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文檔簡介
1、第一童緒論第二章鉆井振動篩工作理論第一節(jié) 單軸慣性鉆井振動篩一、普通鉆井振動篩二、自定中心鉆井振動篩二、新型單獨多振型鉆井振動篩第二節(jié) 雙軸慣性鉆井振動篩*一、雙袖直線鉆井振動篩二、雙軸自同步宜線振動篩三、雙軸平動橢圓鉆井振動篩第三節(jié) 圓形鉆井振動篩一、圓形鉆井振動篩的結(jié)構(gòu)特點和基本工:、圓形篩的運動學(xué)和動力學(xué)三、偏心質(zhì)量不等時圓形篩動力學(xué)分析“第yU節(jié) 其他類型鉆井振動篩一、氣動鉆井振動篩二、液壓鉆井振動篩三、電磁鉆井振動篩第三章 鉆井振動篩的篩分機理和基本參數(shù)選擇第一節(jié) 概述。第二節(jié) 干固相顆粒在篩面上的運動一、直線振型鉆井振動篩篩面固相顆粒的拋擲運動二、平動橢圓和圓振型鉆井篩顆粒拋擲運動
2、三、顆粒拋擲運動的周期性。四、拋擲狀態(tài)下,固相顆粒的理論運移速度:第三節(jié) 淹沒和濕顆粒在篩面上的運動一、淹沒狀態(tài)顆粒的拋擲運動二、非淹沒顆粒的拋擲運動*三、過渡狀態(tài)問題”四、鉆井振動篩的拋擲指數(shù)五、濕顆粒在篩面上的理論平均運移速度第四節(jié) 鉆井振動篩參數(shù)選擇和處理旦的實用計算一、影響處理量和顆粒運移速度的主要因素和鉆井振動篩基本參數(shù)選擇·二、鉆井振動篩處理旦的實用計算第四章 鉆井振動篩動態(tài)測試與強度電測分析 第 節(jié) 測試基礎(chǔ)知識一、測試系統(tǒng)及其豐耍特性二、傳感器及測試系統(tǒng)的定度第二節(jié) 鉆井振動篩動態(tài)持件參數(shù)的測試一、篩箱固有頻率和阻尼系數(shù)的測定二、篩相固有振型的近似測定 子、篩箱上各點
3、運動軌跡的測定四、篩箱動剛度和動質(zhì)量的測定五、泥漿參振質(zhì)量的測定六、支承彈簧剛度系數(shù)、隔振性能和系統(tǒng)傳給地基動載荷的測七、篩箱橫向振擺的檢測八、雙軸鉆井篩同步性與同步狀態(tài)穩(wěn)定性檢測九、信號分析儀在鉆井篩研制中的府用第三省 鉆井振動篩篩箱結(jié)構(gòu)強度電測分析一、試驗方案二、測點選擇三、測試系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理四、篩箱強度及應(yīng)力分析第五章 鉆井振動篩篩網(wǎng)宏觀力學(xué)性能測試與試驗?zāi)B(tài)分析第 節(jié) 編織篩網(wǎng)宏觀力學(xué)性能的測試研究一、篩網(wǎng)試件拉伸試驗、檢測架上兩端張緊無拾條實型篩網(wǎng)受力分布試驗三、疊層篩網(wǎng)試件拉伸試驗yq、看法與建議第二節(jié) 篩網(wǎng)張緊力棚張緊力炔的測定”、卷緊式篩網(wǎng)張緊力矩的測定:、繃緊式篩網(wǎng)張緊力的測
4、定第二節(jié) 篩網(wǎng)模態(tài)參數(shù)的試驗識別及篩網(wǎng)振動的計算機動畫顯示一、識別篩網(wǎng)模態(tài)參數(shù)的時間序列模型法一、篩網(wǎng)模態(tài)參數(shù)識別試驗三、篩網(wǎng)扳動的計算機動畫顯示參考文獻第一章 緒 論一、鉆井液的固相控制及其對結(jié)并振動篩的基本要求鉆井液工藝技術(shù)是現(xiàn)代鉆井工程的重要組成都分,特別是隨著鉆井新工藝、新技術(shù)的發(fā)展,對鉆井液性能控制的要求日益提高。國內(nèi)外鉆井實踐經(jīng)驗都證明,鉆井液中因相的含量及固相顆粒的大小對鉆井液的性能有很大影響。這里所指固相,按其作用可分為兩類:一類是有用固相,如膨潤土、化學(xué)處理劑、重晶石等;另一類是有害固相,如巖屑、劣質(zhì)膨潤土、砂粒等。所謂固相控制(簡稱“固控”)就是要清除鉆井液中的有害固相,保
5、存有用團相,以滿足鉆井工藝的要求。近30年來,國內(nèi)外對鉆井液中固相含量的影響進行了大量的室內(nèi)單元試驗和現(xiàn)場工業(yè)試驗研究工作。研究結(jié)果證明,在一般情況下,增加固相含量,鉆井液的密度、粘度、切力、泥餅厚度以及含砂量均會增加,失水量則有所下降c這些性能變化將會明顯降低鉆速,增加鉆頭用量,甚至有增加井漏、氣侵、卡鉆的可能性,導(dǎo)致鉆井總成本的大帕度上升。圖I1是根據(jù)美國和加拿大上百口不同深度井平均統(tǒng)計數(shù)據(jù)繪制的因相含量對鉆井速度、鉆頭用量以及鉆井天數(shù)的影響湘線,由圖可知,固相含量愈低則降低含量的效果愈加明顯c對于因相不分散鉆井液,一般規(guī)定固相含量不能超過4(體積比),含砂量應(yīng)小于05?,F(xiàn)代鉆機的成套因相
6、控制設(shè)備是一個龐大的系統(tǒng),如圖12所示。一般由鉆井液振動篩、除氣器、除砂器、除泥器和廠萬萬gg女l(0So)離心機等組成,用以遠級清除不同粒度的因相顆粒,其中振動篩是由井口返回鉆井液的最基本的常規(guī)固相控制設(shè)備,它不僅要承擔(dān)清除大量較大顆粒巖屑的任務(wù),而且要為下一級固控設(shè)備的工作創(chuàng)造條件。振動篩工作不正常,則旋流除砂器也很難正常工作,因此,鉆井振動篩的研究日益受到世界鉆井界的普遍關(guān)注。鉆井振動篩是30年代由礦山設(shè)備引入石油工業(yè)的,在采礦工業(yè)中,振動篩主要是用于物料篩分作業(yè),其目的是使物料通過篩網(wǎng)分成各種顆粒分級,同時,礦業(yè)中振動篩也用于脫水、脫泥等作業(yè)。而石油鉆井對振動篩性能的要求與采礦用篩有很
7、大不同,在石油鉆井作業(yè)中,振動篩主要用于清除鉆井液中的巖屑和其他有害固相顆粒,它一方而要求有較大的處理量,能盡可能多地回收成本較高的鉆井液;另一方而又要求盡可能多地清除鉆井液中的固相顆粒,最好能把相當(dāng)部分小于篩網(wǎng)孔的顆粒也清除掉,正是這項特殊的基本要求推功著鉆井振動篩的不斷更新和發(fā)展。同時,由于鉆井振動篩一船工作在露天井場,工作條件非常惡劣,因此,對鉆井振動篩另一主要要求是不斷提高整機和零部件的可靠性特別是易損件如篩網(wǎng)等的可靠性和壽命。二、鉆井振動篩的基本類型和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀鉆井振動篩的類型較多、分類方法也不盡相同。技激振原理可分為慣性振動篩、電磁振動篩、液壓振動篩和氣動振動篩等。技激振軸數(shù)可
8、分為單軸慣性振動篩和雙軸慣性振動篩c按運轉(zhuǎn)中篩箱上各點運動軌跡(振型)可分為圓振動篩、直線振動篩、一船橢圓振動 篩、手動橢圓振動篩等。按篩網(wǎng)安裝層數(shù)可分為單層振動篩和雙層振動篩(上層篩孔較大、下層較小)。 按振動篩組合方式可分為井聯(lián)篩和串聯(lián)篩。直到50年代初期,清除鉆井液中的固相顆粒主要使用單軸激振、橢圓振型的老式振動篩。隨著鉆井工藝技術(shù),特別是噴射鉆井技術(shù)的迅速發(fā)展和推廣,對固控的要求不斷提高,一般篩網(wǎng)在30目以下的老式常規(guī)篩已遠不能滿足要求,于是除采用了較細篩網(wǎng)的振動篩外,增加了水力旋流器,形成二級固控,繼而又發(fā)展為三級固控。為了清除更細的有害固相和回收重晶石,又增設(shè)了離心機,這樣,整套固
9、控設(shè)備結(jié)構(gòu)愈來愈復(fù)雜、龐大,設(shè)備費用、維修費用和動力消耗都相應(yīng)增加。由于組成環(huán)節(jié)增加,可靠性就相應(yīng)降低,因此,研制既能滿足越來越高的固控要求,又能簡化結(jié)構(gòu)、便于使用維修的新設(shè)備,正是80年代中期以來國內(nèi)外固控設(shè)備發(fā)展的基本動向。概括起來,有兩種發(fā)展趨勢,兩條發(fā)展途徑:一種是研究在新的固控機理基礎(chǔ)上的全新固控設(shè)備。美國RMtcck公司研究的hLx固控系統(tǒng)就是一個典型代表,圖13為該系統(tǒng)的示意圖。這是根據(jù)真空過濾機理研制的一種抽吸式固控裝置,據(jù)生產(chǎn)廠家介紹,該裝置只經(jīng)過一步過濾就可以除去95的巖屑亦可除去鉆井液中的氣體,所有固相在處理過程中不會破裂或分散開??砂醋罴亚宄绞竭x定清除粒度的大小,使鉆
10、井液損失最少,并能適應(yīng)各種工況。同時,這種裝置所占空間和所需的功率都較小。由于這種設(shè)備要求保持較高的真空度,至今未能得到推廣應(yīng)用。在國內(nèi),西南石油學(xué)院也正在從事一種建立在連續(xù)壓濾機理基礎(chǔ)上的動態(tài)壓濾固控系統(tǒng)的研究。很明顯,MM”而醞彝而退色一一一一 MM”M;圖I3ktAX真空過濾固控系統(tǒng)工作流程目前,月一種發(fā)展趨勢是以改進鉆井振動篩性能為核心,簡化現(xiàn)有固控系統(tǒng) 般鉆井條件下,用振動肺一離心機組成的兩級固控取代現(xiàn)有的多級固控系統(tǒng)。實現(xiàn)振動篩離心機兩級固控的核心問題是細化篩網(wǎng),改善和提高振動篩的工作性能。近年來,國內(nèi)外圍繞這一問題作了大量的理論研究和現(xiàn)場試驗工作,位鉆井振動篩工作理論的研究不斷深
11、入,出橢圓振型篩到圓振型篩、直線振型篩,再到目前我國已率先研制成功的平動橢圓振型篩,使鉆并振動篩性能不斷提高,恃別是粘結(jié)疊層紉篩網(wǎng)的研制成功,有效地提高了篩網(wǎng)的工作壽命,這些都為篩兩細化、擴大使用紉目篩、超紉目篩創(chuàng)造了條件c分析研究國內(nèi)外有關(guān)資料和廠家產(chǎn)品目錄,可看出當(dāng)前鉆井振動篩的主要發(fā)展方向是:(1)深化振動篩工作理論研究,包括合理娠型、篩面因相顧粒運移規(guī)律、透篩機理以及影響處理量各項因素的研究。(2)細化篩網(wǎng),加速發(fā)展綱目(80日以上)、超紉日(200目以L)振動篩。近幾年國外廠家投放市場納新產(chǎn)品的主要性能規(guī)格表。由表可看出,新產(chǎn)品大都是超細目篩,同時,為使單篩實現(xiàn)超細目要求,新型篩多為
12、雙層篩,土層篩目一般為10一6。日,下層篩網(wǎng)200目以上。為滿足處理量要求,篩網(wǎng)面積一般較大,有的達3mj以上o(3)不斷改進振動篩的控制、調(diào)節(jié)性能。新型篩工作性能參數(shù)(包括篩箱坡角)大都是 可調(diào)的,有的還可方便地調(diào)節(jié)激振頻率。(4)進一步提高整機和零部件的可靠性,特別是篩網(wǎng)的使用壽命。鉆井振動篩工作理論單軸慣性鉆井振動篩單軸慣性鉆井振動篩囪篩框、篩網(wǎng)、主軸、偏心塊、軸承和隔振彈簧等主要部件組成。除偏心塊以外的參振部件通常總稱為篩箱。由偏心塊等部件構(gòu)成的激振器旋轉(zhuǎn)運動時產(chǎn)生周期性變化的慣性力,迫使篩框等部件在平面或空間內(nèi)作諧振動或準(zhǔn)諧振動。單軸鉆井振動篩有普通振動篩和白定中心振動篩兩種類型。一
13、、普通鉆井振動篩鉆井振動篩是一個復(fù)雜的空間多白由度系統(tǒng)。為f簡化研究,忽略次要的橫向搖擺振動,將其處理為縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)剛性梁的線性振動問題(見圖2圖21 鉆井振動篩示意圖1一m漿援沖器;2一R箱;十R;4一激振“;5一支6R拓0贊;6一底6圖22 單釉泥漿篩動力學(xué)模型和篩箱各點運動軌跡2)。系統(tǒng)有三個自由度:剛性梁質(zhì)心在f方向和y方向的直線振動以及剛性梁繞 (M十m)i十fJ十(A,、十6x。)2J6十(AylZZ十Ay2jZ)9十(A、jzM篩箱質(zhì)量,包括篩框質(zhì)量、激振器質(zhì)量和泥漿的折算質(zhì)量m偏心塊質(zhì)量;f偏心距; x、y分別表示質(zhì)心在2和y方向的位移;9篩箱繞其質(zhì)心的角位移;,cY分別表示
14、?、y方向的等效阻尼系數(shù);A r、AJ篩箱向端支承彈簧x方向的剛度;AY、入篩箱兩端支承彈簧y方向的剛度;j1、J2篩箱兩端支承彈簧到質(zhì)心的距離;J一篩箱及偏心塊繞其質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣旦;6激振器回轉(zhuǎn)中心到篩箱質(zhì)心的距離;今微振器回轉(zhuǎn)中心到篩箱質(zhì)心連線與篩面法紀(jì)M篩框的安裝傾角;m微振器的回轉(zhuǎn)角速度。在實際的鉆井篩中,阻尼力相對來說一般是很小的。因此,振動方程可簡化為J6?(A)、ZZ,Ay。J 2)6y方向的振幅和篩箱繞質(zhì)心俯仰振動的角振幅。且JJ全;十女d:)(M十邢)M巫!Jl(女v十A、)(M十m)c十 62以上(27)、(28)兩式表示篩箱質(zhì)心的運動軌跡。因一般支承彈簧的方向與y 方向剛
15、度是近似相等的,即(女l?AJ、)(Ay、,h),則由(210)和(211)可知:A c4M這樣,(27)、(28)兩式是團參數(shù)方程篩箱質(zhì)心的運動軌跡是困。從理淪上 講,當(dāng)(A,?AJ。)乒(入入),則AJ廣Av,篩箱質(zhì)心的運動軌跡是橢圓,但實際上, 因單軸振動篩的彈性力和阻尼力遠小于機體慣性力和檄振力,篩箱質(zhì)心的橢圓軌跡是很難實現(xiàn)的。還應(yīng)進一步指出,在實際鉆井振動篩中,彈性力對篩柜振動的影響也是很小的,一般不超過2始一5,在近似計算中,可以略去,因此,振動方程可進一步簡化為 式中 5)、5為激振器回轉(zhuǎn)中心至篩箱質(zhì)心在y方向和方向的距離。 方程的特解(篩箱的穩(wěn)態(tài)響應(yīng))為式中,Zo、ZA為所求任
16、意點尸至篩箱質(zhì)心在y方向和方向的距離。當(dāng)jk、jA及A2、A7、A協(xié)Ao的值求得以后,將一周期內(nèi)的M分成若干等分,代人式(223)、式(224),可求出對應(yīng)于毗為不同值時的,和y,進而可畫出篩箱亡任意 點的運動軌跡o例已知菜單軸鉆井振動篩篩箱及偏心塊總重為350kg,篩箱及偏心塊對篩粕質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量J為4500k8多M,激振力為MM22000k8,角速度為。125si,偏心塊軸心對重心的坐標(biāo)為入0,6y30cm。求A(0,60M),0(0,0)B(40cm,60M)解 根據(jù)已給數(shù)據(jù)可求得2帥0×3045凹×125將Jk,Zh及M0,子,子,于,2”的值代人L式,即可求出z隊
17、yp的值,從而可以作出圖23所示的篩框各點運動軌跡的曲線。由圖23可明顯地看出,對激振器位于篩箱質(zhì)心上方的單軸振動篩(老式鉆井振動篩大部屬于此類型)篩箱質(zhì)心的運動軌跡近似為圓而篩箱兩端各點的運動軌跡則為長軸方向各異、長短不等的橢圓。進出u處橢圓長軸的延長線在篩箱亡方相交。由于激振力及彈性力不道過篩箱質(zhì)心,篩面對質(zhì)心做俯仰振動c這種振型使巖屑在出口處運動速度減慢,甚至出現(xiàn)“死區(qū)”和“回流區(qū)”,形成巖屑堆積,需要將篩面傾斜安裝才能排出巖屑,這就降低了泥漿處理能力或造成泥漿跑失。出n處鐵屑輸送速度減小還會增加鉆屑的透篩量c因此,這種振動形式很難滿足提高泥漿凈化效果和減小泥漿流失的要求。如將激振器安裝
18、在篩箱質(zhì)心處,并使激振力始終通過篩箱質(zhì)心各支承彈簧的剛度一致并對稱于篩箱質(zhì)心布置。此時,A;4Y0,A2Av篩箱隨質(zhì)墨一起作平功運動,篩面上各點軌跡均近似為相同的圓形c這類因振型的鉆井振動篩,篩框各點法向加速度和橫向加速度相等,篩面可以水平安裝,鉆屑在篩面上沒有堆積現(xiàn)象,因而處理量較大,理論分析和使用情況說明這是一種較好的振型。但是,這種鉆井振動篩的拋射角足篩面法向加速度的函數(shù),當(dāng)法向加速度為36g時,拋射角可達70。一80。,這樣陡峭的拋射角既難于提高鉆屑輸送速度,又會增大鉆屑的遠篩量。因此,這種類型的鉆并振動篩并非到處部適用。二、自定中心鉆井振動篩白定中心振動篩與普通振動篩的主要區(qū)別在于皮
19、帶輪的位置和激振器的結(jié)構(gòu),前者皮帶輪中心位于軸承中心線O刀與偏心塊質(zhì)心之間,并使皮帶輪中心線與偏心塊和篩箱合成重心軸線重合,如圖24所示;面后者皮帶輪中心與軸承中心位于同一軸線上。普通鉆井篩工作時,皮帶輪不能作定軸轉(zhuǎn)動。其后果是皮帶輪隨篩箱一起振動,引起膠帶反復(fù)伸縮、跳動而加速損壞,也惡化了電動機的工作,并使振動篩的振幅受到限制,一般振幅不能超過3M。自定中心據(jù)動篩克服了皮帶伸縮問題,為研制大振幅振動篩提供了可能。如美國谷盛唱。翻田24 自定中心泥漿篩(偏軸人1一十軸3卜軸5;十篩箱;4一減6g5簧;5一皮帶輪;6倔4R;十煽4塊Bard振動篩振幅為326Mo如前所述,單袖慣性振動篩的阻尼力與
20、彈性力遠小于慣性力和激振力,它們對篩箱的振動影響很小,為簡化分析可忽略不計。于是,整個系統(tǒng)可簡化為兩個質(zhì)量: 個是通過軸承和篩箱聯(lián)結(jié)起來的偏心質(zhì)量m。另一個是篩箱質(zhì)量M,它包括篩框、篩網(wǎng)、軸承、豐軸和泥漿折算質(zhì)量等。偏心質(zhì)量的質(zhì)心與輛承中心的距離為偏心距r,見圖25。當(dāng)無任何外力作用時,兩個質(zhì)量構(gòu)成一個閉合系統(tǒng)。該系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)時合成重心軸保持不動,篩箱質(zhì)量和偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力“平衡”,即A軸承中心繞系統(tǒng)合成重心軸的振幅;M主軸的角速度;ra偏心質(zhì)量m到系統(tǒng)合成重心軸的距離r偏心距。普通振井振動篩和白定中心鉆井振動篩工作時,篩箱和伯心塊產(chǎn)生的慣性J相互平衡,在軸承和偏心塊質(zhì)心之間,都存在著一根不動
21、的合成重心軸線OO。該軸線位于偏心塊和質(zhì)心之間。因此,整個系統(tǒng)有不動的合成重心軸,不一定就是自定中心振動篩,主要應(yīng)看J0皮帶輪中心是否安裝在系統(tǒng)重心軸上。自定中心鉆鉆井振動篩通常采用皮帶輪偏心式和軸承偏心式兩種結(jié)構(gòu)。皮帶輪偏心式激振器見圖2卡。它的主軸中心與軸承中心重合,皮帶輪和偏心輪的軸孔中心與主軸中心有偏心距,其值等于篩箱質(zhì)心的振幅。由于這種方案結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,目前應(yīng)用較廣。軸承偏心式激振器見圖27。它的皮帶輪與主軸同心主軸中心線和軸承中心之間有一偏心距,其值也等于篩箱質(zhì)心的振幅。它的持點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,零件多,但是便于采用大尺寸軸承,提高了承載能力。設(shè)計自定中心振動篩時應(yīng)注意以下問題:
22、(1)支承彈簧剛度相等,對稱布置q(2)激振軸軸承中心應(yīng)與篩箱質(zhì)心重合(對單層振動篩,篩箱質(zhì)量輕,鉆井液對篩箱人口的沖擊力及鉆井液的附著質(zhì)量將改變箱體的平衡狀態(tài)。為此,應(yīng)使軸承中心位置偏向鉆井灑人口的一側(cè))。(3)對偏軸式(見圖27),軸中心線應(yīng)偏離軸承中心線,其偏心距為振幅A o此種情況下帶輪幾何中心與軸心線重合,即令膠帶輪幾何中心與篩箱質(zhì)心的距離為A。對偏輪式(見圖26),軸心線與軸承中心線重合。此種情況下,膠帶輪幾何中心偏離軸心(即篩箱質(zhì)心)的距離為振幅A。皮帶輪偏心式自定中*L激振器2一皮帶輪;3一支持釉a,卜2釉5一偏6輪圖27 軸承偏心式自定中心激振器1侗女Q;2一軸63皮0Q 5
23、4一q4S;5一be;6一十9(4)膠帶輪的幾何中心在篩箱質(zhì)心與偏心軸(或偏心輪、偏心塊)質(zhì)心的連線上。三、新型單軸多振型鉆井振動篩目前國內(nèi)外各有關(guān)行業(yè)中所使用的單軸慣性振動篩,當(dāng)篩箱整體質(zhì)心與激振偏心塊旋轉(zhuǎn) 中心重合時,可實現(xiàn)篩箱的平動運動。這時篩箱上各點的運動軌跡都是,也只能是“圓” 這一種振動形態(tài)以為現(xiàn)有單軸激振裝置中,由偏心質(zhì)量塊旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心慣性力,在旋轉(zhuǎn)運功過程中其數(shù)值大小始終小能改變c而如前所述,園振型振動篩往往滿足不了篩分與輸送工作的需要。于是,人們又采用了雙軸雙偏心質(zhì)量結(jié)構(gòu)的激扼裝置,以實現(xiàn)除因振型篩外,還有直線、橢圓等運動軌跡的振動篩。當(dāng)然,其結(jié)構(gòu)也就更加復(fù)雜。單軸多振型
24、振功篩是在單軸慣性振動篩基礎(chǔ)卜,通過來用全新的單軸激振裝置,使其不僅能實現(xiàn)“圓”振型,而且能實現(xiàn)“直線”、“橢圓”等振型,以滿足各種不同篩分與輸送工作的需要。通過調(diào)整質(zhì)心塊位置,就可簡便地達到篩多扼型的日的。為實現(xiàn)1述目的,新型單軸篩小采用了一種(已獲準(zhǔn)國家專利)新型激振器取代現(xiàn)有的偏心質(zhì)量塊激娠機構(gòu)c新型激振器為一帶有偏心質(zhì)量的單行星輪內(nèi)嚙合行星齒輪機構(gòu),如圖28所示。該機構(gòu)中的單行星輪與閉定不動的內(nèi)齒圍相嚙合*單行星輪安裝在曲軸的一端,曲軸的月一端與電機軸用鍍聯(lián)接;行星輪上裝有偏心距可調(diào)的偏小塊c當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)時,行星輪一力面隨曲軸繞電機軸中心轉(zhuǎn)功另一萬西還繞曲軸自轉(zhuǎn)。其上的偏心坎任運動過程中
25、距電機轉(zhuǎn)軸中心的距離即發(fā)生周期性的變化,其激扼J矢量的矢端曲線也隨之變化i川而使振動篩作相應(yīng)的圓、直線、橢圓等型式的振功。調(diào)節(jié)行星輪L偏心塊的偏心距就pJ調(diào)節(jié)激振力的大小,從而也可改變激扼振幅新型篩的優(yōu)點在于:(1)電機直接帶動偏心質(zhì)量激振單軸能耗低,故障率低。(2)在同臺裝有激振器的振動篩廣,只需進行簡單的行星輪偏心調(diào)整,即可實現(xiàn)圓、 直線、橢圓等扼型,以適應(yīng)各種不同上況的需要,達到一篩多振型的日的。(3)篩上所用66新型激振器具有內(nèi)嚙合齒輪傳動的一系列優(yōu)點,即中心距小,結(jié)構(gòu)緊湊,齒廓剛?cè)諏瑒铀俣刃?,磨損輕,潤滑情況好,摩擦損失小,傳功效率高,齒面接觸率和重合度大,齒面間接觸應(yīng)力小,傳動下
26、穩(wěn),內(nèi)CI輪齒根厚度大彎曲強度高,使用壽命長。第二節(jié) 雙軸慣性鉆井振動篩如前所述,在新型多振型單軸慣性篩出現(xiàn)以前單軸慣性篩一般不能滿足鉆井丁藝的要求,因此,80年代以來,雙軸自線振型的鉆井篩取得很快的發(fā)展,90年代又出現(xiàn)了雙軸平動橢圓振動篩。一、雙軸直線鉆井振動篩1基本工作原理 直線振動篩是靠兩根帶偏心塊的主軸作同步反向旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生振動的鉆井振動篩。其激振器的工作原理如圖29所示。兩偏心塊質(zhì)量Mlm 2,離心力FlF2F,偏心塊作同步反向回轉(zhuǎn),在各瞬時位置,離心力沿尺向(即振動方向)的分力總是互相疊加,而與尺向 相垂直的方向,離心力的分力總是互相抵消,因此,形成了單一的沿K向的激板力,驅(qū)動篩箱作
27、直線振動?!昂冢中甘稹肮し虼?2F),2、4位置離心力完全抵消,激振力為零。 圖210 直線慣性振動篩的近似計算因由于雙軸直線鉆井振動篩是在慣性區(qū)工作因而彈性力較之篩箱慣性力和偏心塊激振力而言,可忽略不計。同時,兩偏心質(zhì)量旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生激振力合力的作用線通過篩箱質(zhì)小時,篩箱將無繞質(zhì)心的俯沖振動。因此,作用于篩箱卜的力只有篩箱工作時的慣性力MMsln毗和兩個偏心塊回轉(zhuǎn)運動時的慣性力2”矽2r sinoc,二者相互平衡(見圖210),即有式中 M篩箱(含偏心塊)的計算質(zhì)量A篩箱沿振動方向的振幅;m。每根軸上的偏心塊質(zhì)量;r偏心塊質(zhì)心至回轉(zhuǎn)軸線的距離。篩箱振幅的近似值為若考慮彈性力的作用,可建立篩箱
28、沿x方向和沿y方向的運動微分方程飛理學(xué)努(M十2閉。)夕十AJ2陰A2fBtnPo sLn毗A合成慣性力作用線與水平面的夾角;M篩箱的計算質(zhì)量(即篩箱質(zhì)量與參振泥漿質(zhì)量之和);K支承彈簧在垂直方向的合成剛度。多從N?2m。由于x方向與g方向的彈簧剛度不相等,所以合成振動方向與激振力作用方 其合成振幅A和實際振動角為t8會t8(結(jié)甕t8叫d”品六如果激娠力作用線不通過篩箱質(zhì)心,貝:仰振動。參見團211,振動方程為11 激振力不通過篩箱重心朗直線振動篩(J?z人)4十6炒十A腫2剛少rz。sLn氏sinMJ篩箱對其質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量;z人兩激振偏心塊對篩箱質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量之和;4、少俯仰振動的角加速度和
29、角位移;z1、Z z分別為前后兩支承彈簧中心線與篩箱質(zhì)心之微娠力作用線與2軸交點之坐標(biāo)。(Mt 2mD)(J?乙入)(。zM瀕(。zMiz)m。)A”?(J?zJ。)A:式中 ”d和叭z系統(tǒng)的兩個固有圓頻率。當(dāng)M叭,M隊z,及切切jo(J十時,振幅的近似值為d42m, 一krS開 業(yè)Jf。 2為使篩箱不出現(xiàn)俯仰振功,府使5o即府滿足以下條件:(1)使2陰仙:rsln稅·J。;0,即取jn0,激振力應(yīng)通過篩箱質(zhì)心c(2)取AJ;0,即A1l6?Z:o,當(dāng)A1;Ai時,府取JlJz,也就是彈簧應(yīng)對稱于篩箱質(zhì)心安裝c2齒輪式強迫自同步激報器為保證振動篩兩激振轉(zhuǎn)子實現(xiàn)同步反轉(zhuǎn),可采用齒輪式強
30、迫自同步激振器。激振器有箱式和簡式兩類。二考的主要K別是軸的長短和偏心塊的利式c格式激振器采用帶偏心塊的短韌;筒式激振器則采用長偏心軸。它們的特點是:(1)箱式激振器結(jié)構(gòu)緊湊,占空司少;兩個激振器pJ并聯(lián)安裝;皮帶輪在篩箱寬度內(nèi)、側(cè)板以外的串間完全自由。故鉆井振動篩排列較為緊湊JR必須要有大hg5面的橫梁用以安裝激振器,固陽重量增加、高度大;激振力相當(dāng)于集中力,其安裝位置難以十分精確,因而影響篩箱各點的振幅;偏心塊加工較難。箱式激振器又有整體式(圖212)和垂金刑分式 (圖213)之分。圖2 12 整體的箱式激振器 圖213 蓬直剖分的箱式激振器1一jd9;296Z;344f目Q: 19目i
31、2一A動;3十動軸; 4一皮帶輪;5一i5Sxl 4一直BB輪i 5一A9輪;64;YGB塊整體箱式激振器的結(jié)構(gòu)特點在于:不平衡重塊成對地布置在激振器箱體外面,從而使箱內(nèi)結(jié)構(gòu)緊湊;便于調(diào)整不平衡重塊上面的配重校塞,以改變篩箱的振幅;同時,也避免不平衡重塊回轉(zhuǎn)時,碰擊箱體內(nèi)的潤滑油而引起箱體發(fā)熱。齒輪副安裝在箱體內(nèi),潤滑可靠、傳功平穩(wěn)。此外,箱體制成整體式,沒有剖分面,在承受激振力時較合理,制造簡單,YR拆裝較困難。垂室別分箱式激振器的結(jié)構(gòu)特點在于:激振器的箱體分為左方兩部分,剖分面與傳動軸垂直,并用螺栓互相連接,結(jié)構(gòu)緊湊;因副分面不受激振力,故箱體受力情況比較合理;同時對左右兩部分的連接結(jié)構(gòu)要
32、求低。侗是,由于箱體垂直到分,因而,傳動部分維修安裝不方便;又由于不平衡重塊位于箱體內(nèi),工作時頻繁地撞擊箱內(nèi)潤滑油容易產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象;不平衡重量不能調(diào)節(jié),難以改變篩箱振幅c低、證,機。大,(2)筒式激振器(團214)宣接安裝在篩箱上,不需另設(shè)橫梁,故篩箱高度小、重心重量輕、增加了篩子的穩(wěn)定性;激振力相當(dāng)于沿整個篩寬的均布載荷,安裝精度容易保 其誤差對篩箔各點振幅的影響較小;皮帶輪在篩箱側(cè)壁以外,便于安裝和布置傳動電動 但是,制造偏心軸需要大型設(shè)備;皮帶輪和齒輪郁安裝在篩箱側(cè)壁以外、使篩子寬度增 所占面積與空間增多。圖214筒式激振器L軸承S;32de4鉑;4一從動偏6軸;66目9;7皮帶輪;8一
33、軸承5二、雙軸自同步直線振動篩目前國內(nèi)外已廣泛采用無強迫聯(lián)系的白同步直線振動篩。這種振動篩采用兩個電機分別驅(qū)動兩根偏心軸,以獲得直線振型。避免了采用高精度齒輪將兩個激振轉(zhuǎn)子強迫聯(lián)系起來的作法,使結(jié)構(gòu)大大簡化。在理想情況下,如圖29所示,如系統(tǒng)中兩電機特性相同,各支點的剛度和阻尼相等,在啟動時又無相位差存在,兩偏心塊同步反轉(zhuǎn),即可實現(xiàn)直線振型。但在實際上由于兩臺電機特性不完全相同以及啟動等原因,兩個偏心塊運轉(zhuǎn)時,不能嚴(yán)格保持圖29所示的相對位置,這時,兩偏心塊所產(chǎn)生的離心力將不能按圖29的方式進行迭加和抵消,而產(chǎn)生一個不平衡力,使整個篩箱在支承彈簧上產(chǎn)生附加的移動和擺動。也正是由于這一移動和擺動
34、又使兩個偏心塊互相自動追隨,直至達到反向同步旋轉(zhuǎn)。這一過程稱為自同步過程。為說明這一追隨過程,現(xiàn)將整個鉆井振動篩系統(tǒng)簡化如圖215所示。兩偏心塊的偏心質(zhì)量集中于mI和“2點,并分別以其半徑rL和,2繞61和。z作反向旋轉(zhuǎn)。整個篩子質(zhì)量集中在?M點,并支承在A1和A z兩組彈簧上o按圖示位置建立直角坐標(biāo)系,c釉通過ol和。2*假定由于啟動和其他原因,第二偏心塊質(zhì)量m?落后于第一偏心塊質(zhì)量叫一個相位即。2D1,Q1為邢l的離心力Fl與y釉夾角,:2為礬2的離心力廠?與y軸的夾角。 因們l陰2,12,nl”2(”l與”2分別為兩個偏心塊的轉(zhuǎn)速),故FLF2。 由于 。2“1,則 F1yF2y,F(xiàn)12
35、F2“F,嚴(yán)F2分別為F1和F2在y軸上的投影;flf,F(xiàn)zz分別為F1和F2在2釉上的投影今 FIP1AP、 V Jy 。 JF22FlfAP,把戲與AFJ合成于。?點,得AF即為實現(xiàn)使兩個偏心塊互相追隨,直至達到同步正常旋轉(zhuǎn)的力?,F(xiàn)將作用于。l點的AF力平移至m點,即在們點加一對大小相等為A廠,方向相反且平行于A尸的力。這時,整個力系(不包括兩個不平衡重可以抵消和迭加的那部分)可視為作用于m點的一個力A廠和一個由A尸構(gòu)成的力偶AM。A廠與AM將克服篩子的慣性力、支承彈簧的反力和阻尼力,在很短時間A*內(nèi),分別使篩箱沿受力方向產(chǎn)生線加速度與角加速度,從而使篩箱產(chǎn)生移動和繞閉點的擺動。兩偏心塊的
36、旋轉(zhuǎn)中心o?和02也將隨篩箱的移動和擺動至。l和。2處。而偏心質(zhì)量塊ml和m2將因慣性盡量保持其原有相對位置繞。,和02旋轉(zhuǎn),其離心力為Fl、嚴(yán),它們與y軸的夾角分別為oI和“z 在A“l(fā)”l人中D1為該三角形之外角。因此,即兩個偏心塊之相位差角在AF力的作用下由Ad減小到上。兩個偏心塊經(jīng)多次旋轉(zhuǎn),相位差角會越來越小,直至A。為軍根據(jù)上述分析,在雙電機拖動的白同步直線振動篩設(shè)計中應(yīng)注意以下問題:(1)兩個反向旋轉(zhuǎn)的偏心質(zhì)量塊m1和”z,出現(xiàn)相位差角A。時,可依靠白行產(chǎn)生的 不平衡力AF,使篩箱產(chǎn)生附加的移動和擺動并導(dǎo)致舊l與“z互相追隨,使A。逐漸接近于零,從而達到正常的反向同步旋轉(zhuǎn)c但在追隨
37、過程中,舊l和m 2的回轉(zhuǎn)中心點叫和。2在2與y軸所決定的平面亡的運動軌跡不是直線而是橢圓。ml和們2的相位角差凸。越大,該橢圓的短軸(?軸方向)就越大。為此,要求在選擇振動篩傳動機構(gòu)時,應(yīng)充分考慮能否 適應(yīng)這一桶圓運動軌跡?,F(xiàn)在一般采用萬向聯(lián)軸節(jié)、柔性聯(lián)軸節(jié)或電機直接參振的傳動形式來滿足這一要求o(2)苫篩箱在f軸入向不能移動和不能繞質(zhì)心?M點在x、”軸所決定的平面內(nèi)擺動時, 則雙電機拖動的直線振動篩不能實現(xiàn)白同步。閱此,若采用三角皮帶輪傳動時,就應(yīng)允許不平衡重所在激振器軸亡的皮帶輪在t軸方向J:能夠移動和在2、v軸所決定的平面上能夠擺動。如果處理不當(dāng),對白同步追隨過程和皮帶的壽命都會帶來不
38、利影響。(3)總兩臺異步電動機特性相近時,篩箱的振動是穩(wěn)定的。如果兩臺電機特性相差較 大,對自同步不利,尤其應(yīng)注意傳動部件的安裝,使摩擦阻JJ矩接近相等。采用皮帶傳動時,皮帶拉力應(yīng)盡可能一致。(4)兩臺異步電動機作正常同步旋轉(zhuǎn)過程中,突然停止其中任意一臺電機的供電(如 mI軸上的電機),此電機有時不能停止轉(zhuǎn)動,它仍與陰2軸作長期同步旋轉(zhuǎn)。這時篩掐必然出現(xiàn)擺動,不再是穩(wěn)定的直線振動。這是因為,一q mJ軸上的電機斷電,它可以在振動過程中得到部分能量,克服軸系中的摩擦阻力矩,但其轉(zhuǎn)速定有所減低,這就必然與m:之間出現(xiàn)相位差角A。,于是產(chǎn)生AF力。所以,仍能獲得自相追隨面長期同步旋轉(zhuǎn)。若停電后的電機
39、在振動過程中得到的能量不能克服軸系中的摩擦阻力矩,則該電機將逐漸減速而停止轉(zhuǎn)動。(5)反向旋轉(zhuǎn)白同步直線振動篩同步和穩(wěn)定運轉(zhuǎn)條件同步性條件為陰2A2r2AMjAMmd偏心塊質(zhì)量;M軸的旋轉(zhuǎn)角速度;r偏心塊質(zhì)心至回轉(zhuǎn)軸線的距離從l、M5z電動機1和2換算至主軸上的輸出轉(zhuǎn)矩AfA從鈾系I和2換算至主軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩;j。軸心01、。2與篩體質(zhì)心。之距離;J一一篩體對篩體質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量;乙J。兩激振偏心塊對篩體質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量之和。t:式左端絕對值的大小,可用以表征振動篩同步性的強弱程度。絕對值愈大,實現(xiàn)同步愈容易。該值小于1時,不可能實現(xiàn)同步。為了提高直線振動篩的同步性,增大于惹蘿 和減小(AMxAM
40、)都有效果。即對于轉(zhuǎn)速較高,偏心塊質(zhì)量矩加及J5(J?zJ。) 較大,兩電機特性接近相同(AMx露o)和兩摩擦阻矩接近相等(AM鈞o)的直線篩,較 容易實現(xiàn)同步運轉(zhuǎn)??梢?,選擇持性系數(shù)接近相同的同一型號電動機,軸承的密封采用迷宮式密封裝置,使激振器安裝位置離篩體質(zhì)心較遠,采用大偏心質(zhì)量矩和高轉(zhuǎn)速的激扳器等具體措施,都有助于提高自同步振動篩的同步性。同步性條件滿足之后,能否狀得所要求的運動軌跡,還匝根據(jù)穩(wěn)定性條件加以判別。 穩(wěn)定性條件為在滿足上述穩(wěn)定條件的前提下,當(dāng)Ad趨近于零時,直線篩的同步運轉(zhuǎn)狀態(tài)才是穩(wěn)定 設(shè)計中,使激振器安裝位置離篩體質(zhì)心較遠,其目的主要就是使篩體對擺動軸的轉(zhuǎn)動慣量較小,即
41、采取減小(J?zJ。),增大j。的措施以提高其運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。三、雙軸平動搬圓鉆并振動篩雙軸平動橢圓振型鉆井振動篩,是我國率先研制成功的一種集團振型和直線振型優(yōu)點于一體的新型鉆井振動篩。鉆井工藝對振動篩的基本要求是既要盡可能多地回收鉆井液,又要盡可能多地清除有害固相。這就要求:第,為了提高處理量,回收鉆并液,篩面上的面相應(yīng)盡快排走:第二為了減少篩網(wǎng)的磨損固相顆粒在篩面上最好不作滑移運動;第三,卡于網(wǎng)眼中的臨界顆粒應(yīng)易于通過網(wǎng)7L或跳離篩面。為了滿足上述要求,振動篩應(yīng)使固相顆粒在篩面上作拋射運動(詳見本章第四節(jié)),但顆粒沿篩面法向加速度不虛過大,只要使顆粒能克服它與鉆井液之間的粘附力、摩擦力和表面
42、張力而分離出來,讓鉆井液順利過網(wǎng)即可e過大的篩面法向加速度會增加顆粒下落時對篩網(wǎng)的沖擊,使部分顆粒團被粉碎,增加透篩牢。同時,固相顆粒在篩網(wǎng)全長上停留的時間越短、跳動次數(shù)越少,則顆粒透篩的概率越低。從以上這些要求來看,普通單軸鉆井振動篩性能最差,圓振型鉆井篩性能雖有所改善但由于拋射過大,目前已基本淘汰。直線振動篩有相當(dāng)高的固相顆粒輸送速度,篩面可以水平安裝,不存在巖屑堆積問題只要振動方向適當(dāng),可有較大的處理置,在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用o這種振型的主要問題是加速度矢量只作用在一個方向上,對于塞在篩孔內(nèi)的面扣顆粒,存在著拋擲死區(qū)(即加速度矢量為零的方向,很難將其從篩孔中拋出,有堵塞篩丑的危險性,這對凈
43、化泥漿也是不利的。平動橢圓振動篩結(jié)合了圓振動篩和宣線振動篩的基本優(yōu)點。具體到鉆井液振動篩而言,橢圓的“長軸”是強化排除鉆屑的分量,“短軸”是促進鉆井液(泥漿)透篩的分量,可以 提高巖屑在篩面上的輸送速度,同時減小在篩面上的停留時間。持別是平動橢圓振動篩可以明顯降低“篩堵”和“篩糊”現(xiàn)象。三種振動篩作用在卡人篩孔中顆粒的加速度矢量示意圖見圖216。若要雙軸慣性振動篩具有橢圓運動的軌跡,其設(shè)計方法是使網(wǎng)根主軸上的偏心塊質(zhì)量和偏心半徑都不相等,一個是m。l,另一個是陰。2;一個是r1,一個是rz。假如彈簧剛度可以忽略不計。參見圖217可建立篩箱質(zhì)心沿x方向和y方向的振動方程及篩相對其質(zhì)心的俯仰振動方
44、程一一(b)I I 田216 作用在卡人篩孔中顆粒NtD速度矢量(a)直線振動;(b)圓振動,(c)滿目振動rQ)社(邢。lfljJI一們。2f2jj2)M2sin4。sin皿十(爪。1rIjyl十m。2r2如)u2sin品毗02zy2激振器主抽1和主軸2的坐標(biāo)c日箱質(zhì)心的位移及對質(zhì)心擺動的角位移mlz m。為使篩輻上各點都能:輻無俯仰振功。這時便可求得篩輻質(zhì)心的軌跡方程式(270)、式(27U所要求的限制條件,對于雙軸慣性橢圓振動篩,在具體設(shè)計 實施時是較為苛刻的,因激振器的安裝位置往往受某些具體條件的限制,很不容易滿足。為此,如能進步考慮到兩激振軸上偏心質(zhì)量的韌始相位角這一重要的影響因素,
45、問題將可獲得解決。關(guān)于慣性平動橢圓振動篩,除采用雙軸雙偏心質(zhì)量的結(jié)構(gòu)形式外,還可采用革軸慣性雙質(zhì)體的結(jié)構(gòu)形式c YR因單軸雙質(zhì)體慣性平動橢圓振動篩結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,目前在泥漿同控系統(tǒng)的振動篩行列中,尚未見采用。當(dāng)然也可以采用前面介紹的新型單軸多振型振動篩實現(xiàn)平動橢圓振型,這里不再重復(fù)。下面i要介紹雙軸平動橢圓振動篩的工作原理和設(shè)計的有關(guān)問題。雙軸慣性振動篩是采用對強迫同步,反向旋轉(zhuǎn)的齒輪,在兩齒輪軸上分別裝有偏心質(zhì)量塊。該兩偏心塊旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生慣性力的合力就是振動篩的激振力。由力學(xué)理論可知,個剛體受到某力的作用,當(dāng)力的作用線通過剛體質(zhì)心時,該剛體的運動就是平動。對雙軸慣性振功篩面言,振動篩主要由篩箱和兩
46、個團振動器的旋轉(zhuǎn)偏心質(zhì)量塊組成。 運動可看作是隨篩箱的平動和偏心質(zhì)量塊相對于篩箱的轉(zhuǎn)動。由達朗貝爾原理知 PWJJ叢5,牽連慣性力s,相對慣性力5d科利奧利慣性力。當(dāng)篩箱平動時、科利奧利慣性力為零,牽連慣性力的作用線通過質(zhì)心。設(shè)計中使外力(如支承彈簧的彈性力)合力的作用線通過質(zhì)心是不難辦到的。因此,只要相對慣件力合力的作用線能始終通過質(zhì)心,就可以實現(xiàn)振動篩的平動。這時,篩箱上各點的運動軌跡在振動過程中就始終與質(zhì)心的運動軌跡相同。同時質(zhì)心的運動軌跡又完全取決于作用于質(zhì)心的力欠量的變化情況。問題歸結(jié)為相對慣性力在運動過程中是否始終相交于同一點,以及這個交點是否可能重合于振動篩運動部分的質(zhì)心c1雙軸
47、慣性振動篩力心的確定性與唯一性1)力心確定性與唯一性的幾何法證明如圖218所示。設(shè)雙軸慣性振動篩中由兩旋轉(zhuǎn)偏心質(zhì)量塊產(chǎn)生的式中 m1、則2兩旋轉(zhuǎn)偏心塊的質(zhì)rl、r2”21刷2助偏?L1距;m偏心塊的旋轉(zhuǎn)角速度。如果f6與F2之合力只()的作用線,在其運動過程中總是通過菜一固定點L,這個點L我們稱它為力心。根據(jù)力心與振動篩運動部分(篩箱)質(zhì)心相對位置的不同,就可實現(xiàn)不同運動軌跡的振動篩。當(dāng)力心與質(zhì)心重合時,振動篩篩箱作平動。這時,篩箱上各點都能獲得與質(zhì)心相同的運動軌跡。麗質(zhì)心的運動軌跡又由合力R()的變化規(guī)律確定,與只圖218力心確定性與唯性的幾何證明:“瞇1L ll()力矢量的矢端曲線變化規(guī)律
48、相同。于是可以方便地實現(xiàn)圓、直線、乎動橢圓、 (或變直線)、一般橢圓等不同形狀運動軌跡的振動篩。廣l與2處于同向平行位置時,即力橢圓長軸所在位置,設(shè)其與“軸方向夾角 團長軸傾角)為Ao A角與兩偏心質(zhì)量塊初始相位角“l(fā)、。z的關(guān)系為AZJ4尸lJ (275)如圖218,瓦、萬z合力的作用線萬與歹連線)為兩部分,由剛體力學(xué)知令尸?、尸z同步反向旋轉(zhuǎn)91;g2毗l到尸2、尸2力萬作用線的交點L即為力心。再令萬l、歹z同步反向旋轉(zhuǎn)到萊一位置萬l”、萬z”,伊l”將F1、F2、廠l”、y2”均分別沿尸l、f2和垂直于F1F2合力只與廠Q2”廠2”9n甲以上各力中,P1與尸z尸l”與尸z“為與F1、y2
49、方向相同的平行力。而Ql與Q2L”為與Z1、瓦垂直的反向平行力。在歹l、盧2與戶l”、歹2”這兩對平行力中,由于F2MdlF1MN1F2Md2 F2F1Md2Fl瓦合力作用線及F1”、P2”合力作用線均與F1、瓦合力作用線萬一對反向平行力的合力更的作用線必然通過力心L,且QQ2墨F1一麗02量Q1量巖春;汽旦影1F:。,?!坝?豆l”、百這一對反向平行力的合力Q“Q2”設(shè)百”的作用線通過B點,則團219 合力矢端曲線 圖220 篩箱與激振器簡化模型即i”的作用線也必通過力心L。也即萬l“、歹z“、百i”、豆2”四力的合力鏟也必通過力心L舊叫,仕上地址RJ22召Y q2u,L刀網(wǎng)殺個干Yr直線y
50、y5Q或Q的交點,而兩條互不平行直線必然有一個且只能有·個交點,即L。至此,雙軸慣性振動篩力心的確定性與唯一性得以證明G圖219所示為兩鈉心質(zhì)量同步反向旋轉(zhuǎn)一周時,其慣性力的合力在個周期內(nèi)的變化情況G一般情況下,即耽l rl“22時,其合力矢端曲線為一橢圓。2)力心確定性與唯性的解析法證明篩箱和激振器簡化為圖220所示系統(tǒng)?!癶舊2為偏心質(zhì)量,01、叭為ml、爪。的初姑相位角,門、f2為ml刑2的偏心距,M為Ml、隅z的旋轉(zhuǎn)角速度,2L為兩侗心軸之間的距離c兩偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力分別為F1;們171M和萬2m!r2M2。坐標(biāo)選取如圖22l所示。1SLl量i量LjLlJLz2塑t8(e
51、L十心)十t8(。!十心) A為合力萬與瓦之間的夾角,其值為At8辦,61Cyjtg火2r一般情況下,A、B、c均是時間的函數(shù)。在兩任意時刻,合力作用線交點L(即力心)的坐標(biāo)(,iC1A 2C2A1A1B 2一A2B力心L存在的確定性與唯列式之值是否為零加以證實以下通過對幾組不同的數(shù)據(jù)列在計算機上算出了相應(yīng)的計算結(jié)果見表219 橢圓示意圖見圖222。從計算結(jié)果可見,解析法與幾何法的論斷相同。3)力心與平均質(zhì)心的計算力心能否與振動篩運動部分的質(zhì)心重合是振動篩能否實現(xiàn)乎動橢圓軌跡的關(guān)鍵。將振動篩看作由篩箱和兩個偏心質(zhì)量組成的系統(tǒng)。先通過調(diào)整L、ml rl Mz、“22。2、引、02等參數(shù)使力心(XL、yL)的整體質(zhì)心位置表達式:(設(shè)其質(zhì)量為A4)的質(zhì)心重合,然后寫出振動篩運動部分由上式可見,由于旋轉(zhuǎn)偏心質(zhì)量的影響,質(zhì)心c(xc,Yc)不是固定個變,而是 一位置附近作周期性的變化。這某一位置就是質(zhì)心在各個時刻瞬時位置的平均值( yr),稱其為平均質(zhì)心。數(shù)據(jù)算例例1例2例3曰值MM2月力4平均但xLyLJ6Q動gBAXLXJ(X,)IAyLyL(Y)I一1門0YL8X m”tJ月a干q值質(zhì)4平均值xLYc質(zhì)6Q目Q目4X(X)f一111戰(zhàn)10l 一0022礬o020 AxX(r)fd女、列此XrxL012u 1值
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