako pudr, mouka, cement jsou prakticky nedopravitelné; pokud ano, tak v malých vrstvách a tedy i v malém množství.

Ideálním materiálem z hlediska dopravitelnosti je suchý křemičitý písek.

Základní pojmy vibrační techniky

Tvar kmitu

Různé vibrační stroje kmitají různým způsobem. Udělejte na bočnici stroje (je-li tam nějaká bočnice) tečku a za chodu stroje sledujte, jaký obrazec se z tečky vytvoří. Může to být

  • úsečka - pak jde o kmit přímočarý
  • kružnice - pak jde o kmit kruhový
  • elipsa - pak jde o kmit eliptický
  • cosi neurčitého - pak jde o kmit obecný

Výše uvedené platí v případě, že pohyb stroje je rovinný, t.j. probíhá v rovinách rovnoběžných s bočnicí stroje. Existují však i stroje, které kmitají skutečně prostorově (vertikální dopravníky, kruhové třídiče, vibrační zásobníky).

P.S. Termín tvar kmitu pak používají lidé z oboru vibrační techniky, aby vypadali jako znalci...

Amplituda kmitu

Maximální výchylka ze střední do krajní polohy u kmitu přímočarého a poloměr opisované kružnice u kmitu kruhového. Amplituda je polovina rozkmitu. Přísně vzato i další používané veličiny jako rychlost a zrychlení mají svou amplitudu (=maximální hodnotu), běžně se však tento termín používá pro (maximální) výchylku.

Rozkmit

Dvojnásobek amlitudy u kmitu přímočarého a průměr opisované kružnice u kmitu kruhového. Rozkmit (die Schwingweite) je s oblibou používán v německy mluvících zemích. Pokud si to člověk neuvědomí, může dojít k závěru, že německé stroje jsou dvojnásobně nadupané oproti ostatním...

Harmonický pohyb

Je to takový periodický pohyb, kdy se okamžitá hodnota výchylky (rychlosti, zrychlení) mění podle goniometrické funkce sinus (x - výchylka, v - rychlost, a - zrychlení)

teorie_harmpohyb2.gif

Většina vibračních strojů kmitá harmonicky.

Akcelerometr

Tímto pojmem rozumíme podle souvislosti:

  • přístroj pro měření zrychlení, sestávající z čidla a vyhodnocovacího přístroje
  • samostatné čidlo pro měření zrychlení

Vertikální zrychlení

Existuje vazba mezi výchylkou stroje, okamžitou rychlostí a zrychlením. Svislá složka zrychlení je důležitá při návrhu vibračního stroje.

Hodnotu vertikálního zrychlení lze spočítat a/nebo odměřit pomocí akcelerometru.

Koeficient vrhu Kv

Jde o poměr maximálního vertikálního zrychlení ke zrychlení gravitačnímu. Například hodnota Kv=2,5 znamená, že vertikální zrychlení stroje je dvouapůlnásobkem gravitačního zrychlení, čili cca. 25 m/s2 . Potřebná hodnota Kv závisí na typu stroje a jeho technologické funkci.

Pracovní frekvence

Počet kmitů stroje za jednu sekundu. Uvádí se v Hertzích (Hz). U strojů poháněných příložnými vibrátory anebo s budičem poháněným asynchronním elektromotorem bez dalšího převodu se běžně používají tyto frekvence:

Frekvence [Hz] Otáčky [1/min] Provedení elektromotoru Příklad vibrátoru VIBROS
12 750 osmipólové NO28
16 1000 šestipólové NO26
24 1500 čtyřpólové NO24
50 3000 dvoupólové NO22

Jak je vidět, udává poslední číslice v označení našich příložných vibrátorů počet pólů a tím tedy i jejich pracovní frekvenci.

Pracovní frekvence stroje se volí s ohledem na jeho technologickou funkci.

Napájecí frekvence

Frekvence střídavého proudu, který napájí (příložné) vibrátory. V našich zemích tedy 50 Hz. Pomocí frekvenčního měniče lze napájecí frekvenci měnit. Úměrně se tím mění i frekvence pracovní. Výkonnost některých vibračních strojů lze tedy za určitých, přesně stanovených podmínek nastavovat pomocí frekvenčního měniče.

Jednohmotový systém

Nejjednodušší možný fyzikální model kmitající soustavy s jednou kmitající hmotou. Odpovídá nejjednoduššímu a nejrozšířenějšímu typu vibračního stroje.

teorie_jednohmot.gif

V reálném světě znázorněný pohyb časem vymizí - je utlumen. I to lze samozřejmě výpočtově řešit.

Existují i složitější případy (a stroje), kdy kmitajících hmot a pružin je více - mluví se pak o vícehmotových systémech.

Vlastní frekvence

Abychom hmotu z animovaného obrázku v předešlém bodu udrželi dlouhodobě v chodu, je zapotřebí ji rozkmitávat na ni přiloženou silou. V našem případě se i velikost této síly harmonicky mění. Výchylka hmoty pak kromě velikosti této síly závisí na budící frekvenci. Existuje frekvence, při níž výchylka extrémně vzroste (pokud by neexistovalo tlumení, pak dokonce až nekonečnu). Tento jev se nazývá rezonance, odpovídající frekvence budící síly nazývá frekvencí vlastní nebo také rezonanční.

teorie_rezonance.png

Nadrezonanční stroj

Pracovní frekvence takového stroje je vyšší než frekvence vlastní. Je to i případ tzv. volně kmitajících strojů, kdy požadového tvaru kmitu je dosaženo výhradně polohou vibrátoru nebo vibrátorů

Existují i stroje pracující v rezonanci nebo pod ní. Výhodou rezonančních strojů je minimální spotřeba elektrické energie. Mají však zase jiné nevýhody.

Rezonanční doběhové jevy

Po vypnutí vibrátorů nadrezonančního stroje jejich rotory s nevývažky poměrně dlouho dobíhají. Ve chvíli, kdy je jejich frekvence shodná s vlastní frekvencí stroje, dochází k takřka učebnicové rezonanci. Výrazně vzroste výchylka. To je nevhodné např. u velmi velkých a těžkých strojů nebo u strojů, jejichž vstupy a výstupy jsou hermetizovány.

Uvedený jev lze výrazně omezit tím, že se vibrátory nenechají doběhnout volně, ale nějakým způsobem se co nejdřív zabrzdí. U příložných vibrátorů se to nejlépe provede pomocí tzv. stejnosměrného brzdění, při němž se do vinutí elektromotoru na krátkou dobu pustí stejnosměrný proud. K zabrzdění dojde během několika málo vteřin. Použití stejnosměrné brzdy u námi dodávaných strojů bez výjimky doporučujeme a dodáváme pro to i základní prvek potřebného zapojení - blok stejnosměrné brzdy BSB.

Typové označení

Příklad úplného označení stroje: GAMA 100.300.1 P

GAMA - typové značení stroje podle následující tabulky
100 - jmenovitá šířka stroje v dm
300 - jmenovitá délka stroje v dm, pouze u třídičů v cm
1 - počet sítových plošin
P - způsob pružného uložení P-podepření, Z-zavěšení

V některých případech může být typové značení odlišné od uvedeného příkladu.

Typové značení Typ stroje Charakteristika
ALFA třídič kruhový kmit, středový pohon
BETA třídič eliptický kmit
DELTA třídič přímočarý kmit, vibrátory po bocích
DVZA dopravník, vertikální pohonná hlava nahoře
DVZB dopravník, vertikální pohonný hlava dole
GAMA třídič přímočarý kmit, motory pod nebo třídící plochou
LT třídič, laboratorní čtvercové sítové kazety
OMEGA třídič kruhový třídič
PVA podavač vibrátory pod nebo nad dopravní plochou
PVB podavač vibrátory po bocích
PVC podavač  
PVM podavač magnetický budič
PVVM podavač, mini kompaktní magnetický budič
TVA dopravník, trubkový vibrátory pod nebo nad dopravní plochou
TVB dopravník, trubkový vibrátory po bocích
TVL dopravník, trubkový rezonanční, na listových pružinách
VA vibrační dno  
VFC vibrofluidní chladnička  
VFD vibrofluidní sušička  
VM mlýn (drtič hrud)  
VP ruční pěch  
VS stůl  
VVRP vytloukací rošt bez průběžného pohybu
VVRS vytloukací rošt s průběžným pohybem odlitků
VZ kruhový zásobník bez orientace
ZVA dopravník, žlabový vibrátory pod nebo nad dopravní plochou
ZVB dopravník, žlabový vibrátory po bocích