橡胶空气弹簧在振动筛上的使用
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[摘要]橡胶空气弹簧的高频隔振、隔音以及自振频率低的优点，能较好实现振动隔离，保证振动设备的底座和控制系统的安全稳定性。
[关键词]振动筛；空气弹簧；隔振器
1.引言
振动筛是用于矿石、石料、工业原料筛分分级，及煤炭加工利用的一种重要机械设备，因此，它的技术水平和使用情况直接关系到矿石资源和原料的利用。振动筛的主要部件隔振弹簧对主机的性能具有很大的影响。我国目前使用较为普遍的圆振动筛和直线振动筛，所用的隔振弹簧基本上是金属螺旋弹簧。人们越来越认识到，为避免振动筛将很大的动载荷传给基础，使地基和建筑物产生有害的振动，尽量降低有害的噪声，必须采取有力的隔振措施，即选取良好均隔振器。隔振弹簧的作用是对振动机体实现弹性支承，使机体产生弹性振动，并减小传给地基或结构架上的动载荷。金属螺旋弹簧目前振动机械中应用最广的一种弹性元件，优点是制造较为方便，内摩擦小，能耗较经济，但存在很多缺点：体积较大；容易产生噪音；调节其刚度较不便；横向刚度小，容易使机体出现横向摆动，特别是金属钢丝容易疲劳断裂，出现突发事故，影响生产。而且金属螺旋弹簧是造成噪声污染的一个主要来源。为此，我厂特引用了空气弹簧做为振动筛的减振器。
橡胶空气弹簧在工业机械上广泛被应用于设备隔振，如在压力机、空气压缩机、离心机、振动运输机、控制锤、铸造机械和纺织机械、光学和激光仪器、集成电路、超精密机床等精密机械设备和精密测试设备上，在国外都得到了应用。在机械隔振中，空气弹簧一般采用约束膜式和自由膜式结构。空气弹簧可应用于各种机械装置中起缓冲吸振、控制运动或增压作用。与具有同样功能的气缸或其他弹性元件相比，空气弹簧结构简单、工作可靠，不需复杂的参数计算和结构设计，无密封泄漏问题，使用维护方便，且寿命较长，在振动筛中，料箱由振动器驱动以使物料混合均匀，振动会引起料箱支承部件疲劳乃至破坏，因此必须采用隔振装置。若使用空气弹簧（图1）则可提供较大的灵活性，调节弹簧的充气量就可适应不同的工作负荷和高度要求，而不会影响隔振效果。
2.橡胶空气弹簧的结构和工作原理
橡胶空气弹簧是由帘线层、内外橡胶层或钢丝圈经成型后硫化形成一种挠性体，利用充入空气的可压缩性实现弹的一种橡胶元件。俗称空气弹簧、橡胶气囊、气囊等。
橡胶空气弹簧总成由橡胶空气弹簧、上底座、下底座（活塞）、缓冲垫经装配后形一个具有密闭气室的整体。
橡胶空气弹簧按形状分为囊式、膜式和袖筒式三大类。按密封结构形式分为压力自封式、轮缘夹紧式、箍环密封式和混合式四大类。
橡胶空气弹簧的载荷主要由帘线承受，帘线的层数主要由2层组成，特殊要求产品由4层帘线层组成。内层橡胶主要是起密封作用，外层橡胶除了起密封作用外，还起保护作用。
橡胶空气弹簧工作时，内腔充入压缩空气，形成一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加，弹簧的高度降低，内腔容积减小，弹簧的刚度增加，内腔空气柱的有效承载面积加大，此时弹簧的承载能力增加。当振动载荷量减小时，弹簧的高度升高，内腔容积增大，弹簧的刚度减小，内腔空气柱的有效承载面积减小，此时弹簧的承载能力减小。这样，空气弹簧在有效的行程内，空气弹簧的高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递增与减小发生了平稳的柔性传递、振幅与震动载荷的高效控制。还可以用增、减充气量的方法，调整弹簧的刚度和承载力的大小，还可以附设辅助气室，实现自控调节。
AW=F／P
式中：AW－橡胶空气弹簧有效面积，mm2，
F－橡胶空气弹簧负荷，kN，
P－橡胶空气弹簧的内压，MPa
3.橡胶空气弹簧的特性
3.1弹簧高度、承载能力和弹簧刚度的选择：
弹簧高度：使用高度控制阀，可根据使用要求适当控制空气弹簧的高度，在簧上载荷变化的情况下保持一定高度。
承载能力：对于相同尺寸的橡胶空气弹簧，改变内压，可得到不同的承载能力，承载能力大致与内压成正比。这便达到了同一种橡胶空气弹簧可适应多种载荷要求。
弹簧刚度：在设计橡胶空气弹簧的刚度时，可以依靠改变弹簧内压而加以选择，刚度与内压大致成正比，因此，可以根据需要将刚度选得很低，对于一个尺寸既定的橡胶空气弹簧，刚度是可变的，它随载荷的改变而变化，因而在任何载荷下自振频率几乎不变，所以它能使被支承系统具有几乎不变的性能。能同时承受承受轴向和径向载荷，也能传递扭矩
3.2固有的振动频率较低
橡胶空气弹簧与附加空气室相连，可是橡胶空气弹簧装置的固有振动频率降低到0.5－3Hz。再任何载荷的作用下，橡胶空气弹簧都可以保持较低而近乎相等的振动频率。
3.3能隔绝高频振动及隔音效果好
橡胶空气弹簧是由空气和橡胶构成的，内部摩擦小，不会因弹簧本身的固有振动而影响隔离高频振动的能力。此外，橡胶空气弹簧没有金属间的接触，因此能隔音，防音效果也很好。
3.4可利用空气的阻尼作用
在橡胶空气弹簧和附加空气室之间加设一个节流孔，当簧上载荷发生振动时，空气流经节流孔发生能量损失，因而起到衰减振动的作用。
3.5使用寿命较长
橡胶空气弹簧的耐疲劳性能优于金属弹簧许多倍。
3.6本体结构
橡胶空气弹簧的本体结构柔软，因此具有轴向、横向和旋转向的综合隔振作用。
3.7制造及安装
橡胶空气弹簧相对成本低廉，安装、更换方便，维护保养简单，不需经常检修，无须加油。
4.结束语
橡胶空气弹簧用于振动筛上，充分缓解筛子对基础的动荷载度和噪音，经过一年多的实验，效果显著。充分展示了其重量轻，使用寿命长，高频隔振和隔音性能好，所需安装空间小，更换方便的优点。
作者简介：
常桂宾，男，（1973－），毕业于安徽理工大学，现就职于淮南矿业集团选煤分公司谢桥选煤厂助理工程师，从事选煤机电技术管理工作15年。