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图5.1 偏心块的计算简化图
其中偏心块的偏心距e可有下式进行计算：
e?0.4244(R3?r3)/(R2?r2?2r02)
(5-1)
质量m0的计算公式为：
?m0?(R2?r2?2r02)B? (5-2)
2 把式（5-1）和式（5-2）带入激振力的表达式F=m0eω2（m0是偏心块的质量），可得不带滑槽的偏心块产生的激振力大小为：
2F0?(R3?r3)B??2 (5-3)
3式中：B——偏心块的厚度，m； ?——偏心块的密度，T/m3。
在偏心轮转动时滑块以同样的转速旋转，所以可得工作时滑块产生的激振力F2大小为：
F2?m(r0?c)?2
（5-4）
式中：m——滑块的质量，m；
c——滑块中心距滑槽里面的距离，m； e ——偏心块的偏心距，m；
ω——偏心块转动的角速度，rad/s。
又由于偏心块上带有一个滑槽，因此，在计算激振力时需要减去这一部分产生的激振力。现在假设用同样的材料把滑槽填满，计算这一部分在以同样的转速旋转时产生的激振力，即
F3?Rdh? ?rR2??r0dh?0?22212R?r02?dh??2?2 （5-5）
联合上述公式，可得可变力轮在工作时产生的激振力F为 21F?(R3?r3)B??2?m(r0?c)?2??R2?r02?dh??2
32式中：d——滑槽的宽度，m；
(5-6)
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h——滑块的厚度，m。
5.1.2 可变力轮的控制系统
整个系统能否实现无级调速，关键就在于可变力轮的控制系统。该控制系统是整个设备的大脑，关系着设备的智能化程度，因此，在目前这种追求生产效率、降低人工成本和节约资源的大背景下，做好可变力轮的控制就显得无比重要。对于活化振动给煤机来说，可变力轮的控制主要就是可变力轮里面的滑块位置的控制，因此，我们只要能够自由地控制该滑块，就可以连续地改变系统激振力的大小，在液压缸的作用下，使滑块停留在需要的位置上，以此来改变可变力轮产生的激振力。
将该控制系统和曲线面的控制系统以及称量控制系统联合起来，就形成了整个活化振动给煤机的控制系统，该内容在下一章节中进行详细的介绍。
5.2 曲线面的结构
活化振动给煤机的出料槽是由曲线面组成，该曲线面的好坏直接决定着物料输送的成败，因此，曲线面的设计是整个系统设计的重点之一。在今天，随着人力资源成本的提高，公司对系统的自动化程度的要求也跟着出现了变化，哪个公司产品的自动化程度高，哪个公司将在未来的竞争中立于不败之地。在活化振动给煤机运行的过程中，各种突发情况都有可能发生，比如突然断电，再加上该系统主要应用于火力发电厂，运行环境比较恶劣，基于此，为了实现系统在突然断电情况下的自锁功能，在曲线面的设计时，增加了一个控制系统，该系统由液压缸、液压马达、节流阀和一些线路组成，液压缸可以对曲线面的坡度进行调节，因此，在突然断电的情况下，通过换向阀使液压缸工作，此时液压缸伸出活塞，推动曲线面，曲线面的坡度变小，物料逐渐停止下滑，避免了曲线槽中的煤落到传送带上，实现了系统的自锁[54]。
5.2.1 曲线面的设计
活化振动给煤机的曲线面是物料能否顺利下落的关键，曲线面的好坏直接决定着系统的给料效率，同时，为了满足系统的自锁功能，需要对曲线面进行特殊的设计，本文的曲线面是由竖板4、大曲率弧3、斜板2和小曲率弧1组成[55]，如下图5.2所示，其中，斜板的坡度大小由液压缸控制，在系统突然断电时，液压缸推动斜板2，使斜板2的斜度逐渐变小，物料逐渐停止下滑，整个系统实现自锁[56]。
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1—小曲率弧 2—斜板 3—大曲率弧 4—竖板 5—液压缸
图5.2 曲线面的结构图
下面对物料停止下滑时所需斜板的倾斜度进行计算。 在进行力的计算时，可以把整个曲线面近似地看成是由一个斜板和一个竖板组成，中间的过渡曲率弧板忽略不计，也就是说物料可以从竖板上无阻碍地滑到斜板上，下面把斜板上的物料看成是一个质量为M1的整体，竖板上的物料看成是一个质量为M2的整体，竖板上的摩擦力忽略不计，则斜板上的物料受力情况如图5.3所示。
图5.3 物料受力情况
由力的平衡可得：
M1g?sin??M2g?sin??FfFf?fM1g?cos? (5-7)
式中：α——斜板的倾斜角；
Ff——物料在斜板上的摩擦力； f——斜板上的摩擦系数
令曲线面的厚度为B，竖板的高度为l1，斜板的长度为l2，物料在曲线面上的高度为h，密度为ρ，则
M1?l1hBg,M2?l2hBg
把上式代入式（5-7），可得
l??arctan1f
l1?l2 (5-8)
(5-9)
在系统突然断电的情况下，在液压缸的作用下，只要能使斜板的倾斜角小于上式的α，系统就可以实现自锁。
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5.2.2 曲线面的控制
在上面的论述中我们可以看出，曲线面的控制主要是通过液压传动系统来实现的，该控制系统结合上一章节的可变力轮控制系统组成一个相对比较完整的活化振动给煤机的控制系统[57]。
活化振动给煤机及其附属设备对控制系统的精确度要求很高，而液压传动和机械传动、气压传动相比，具有以下优点：
1) 传动平稳 液压传动装置是通过不间断的油液流动进行传动的，由于油
液本身具有难压缩的性质，在通常的压力情况下几乎可认为不存在压缩，而油液又具有吸振的性能，再加上此装置还可以设置液压的缓冲，因此可使传动变得十分平稳。
2) 质量轻、体积小、承载力大 由于液压传动装置体积小质量轻，因此惯
性就小，容易得到控制，这对液压需要自动控制的机械来说是很重要的。而且承载能力非常强，可用于隧道掘进机、万吨水压机等等一些要求承载力大的机器上。
3) 容易实现过载保护和无级调速 液压传动装置具有安全保护的功能，可
以自动防止载量过大，以免事故的发生；并且通过液体流量的调节就能进行无级调速，方法简便，可调范围大。
4) 液压元件可以自动润滑 由于液压传动采用油液作为介质，因此使装置
能够自动润滑，使元件的寿命加长（液压元件能够自动润滑由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长）。
5) 机械结构简化，易实现复杂动作 液压传动装置零部件少，结构简单、
容易操作。
6) 容易实现自动化控制 由于油液的流量、流动方向和所受的压力是比较
容易控制的，再加上其它附属装置的配合，所以，使用液压传动的机械很容易完成一些复杂的工作，并且能够实现自动化循环。
7) 便于实现“三化” 三化是指液压元件的标准化、系列化和通用化。再加
上该元件容易设计和实现大批量生产，从而可以提高企业生产率、提高产品质量和降低生产成本。
因此，在选择控制系统的传动元件时，我选择了液压传动作为整个控制系统的传动方式，该液压传动系统如图5.4所示，它由液压泵、液压缸、电磁换向阀、单向阀、溢流阀和节流阀组成。该回路可以使活化振动给煤机具有自锁和无级调速等特点。
在该液压传动系统中，液压缸1控制曲线面斜板的倾斜度，液压缸2控制可变力轮滑块的位置。当电磁换向阀5不通电时，阀处于中位位置，此时液压泵只为液压缸1供油，当液压缸1的活塞杆完全向内缩进时，液压泵中的液压油通过溢流阀流回油箱。当称量系统分析出给煤机的给料量小于设定量时，电磁换向阀5通电，阀处于左位位置，液压缸3的活塞杆伸出，推动可变力轮中的滑块运动，通过增大激振器的激振力来增加给料量。当活化振动给煤机突然断电时，电磁换
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