振動機械の作動原理とは何ですか？

振動機械を駆動する力

振動機械の動作は、主に電動源によって構成されています。モーターが運転されると、シャフトに取り付けられた偏心ブロックが急速に回転します。この回転により不均衡な遠心力が生じ、この力が振動を発生させるための主要な駆動力として作用します。遠心力は、ブロックの重量やモーターの速度を変更することで調整可能です。この調整性は、さまざまな材料や処理要件において、一貫して効果的な振動出力を必要とする運用において重要です。

振動の伝達：発生源から作業部への伝達

振動源が遠心力を発生させると、その力は振動ふるい機のスクリーンフレームなどの機械の作業部へと伝達されなければなりません。この伝達には、高強度ゴムや鋼製スプリングなどの目的に特化した接続構造が用いられます。力の伝達に加えて、弾性を有する振動部品は伝達時の緩衝効果を向上させます。この相互作用により、機械の固定部分への振動の影響や摩耗が低減され、運転音も滑らかになります。その結果、作業部には振動源および伝達構造の設計に応じて、一貫性があり再現性のある振動パターンが与えられます。

材料処理：振動経路によって制御

前述の通り、振動機械における材料の取り扱いや処理は、作動体の振動経路に大きく依存しています。直線振動ふるいの場合を考えてみましょう。この場合、作動体は直線的に振動します。これにより、ふるい面上の材料は作動体の振動とともに放物線軌道で前方上方へと押し出されます。一方で、ふるいの穴よりも小さい材料はふるいを通過して下層へ落下し、ふるい分けプロセスが完了します。それに対して大きな材料は前方へ進み、ふるいの先端から排出されます。円形振動機械では、作動体が円運動を行います。この振動によって材料が作動面の上で転がったり滑ったりするため、混合や一次的な分級に最適な機構となります。機械の設計は目的とする用途に応じて細心の配慮がなされており、粒子サイズ、密度、水分量など材料の特性を適切に考慮することで、最大限の効率を実現しています。

エネルギー変換と制御：安定した運転を確保

振動機が作動している間、エネルギーは常に変換されています。遠心力*式の機械では、偏心ブロックが振動し、作動します。機械には電気エネルギーの形でエネルギーが供給されます。これはまず、回転するモーターの作動によって機械的に変換されます。次に、機械的に変換されたエネルギーが遠心力に変わり、その後作動部の振動エネルギーへと変換されます。エネルギーの変換を安定させ、エネルギーの無駄や不規則な動作を防ぐ必要があるため、この機械には制御システムが装備されています。制御システムは、作動電圧、モータの回転速度、および作動中の振動体の動きを自動調整し、設定された値に維持します。一方のパラメータを固定し、もう一方を調整可能な状態に設定します。たとえば、作動部の振動振幅が所定の範囲内に満たない場合、制御システムは自動的にその範囲の値を増加させます。このシステムにより、偏心ブロックに対する遠心力の制御を通じて、システムの設定パラメータが変更され、振動振幅が再び適切な範囲にリセットされます。

材料の特性に基づいた振動設定の調整

各種材料は、サイズ、密度、粘度、水分などの固有の特性を持っており、振動装置の運転条件を決定する際にはこれらを考慮する必要があります。湿った石炭や粘土など粘性の高い材料は、付着を防ぎ自由な流動を促進するために、振幅と振動数を高めに設定する必要があります。一方で、小麦粉やセメント粉末など粒子が小さく密度が低い材料は、飛び散りや粉塵の発生を抑えるため、振幅を小さめにし、周波数も中程度に抑える必要があります。振動源のパラメータを変更し、作業部の設計を最適化することで、さまざまな材料に対応し、異なる特性を持たせることができるため、振動装置は食品産業、医薬品、化学、冶金分野で非常に有用となっています。