金刚石选形机振动的频率和振动波形对选形效果的影响

樊 帆，于广华，林 峰

(1.广西柳州华地探矿机械厂，广西柳州 545005;2.广西超硬材料重点实验室，广西桂林 541004; 3.国家特种矿物材料工程技术研究中心，广西桂林 541004)

金刚石选形机振动的频率和振动波形对选形效果的影响

樊 帆1，于广华1，林 峰2，3

(1.广西柳州华地探矿机械厂，广西柳州 545005;2.广西超硬材料重点实验室，广西桂林 541004; 3.国家特种矿物材料工程技术研究中心，广西桂林 541004)

金刚石分选是金刚石生产工艺中必不可少的一道工序。在金刚石选形过程中，金刚石的形状、金刚石的粒度、分选盘的工作角度、分选盘的表面粗糙度、选形机的激振力大小、选形机工作部分的振动方向及选形动作是否流畅等因素对选形效果均有不同程度的影响。文章重点分析和研究了金刚石选形机在进行选形时不同的振动频率和振动波形对金刚石选形效果的影响规律，结果表明:输入电流的频率和波形直接影响选形机的电磁激振力，其对选形效果产生比较大的影响。

频率;波形;金刚石选形;选形效果

1 引 言

我国的人造金刚石产量现居世界首位，几年前的年产量就已经突破150亿克拉。金刚石分选是金刚石生产工艺中必不可少的一道工序，目前国内超硬材料行业普遍使用的金刚石选形机是一种基于电磁振动原理而研发出的针对物料形状进行选别的专用设备，它利用电磁激振力的往复作用通过分选盘对盘面上的物料进行形状选别，而在选形过程中，电磁激振力的大小、振动的方向、振动的频率和波形等因素都会对选形效果产生很大的影响。本文拟分析和研究金刚石选形机在进行选形时不同的振动频率和振动波形对金刚石选形效果的影响规律，通过对激振力的频率、波形的调整和精确控制，实现提高金刚石选形质量的目的，为行业企业进行金刚石分选提供工艺参考。

2 实验与结果

实验一:使用设备为13斗选形机，以动圈式调压器对输入电流进行控制，输入电压220V、电流频率为50Hz的交流电，用示波器显示输入电磁铁的电流波形图(见图1);使用80～100目金刚石进行实验选形;电磁激振力的振动频率为100次/每秒。

图1 动圈式调压器控制未整流电流图Fig.1 unrectified current graph controlled by moving-coil regulator

以上述条件进行金刚石分选试验，然后从接料斗分别取样品，在显微镜下观察样品的选形质量，记录观察结果见表1。

表1 直接交流电下选形镜检结果表(等积形颗粒百分含量)Table 1 sorting microscopic examination result under alternating current(percentage of equiareal particles)

实验二:使用设备为13斗选形机，以动圈式调压器对输入电流进行控制，输入电压220V、电流频率为50Hz的交流电，在调压器输出端接入一个单向二极管对电流进行整流，用示波器显示输入磁铁的电流波形图(见图2);使用80～100目金刚石进行实验选形，电磁激振力的振动频率是50次/每秒。

以上述条件进行金刚石分选试验，然后从接料斗分别取样品，在显微镜下观察样品的选形质量，记录观察结果见表2。

图2 动圈式调压器控制整流后电流图Fig.2 current graph controlled by moving-coil regulator after being rectified

表2 整流后选形镜检结果表(等积形颗粒百分含量)Table 2 sorting microscopic examination result after being rectified(percentage of equiareal particles)

实验三:使用设备为13斗选形机，选择输入电压220V、电流频率是50Hz的交流电，用可控硅调压器来调节输入电流，在调压器输出端接入一个单向二极管对电流进行整流，用示波器显示输入电磁铁的电流波形图(见图3)，使用80～100目的金刚石物料来实验选形。电磁激振力的振动频率是50次/每秒。

以上述条件进行金刚石分选试验，然后从接料斗分别取样品，在显微镜下观察样品的选形质量，记录观察结果见表3。

图3 可控硅调压器输出电流图Fig.3 output current graph by silicon controlled voltage regulator

表3 可控硅调压器控制选形镜检结果(等积形颗粒百分含量)Table 3 sorting microscopic examination result by silicon controlled voltage regulator(percentage of equiareal particles)

3 结果分析

3.1 振动频率对选形的影响

从实验镜检结果表1、表2的对比来看，整流频率降低一半时的选形效果(表2结果)明显优于未整流频率为交流电50Hz时的选形效果(表1结果)。

为什么金刚石选形机在交流电被整流、激振力的频率降低一半时选形效果更好?笔者分析认为与其对分选盘的往复运动产生不同影响有关。从金刚石选形机主要工作部件分选部结构(如图4所示)来看，给零件3振动器中的电磁铁线圈接通电源，当电源电流通过电磁铁线圈时，在铁芯与线圈之间产生一对大小相等的脉冲电磁力相互吸引，铁芯被吸引向右运动，这时连接铁芯的零件1分选盘向右运动，而零件2板簧产生弹性形变，储存势能;当电流为零时，铁芯被解吸，零件2板簧储存的势能释放，铁芯与衔铁解吸被拉开回到初始位置，分选盘向左运动，完成一个工作行程。在交流电的作用下，振动器以电流的频率带动分选盘的往复运动，完成选形机分选部选形的过程。我们可以从图1看到，直接通50Hz交流电时的电流在正波峰时铁芯与线圈之间产生一对大小相等的脉冲电磁力相互吸引，零件2板簧产生弹性形变储存势能，行至π时，吸引力消失板簧储存的势能释放，零件2板簧向左回复，继续行至负波峰时铁芯与线圈之间又产生一对大小相等的脉冲电磁力相互吸引，此时零件2板簧还没回复到位又被吸引过来，导致分选盘左右运动距离小、频率高，势能不能完全释放，电磁激振力弱，分选盘上物料受到的振动波就会形成相差一个π时间的两个相互干涉的振波，使物料难以分离，出现混料现象，严重影响了选形效果。在实验二中，我们通过增加一个单向二极管对电流整流降低了频率，从图2可以看到负向电流被阻断，不能流入线圈，此时通过线圈的电流就被调整成间隔一个π时间的脉冲型电流。在正向电流时，零件2板簧储存势能，负向电流被阻断，零件2板簧储存的势能释放，板簧回复到位做功正常，传递给物料的振动波只有一个，物料分离顺利，所以选形质量好。

图4 金刚石选形机主要工作部件分选部结构图Fig.4 structure chart of the main working parts of diamond sorting machine

3.2 振动波形对选形的影响

实验三是我们通过前面两个实验后才决定做的实验。前两个实验我们确定了通给电磁铁的电流必须整流减少频率才能有好的选形效果，同时我们又有动圈式调压器太大要换体积小的调压器的需求，所以我们换用体积小的可控硅调压器来试验。试验中发现用可控硅调压器时，示波器显示的波形不是完整的正弦型波，在波峰处是呈锯齿形的。

从镜检结果(表2、表3)的对比看到，波形完整的实验二的选形效果更好，为什么呢?分析一下实验三的选形机工作时电磁激振力的情况:从图3看到波峰处呈锯齿状，此时通电线圈的电流强度是高低起伏的，铁芯与线圈之间产生的脉冲电磁力也随着忽大忽小，使之零件2板簧也随着左右摆动，产生的电磁激振力在这个短时间内形成一个个没有规律的波动，这些波动传到物料后会产生相互干涉，因此，锯齿状波峰对分选动作而言，其实是一种干扰，其使得物料在分选盘面上呈不规则跳动，团聚的物料无法分离，导致物料混料现象严重，从而选形质量差。

4 结 论

在金刚石选形过程中，金刚石的形状、金刚石的粒度、分选盘的工作角度、分选盘的表面粗糙度、选形机的激振力大小、选形机工作部分的振动方向及选形动作是否流畅等因素对选形效果均有不同程度的影响。输入电流的频率和波形直接影响选形机的电磁激振力，其对选形效果有比较大的影响，使用未经完整整流或整流波形受到影响的交流电作为选型机电源，分选盘的往复运动均会受到影响，导致团聚物料分离不充分或无法分离，严重影响分选效果。使用经过单向二极管整流后波形是完整的正弦型的交流电作为选型机电源，分选盘能进行正常的往复运动，使选形机分选部的选形动作顺利完成，镜检结果表明可大大提升金刚石的分选效果。

［1］于广华.浅析金刚石选形机振动结构对选形效果的影响［C］.第五届郑州国际超硬材料及制品研讨会论文集，海洋出版社，2008.

［2］于月民，丁元柱.电磁振动给料机的振动分析［J］.煤矿机械，2000(12).

Influence of the Vibration Frequency and Vibration Waveform of Diamond Sorting Machine on Its Sorting Effectiveness

FAN Fan1，YU Guang-hua1，LIN Feng2，3
(1.Guangxi Liuzhou Huadi Prospecting Equipment Plant，Liuzhou，Guangxi，China 545005; 2.Guangxi Key Laboratory of Superhard Material，Guilin，Guangxi，China 541004; 3.National Engineering Research Center for Special Mineral Material，Guilin，Guangxi，China 541004)

Diamond sorting is an essential process in diamond production technology.In the diamond sorting process，many factors may affect the sorting results，for example，the shape and the grain size of diamonds，operating angle and surface roughness of the sorting plate，exciting force and vibration direction of the sorting machine as well as the operation smoothness.This article focuses on the analysis and study of the influence of the vibration frequency and the vibration waveform of the diamond sorting machine on the sorting effectiveness and draws a conclusion that the frequency and the waveform of the input current have direct influence on the exciting force of the sorting machine，and consequently have significant influence on sorting effectiveness.

frequency;waveform;diamond sorting;sorting effectiveness;

TQ164

A

1673－1433(2016)06－0030－04

2016－10－25

樊帆(1986－)，男，本科，助理工程师，机械设计制造及自动化专业，2009年开始从事选矿设备的开发设计和实验研究，全程参与了柳州市科学研究与技术开发计划项目(项目编号:2014H020402)“微米级金刚石选形关键技术的研究”课题。E-mail:514463486@qq.com。

樊帆，于广华，林峰.金刚石选形机振动的频率和振动波形对选形效果的影响［J］.超硬材料工程，2016，28(6):30-33.