具有可變橢圓痕跡的振動篩的動態(tài)特性和篩選特性 修改版

1、具有可變橢圓軌跡的振動篩的動態(tài)特性和篩選特性HE Xiao-mei, LIU Chu-sheng摘要：振動篩理想的運動特性是根據(jù)篩選過程原理得出恒定床的厚度。有一種新的關(guān)于振動篩具有可變橢圓軌跡的理論，是根據(jù)一個準(zhǔn)確的力學(xué)模型所需的結(jié)構(gòu)運動特征來構(gòu)造的。它采用多自由度的振動理論，對振動篩特性進(jìn)行了分析，得出該振動篩的運動學(xué)參數(shù)和它的運動軌跡是線性、圓形或橢圓形的。動力學(xué)方程的穩(wěn)定的解決方案給出了振動篩的計算機(jī)模擬運動。工藝參數(shù)，包括振幅，運動速度和拋擲指數(shù)，通過理論計算得到了沿篩面五個具體的分層。結(jié)果表明，新設(shè)計的振動篩按照理想的痕跡運動。因此可以有效地改進(jìn)篩分效率和處理能力。關(guān)鍵詞：可變橢圓

2、軌跡；篩選過程中恒層厚度；動態(tài)模型；運動特性；屏蔽特性1.引言篩選操作是煤處理的重要組成部分。振動篩廣泛用于篩選工具。振動篩，如直線振動篩，圓振動篩網(wǎng)或橢圓振動篩，有一個簡單的平移運動。運動在篩面上遵循相同的路徑，使畫面具有不斷的運輸速度和投擲指數(shù)，從而導(dǎo)致低篩分效率。充足的投擲指數(shù)，提高了加工能力，打破了馬達(dá)的壟斷，降低了工作強(qiáng)度。在本文中，我們新的設(shè)計報告中的振動篩與變速運動的痕跡是根據(jù)篩選過程中的原則來判斷的。不同部位振動篩通過不同的橢圓軌跡和所產(chǎn)生的運動而做理想的運動。從而在篩面的處理能力和效率上都可以得到提高。2.理想的振動篩表面和對變橢圓痕跡常見的振動的建議2.1常見的振動屏幕的篩

3、選特性振動篩通常在一個固定的振動強(qiáng)度工作，在篩網(wǎng)表面材料移動拋出，滾動或滑動運動。料粒度廣泛分布在進(jìn)料端，能量傳遞和物料顆粒從振動篩篩退。因此，大量的顆粒從進(jìn)料端進(jìn)入。該材料的1/4第一次穿過篩網(wǎng)表面，從而影響了1/2的篩選并降低了加工能力。該運動減少或者多于細(xì)粒材料的數(shù)量。因此，篩分效率大幅下降。同時料粒度變得均勻，并且所述施加振動的材料遭受最小的損失。這種增加會導(dǎo)致該材料的篩床深度處比進(jìn)給端厚，而在放電結(jié)束時較薄。這種運動是一個不對稱的沿篩網(wǎng)表面滲透的影響篩分效率和處理能力的運動。常見的篩選特性如圖1。 2.2篩面和實施的理想方案根據(jù)篩選過程的原則和厚度，理想的篩網(wǎng)表面描述如下。在篩網(wǎng)的進(jìn)

4、料端具有更大的篩選指數(shù)和較高的材料輸送速度，這使得散料迅速滲入和快速篩除。材料的層壓有時候和增加的細(xì)粒材料通過網(wǎng)格。篩網(wǎng)上有一個適當(dāng)?shù)耐稊S指數(shù)，在它的中間部分物料輸送速度高。這是有利于穩(wěn)定細(xì)粒物料的均勻穿透。物料輸送速度鄰近最低指數(shù)時的排出端上的物料留在篩網(wǎng)上，并使之后的滲透更完整。目前有兩種方法可用來提高篩分效率。第一個是從多個進(jìn)料口添加材料篩面。但是在實際使用中，特別麻煩的是控制不同材料顆粒的分布。因此，在實際生產(chǎn)中很少使用。第二種方法是采用新的篩選設(shè)備，例如，一個恒定厚度的篩面。新篩面的材料使運動面保持相同，或厚度增加。它實現(xiàn)了一種更理想的運動。與恒定厚度相關(guān)的主要問題是篩面占地面積較大

5、，結(jié)構(gòu)復(fù)雜和難以維護(hù)。一個篩分效率好，結(jié)構(gòu)簡單還是必要的。我們設(shè)計了一個可變的橢圓軌跡，是一種新的基于振動篩在一個理想的篩面運動中使用的原料煤分類。振動篩的尺寸為米，進(jìn)料粒度050毫米，分級粒度為6毫米。橢圓振動在結(jié)合兩者的優(yōu)點的基礎(chǔ)上分為圓形和直線振動篩。長橢圓的短決確定物料配送并影響物質(zhì)的松動，并且是很精確的。3.振動動力學(xué)模型分析變橢圓軌跡 我們把激振力偏離中心重力，把振動篩改變新的運動模式。振動的剛度矩陣隔振彈簧是不為零的，在這些的情況下，振動系統(tǒng)有多個自由度，輕微的橫搖忽略了簡化研究。運動被認(rèn)為是一個剛性梁的線性振動縱向?qū)ΨQ平面。在每一個點振動是一個結(jié)合的重力和篩面俯仰重心。以往的研

6、究忽略了在水平和垂直篩面方向的彈性力對振動擺動的影響。一個精準(zhǔn)的三微分方程組成的動態(tài)模型，包括耦合在垂直方向上和水平方向上的的自由度和搖擺方向的建議。 該振動篩的數(shù)學(xué)模型如圖2所示。重力的中心，作為在靜態(tài)的直角坐標(biāo)系原點。聯(lián)立廣義坐標(biāo)得出微分方程，利用重心坐標(biāo)，和擺動的偏角，可以寫出 其中是振動篩的質(zhì)量；是重力相對慣性的中心的中心力矩,和沿著和的位移方向；和沿著和的速度方向；和在和的加速度方向，擺動角位移是，安裝角度是；,和的阻尼系數(shù)在,和方向，和是支承剛度系數(shù)沿著和方向的彈簧，是由得出的，其中為偏心半徑，質(zhì)量偏心塊的磁角頻率在1和2之間，夾角在和方向，阻尼力很小可以忽略不計。則式（1）可以可

7、簡化為式（2）。 4.變橢圓振動篩的運動和篩選的效果分析4.1運動參數(shù)的分析自由振動理論多用于強(qiáng)制解決一個穩(wěn)定的振動方案，如下： 替代公式（3）中的參數(shù)代入式（2）得到： 一個三維坐標(biāo)點在屏幕上的運動方程是： 上式也可以簡化為式（5） 用數(shù)學(xué)的方法來消除時間參數(shù)，在式（5）給出的結(jié)果如式（6）所示。 當(dāng)，點的軌跡是一條線。當(dāng)時，點的軌跡是一個圓。在一般情況下，方程（6）表示橢圓的方程。坐標(biāo)系逆時針旋轉(zhuǎn)度提供一套新的坐標(biāo)。消除后得到一個標(biāo)準(zhǔn)的橢圓方程如式（7）。 其中 主要包括橢圓軸和X軸之間，表示為： 由此我們知道，篩面上某一點移動一行或一圈，其它的沿著橢圓移動。只要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整旋轉(zhuǎn)的相對位置偏

8、心塊的中心和重心，會在篩面上得到變橢圓運動。這得到了一個合理的拋擲指數(shù)，交貨速度并提高篩分效率。4.2分析運動軌跡和篩選效率 可考慮通過一個振動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解得到振動篩： 振動篩在任何點的運動方程： 式（8）表明，重心軌跡近似圓形，并且在振幅水平和垂直方向之間3.5毫米和5毫米。圖3顯示了重心三自由度運動。圖3給出了水平和垂直方向之間的相位差以及振幅的擺角。 我們可以獲得的顯示運動和振動特性的痕跡，大的單軸振動篩有三度自由，如圖4所示。這些被發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)迫振動是應(yīng)有穩(wěn)定解的。在圖4，是重心，是勵磁機(jī)；是聯(lián)系軸之間的中心重力和激振器的軸。在圖4中分析不同點我們發(fā)現(xiàn)： 1）重心的運動近似圓形。如果剛度系

9、數(shù)支撐彈簧的，滿足條件，然后運動是循環(huán)一個半徑的圓周運動， 2）對于來說是正常線,運動沿各點大致承線性。在篩面上所有點的運動對稱分布、并集中于中心線。如果中心重力和線之間的距離是，然后振動篩的慣性半徑為，勵磁機(jī)的軸線和重力中心之間的距離是，那么可以表示為： 3）振動篩上的不同點的運動主要是不同的尺寸形狀和傾角的橢圓形的路徑，。該傾斜角度沿線，與短軸的長度是相同的，這些橢圓接近。 4）一個橢圓軌跡的路徑較長，在進(jìn)料端，這意味著橢圓的長軸越大。大橢圓長軸逐漸從進(jìn)料端進(jìn)入短篩面中間的部分。這個長度確定材料的篩選率。結(jié)果表明，進(jìn)料端具有較強(qiáng)的篩選材料能力，這使得大粒度的材料有足夠的能量移動。這是非常好

10、的層網(wǎng)材料并且增加了材料穿過篩網(wǎng)的概率，提高了篩分效率。 5）式（4）一個點的速度是表示為： 五個特定的點沿篩面，如圖5所示，選擇變研究變化的運動路徑移動時，從進(jìn)料端向篩面的放電端。因為速度循環(huán)的最大速度和作為一種測量參考。我們主要考慮,把作為一個參考，用水平速度預(yù)測材料的運輸速度。從表1我們知道物料從進(jìn)料端到排出端速度沿篩面減小。這個理想的運動特性與篩面一致。因此，有可能沿表面保持一個適當(dāng)?shù)拇矊雍穸?，這會提高篩分效果。 6）拋擲指數(shù)，表示投擲加速度的大小，當(dāng)它作用于材料的顆粒時，可以表示為： 式（13）表明，影響分層效果的主要因素之一是拋擲指數(shù)與幅度。從圖4和表1，我們知道，進(jìn)料端逐漸變小拋

11、擲指數(shù)越大，從首端到篩面的中間部分。這保證了該篩面的不同部分都有合理的拋擲指數(shù)。目的是加強(qiáng)屏蔽效應(yīng)。等式（13）預(yù)測，投擲在進(jìn)料端的指數(shù)是3.91，而同規(guī)格橢圓是3.17，增加了18.93%。這有效地促進(jìn)較厚的材料的層壓段。表1所示的結(jié)果表明，該振動角的路徑為橢圓形，逐漸使進(jìn)料端更小，以排出篩網(wǎng)的末端。通過一個適當(dāng)?shù)钠帘涡?yīng)，使用較薄的材料網(wǎng)，這使得細(xì)晶材料加劇層疊并穿透網(wǎng)眼，這改善了實際篩網(wǎng)表面的工作效率。 5.結(jié)論 1）振動篩上的不同點的軌跡都是橢圓路徑。根據(jù)該原則提出了一種新的變橢圓振動篩運動軌跡。運動模式符合對篩面運動特性的理想。因此，增加了篩選能力和流程效率。2）對振動理論的運動學(xué)分

12、析，研究了不同參數(shù)會如何改變影響篩面的運動。得到運動學(xué)振動篩的運動參數(shù)痕跡是直線，圓形或橢圓形。3）振動篩運動軌跡是通過計算機(jī)模擬得到的。篩選工藝參數(shù)，包括振幅，速度和拋擲指數(shù)的五個具體點，沿篩面進(jìn)行計算。這些參數(shù)對篩分效率的關(guān)系。結(jié)果表明，所設(shè)計的運動模式振動篩符合理想的篩選運動，設(shè)計能夠有效地提高篩分效率。4）勵磁機(jī)的軸中心位置，相對振動篩的重心，為篩選高效極其重要。因此，我們可以設(shè)計在不增加功耗的能力下處理調(diào)整振動篩的軸中心的相對位置，這一點需要進(jìn)一步研究。致謝 對于中國國家自然科學(xué)基金這項工作所提供的的財政支持，（50574091和50774084），表示誠摯的感謝。參考文獻(xiàn)1 Wen

13、 B C, Liu F Q. Theory and Application of VibrationMachines. Beijing: China Machine Press, 1982. (InChinese)2 Gu Q B, Zhang E G. Study on complex-locus vibrationscreen. Mining & Processing Equipment, 1998(1): 4246.(In Chinese)3 Hao F Y. Coal Preparation Manual: Technology andEquipment. Beijing: C

14、hina Coal Industry PublishingHouse, 1993. (In Chinese)4 Yan F. Screening Machines. Beijing: China Coal IndustryPublishing House, 1995. (In Chinese)5 Liu C S, Zhao Y M. Study on nonlinear characteristics ofsingle particle on screening surface. Mining & Processing Equipment, 1999(1): 4548. (In Chi

15、nese)6 Tao Y J, Luo Z F, Zhao Y M. Experimental research ondesulfurization of fine coal using an enhanced centrifugalgravity separator. Journal of China University ofMining & Technology, 2006, 16(4): 399403.7 Zhang E G. Screening, Crushing and Dewatering Equipments.Beijing: China Coal Industry P

16、ublishing House,1991. (In Chinese)8 Khoury D L. Coal Cleaning Technology. USA: Noyes Data Corporation, 1981.9 Shang N X, Na J F. 2TYA1842 elliptical vibration screen.Mining & Processing Equipment, 1990(2): 2024. (InChinese)10 Ye H D. Elliptical isopachous screening technology and its application

17、. Sintering and Palletizing, 1999, 5(3):3033. (In Chinese)11 Wen B C, Liu S Y, He Q. Theory and Dynamic DesignMethod of Vibration Machines. Beijing: China MachinePress, 2001. (In Chinese)12 Wang F, Wang H. Screening Machines. Beijing: ChinaMachine Press, 2001. (In Chinese)13 Ni Z H. Vibration Mechanics. Xian: Xian JiaotongUniversity Press, 1989. (In Chinese)14 Zhu W B. Working principle and computer simulation ofvibrating screen with complicated motion trace. Mining& Processing Equipment, 2004(10): 3436. (In Chinese)15 Peder M. The mogensen E-serie