一种新型椭圆振动等厚筛的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型椭圆振动等厚筛，采用吊式安装，它包括筛箱、双轴惯性激振器、弹性元件、传动机构、吊挂装置和支架，孔径为6mm冲孔筛板，所述筛箱入料端由两根弹簧吊挂在支撑装置上，排料端由两根两端可活动的刚性连杆衔接在支撑装置上，所述激振器采用同步齿轮传动双轴惯性激振器，安装在入料端筛箱附近，所述筛箱入料端上方安装给料溜槽，并采用薄铁皮作入料挡板，所述筛箱排料端尾部安装排料溜槽。本发明入料段筛面作椭圆运动，排料段作直线运动，且沿筛面长度方向垂直于筛面的振幅递减，筛面物料运动速度从入料端到排料端递减，各段筛面具有不同的抛射强度，促进了物料的分层、透筛，振动筛的处理能力和筛分效率显著的提高。
【专利说明】一种新型椭圆振动等厚筛
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种细粒物料干法筛分的振动筛，特别是一种新型椭圆振动等厚筛。【背景技术】:
[0002]目前，在煤炭行业，随着采煤机械化程度的提高，原煤中细粒的含量越来越多，力口之动力煤粉煤含量较高，以及水力采煤、喷水防尘等措施的采用，原煤水分含量高，在这种情况下，应用普通振动筛筛分原煤时，细粒物料容易在筛面粘聚成团，进而堵塞筛孔，导致筛分过程严重恶化，筛分分级效率低，因此，细粒物料的筛分，特别是潮湿细粒粘性物料的干法筛分是当今国内外研究筛分技术的难点，是筛分作业中急需解决的难题。
[0003]目前，国内外的椭圆振动等厚筛主要是以改变各段筛面的倾角，而在各段筛面上仍是入料端的厚度大于排料端的厚度，只能称为整体上等厚，局部上仍然是非等厚，且同一筛面要实现两种或两种以上的抛射强度，以致同一台筛机可能需要两套或多套驱动装置，且该振动筛往往采用两套不同频率不同振幅的激振装置，入料端采用椭圆激振，排料端采用直线激振，以致沿筛面长度的振动轨迹从给料端到排料端并非逐渐变化，在处理6_粒度的潮湿物料时，筛分效率并不理想，堵孔严重，不能从根本上解决潮湿细粒物料堵孔粘孔的问题。
【发明内容】
:
[0004]本发明提供一种结构简单、成本低、安装调试方便的新型椭圆等厚振动筛，其目的是促进了细粒物料的分层、透筛，提高振动筛的处理能力和筛分效率。
[0005]本发明的技术方案实施是，新型椭圆振动等厚筛，采用吊式安装，包括筛箱、双轴惯性激振器、弹性元件、传动机构、吊挂装置和支架，孔径为6_冲孔筛板，所述筛箱入料端由两根弹簧吊挂在支撑装置上，排料端由两根刚性连杆衔接在支撑装置上，连杆的两端可活动，所述筛箱筛面倾角为10°，所述激振器采用同步齿轮传动双轴惯性激振器，安装在入料端筛箱附近，电动机通过皮带驱动激振器产生振动，由于齿轮联接的强迫振动机构，使得两个激振机构保持一个稳定的相位差角，从作同步反向转动。所述筛箱入料端上方安装给料溜槽，角度为35°?40°，采用薄铁皮作入料挡板，且竖直挡板侧靠近入料端，所述筛箱排料端尾部安装排料溜槽，并安装两根小刚度的水平弹簧，防止驱动装置在启动或停机时因共振而产生强烈的摇摆，保证了带传动的稳定性。
[0006]通过本发明的实施，该振动筛沿筛面长度的椭圆振动轨迹从给料端到排料端是逐渐变化的，利用沿筛面长度不同椭圆振动轨迹具有的不同抛射强度实现了等厚筛分，在处理量为5t/ (h.m2)时，用于-13mm粒级，灰分为43.25%，外在水分为2.10%的煤样筛分，效率可达96.8%。
【专利附图】
【附图说明】:
[0007]图1新型椭圆振动等厚筛力学模型；[0008]图2新型椭圆振动等厚筛入料段和排料段筛面运动轨迹；
[0009]图3新型椭圆振动等厚筛不同振动频率的质心运动轨迹；
[0010]图4新型椭圆振动等厚筛同偏心质量的质心运动轨迹；
[0011]图5新型椭圆振动等厚筛不同初相位差角的质心运动轨迹；
[0012]图6新型椭圆振动等厚筛不同弹簧刚度下筛面的运动轨迹；
[0013]图7抛始角Ψ与抛离角Θ d的关系曲线；
[0014]图8抛掷指数D与抛离系数iD的关系曲线；
[0015]图9新型椭圆等厚筛透筛量沿筛面长度的分布图。
【具体实施方式】:
[0016]【具体实施方式】I新型椭圆振动等厚筛筛面运动轨迹仿真
[0017]新型椭圆振动等厚筛的各动力学因素系统弹簧刚度K、偏心块的质量ffll、m2，箱体的质量M、偏心块回转半径r和激振频率ω决定了振幅幅值的大小，其力学模型如附图1所示，根据设计取新型椭圆等厚筛的角频率为94.2rad/s,取频率比λ = 6,设Iii1的初相位角为90°，m2滞后于Λ α，这里取初相位差角Λ α =60°，采用Matlab软件即可仿真出新型椭圆振动等厚筛质心处及不同弹簧刚度下筛面的运动轨迹。
[0018]由于新型椭圆振动等厚筛入料端和排料端垂直方向上弹簧刚度K的不同，入料端的吊挂弹簧刚度为K1，而排料端假设拉杆刚度为K2= C?，现取入料端和排料端弹簧刚度分别K1和K2，并根据上述仿真分析，选择适当的工作参数，即可仿真出入料端和排料端附近筛面的运动轨迹。`
[0019]根据附图2仿真可以看出，筛面入料段附近的运动轨迹为椭圆运动；排料段筛面运动轨迹为直线，其振动方向与入料段筛面的椭圆运动轨迹短轴方向一致，幅值即为入料段椭圆轨迹的短轴长度。因此，可以入料段振幅大于排料段振幅，且入料段和排料段的振动方向角不同。
[0020]在其它工作参数不变的情况下，改变工作频率，可以得到不同振动频率下的质心运动轨迹，见附图3。
[0021]由附图3仿真可以看出，振动频率改变时，振幅值发生变化。当振动频率ω由94.2rad/s减小到15.70rad/s，椭圆长轴方向的振幅急剧增大，此时筛机共振现象严重，出现这种情况是因为此时筛机工作频率刚好等于筛机固有频率，出现共振。
[0022]由此也可以看出，工作频率的变化对振幅影响明显，因此在设计时应选择合理的工作频率，使之远离筛机的固有频率，以保证筛机工作稳定，延长筛机寿命。
[0023]在保持回转半径和其它工作参数不变的情况下，调整两偏心块的质量，使其和差之比分别为5:1、4:1、2.5:1，为了便于对比观察，调整偏心块和差比时保持两者之和不变，从而通过仿真可以得到不同偏心质量和差比的质心运动轨迹，如附图4。
[0024]从附图4仿真可以看出，在偏心块回转半径不变的情况下，当0?+!?)/ 0?-!?)减小时，椭圆轨迹的长短轴之比也随之减小。因此可以得出:
[0025]I)当偏心块回转半径不变时，偏心块质量的改变对振幅影响明显；
[0026]2)当偏心块回转半径不变时，两偏心块质量的和差比决定了椭圆轨迹的长短轴之比，且椭圆长短轴比随着质量和差比的减小而减小。[0027]实质上是在回转半径不变时，偏心块质量的变化引起了激振力大小的改变，这点由P =mrco2可以推出，因此椭圆轨迹长、短轴之比实质上是由偏心块所产生的激振力大小决定的。
[0028]在Hi1的初相位角和其它工作参数保持不变的情况下，改变两偏心块的初相位差角，可得到不同初相位差角下的质心运动轨迹，如附图5。
[0029]由附图5仿真可以看出，当初相位差角Λ α增加或减小时，椭圆运动轨迹的形状(椭圆度的大小)没有发生变化，而振动方向角(椭圆长轴与X方向的夹角)的大小却发生改变，且当初相位差角△ α减小时，振动方向角增大，当初相位差角△ α增大时，振动方向角减小。
[0030]由此可以说明:
[0031]I)初相位差角不影响X和y方向的幅值，这与振动特性分析一致，即振幅的大小与初始条件无关；
[0032]2)要改变新型椭圆振动等厚筛的振动方向角，可以调整两偏心块初相位差角的大小来实现。
[0033]由于新型椭圆振动等厚筛入料端与排料端之间的过渡区域处于弹簧刚度为K1与K2=C?之间，因此，根据弹簧刚度的不同，并在远小于和远大于(M+nii+ng ω2的范围内任取多个不同弹簧刚度的K值，从而可模拟出不同刚度的筛面运动轨迹。
[0034]由附图6 (左)可以看出，当弹簧刚度K≤(M+n^+ng ω2时，即使K在一定范围内变化，筛面椭圆运动轨迹的形状基本保持不变，振幅稳定。随着K的增大，椭圆轨迹的形状也发生变化。
[0035]当K越过固有频率等于工作频率增加至K >ω2时，随着K的增大，椭圆轨迹的长轴AB大小不断减小，而短轴CD大小保持不变，当长轴长度减小到接近短轴CD长度时，筛面出现圆运动轨迹；当K进一步增加，AB方向幅值会进一步减小,而CD幅值不变，当达无穷大时，AB方向的幅值为零，而原短轴CD长度仍保持不变，因此筛面仅绕着拉杆以⑶方向的幅值作往复直线运动。该图的运动轨迹和AB方向振幅变化过程一定程度上反映了新型椭圆振动等厚筛过渡区域筛面的运动轨迹变化趋势，说明该区域振幅是沿着筛面长度方向不断减小的。
[0036]【具体实施方式】2新型椭圆振动等厚筛工艺参数的选择
[0037]新型椭圆振动等厚筛主要用于处理细粒物料筛分，且以提高筛分效率和处理能力为目的，现选择新型椭圆振动等厚筛的筛面倾角α =10°，振动方向角^^ = 45°，工作频率为n=900r/min, 即ω = 2 π n/60 94.2rad/s,入料段振幅为3mm,捕圆短轴为2mm。设计根据动力学和仿真分析知，入料段到排料段筛面的振幅递减，轨迹由椭圆运动轨迹向直线运动轨迹过渡，取中间过渡区双振幅为3~1.5mm，排料段振幅选取1mm。
[0038]根据选取的相关参数计算可得入料段抛掷指数D入为2.02，因为入料段的抛掷指数0入> 1，故名义抛始角有解为29.7°，故物料能作抛掷运动，又1.75 < Da= 2.02
<3.3，故筛面入料段物料处于中速抛掷运动状态。*?λ=2.02或％,.=29.7°，根据利 用Matlab软件作出的与Θ d、D与iD的关系曲线，如附图7、8，可以查得:抛离角Θ d =255°，抛离系数iD = 0.8，从而通过计算可得入料段筛面物料的理论平均速度为0.13m/s。[0039]由于新型椭圆振动等厚筛排料端作近似直线运动，该段筛面上作滑行运动。而物料出现反向滑动，恰好能够减缓筛面对物料的输送效率，降低物料的运动速度。因此，为实现排料段物料输送速度减慢，使物料能够出现反向滑动状态。故选取反向滑行指数Dqtl > 1，取Dq(l=2~3，取正向滑行指数Dk0 ≤I。由于筛板采用不锈钢材质，选取物料与筛面的静摩擦角为μ^ = 40°，从而通过计算得筛面排料段的振动方向角为β2 = -31.。
[0040]由于筛面排料段水平方向振幅很小，现选取双振幅2A=2mm，即A=1mm,计算可得，反向滑行指数Dq0为1.2，由于反向滑行指数Dq0 >1，故反向滑始角Φq0 = 239°，因此这时
物料在排料段筛面上会出现反向滑动，且可能出现反向滑动的区间为φq0~(540°-φq0)，即239°~301°，由于排料段抛掷指数0.48 < 1，则A无解，故该段筛面上物料颗粒
不能出现抛掷运动，仅能作滑行运动，且作反向滑行运动，设物料对筛面的动摩擦系数f =tan μ =0.7,则动摩擦角μ =35° ,因而通过计算可得反向滑动角Qtj=Iir，反向滑动系数为i, = 0.3，物料在筛面排料段反向滑动的理论平均速度为0.01m/s。
[0041]在筛面中间过渡区间，垂直于筛面方向的振幅是从入料段向排料段递减，至y方向振幅等于X方向振幅，筛面近似于圆运动。因此，中间段筛面物料颗粒应将从入料段的抛射运动向滑行运动过渡。中间段过渡区域振幅A=L 5~0.75_，计算可得当筛面垂直方向振幅递减至A=L 5mm时,抛掷指数D巾~1.38 > I,名义抛始角％有解，则物料能出现抛掷运动，又I <D + ~ 1.38 < 1.75，故物料处于轻微抛掷运动状态。随着y方向振幅的进一步减小，至y方向振幅刚好等于X方向振幅即A=Imm时,0.92 < I名义抛始角Ψ无解，则物料不能出现抛掷运动。
[0042]中间段垂直于筛面方向振幅A=Imm时，筛面物料已不能作抛掷运动，故选取中间段振幅A=Imm和0.75mm,并将所选参数ω = 94.2rad/s, α =10°和静摩擦角μ。= 40° ,计算中间段正向滑行指数Dktl为分别为1.8和1.4。由A=Imm求出的正向滑行指数Dktl=L 8，可计算正向滑始角为33.8°，现以动摩擦角μ =35°，计算可得正向滑止角I =220°，正向滑动角Θ k = 186.2。，正向滑动系数为ik = 0.52，过渡区域的理论平均速度0.04m/s。
[0043]【具体实施方式】3新型椭圆振动等厚筛样机研制及最佳工作参数的优化
[0044]为了检验所研制新型椭圆等厚筛样机的工艺性能，确定筛机的最佳工作参数，为此，根据《GB/T15716—2005煤用筛分设备工艺性能评定方法》和筛分过程的技术经济指标，选择筛分效率作为考察指标，通过合理安排筛分试验来检验。试验因素水平表，如表1所示，其中试验中，已有σ2 = 21.0mm，试验指标为筛分效率Π，该值越大越好。
[0045]其中
【权利要求】
1.一种新型椭圆振动等厚筛，采用吊式安装，包括筛箱、双轴惯性激振器、弹性元件、传动机构、吊挂装置和支架，孔径为6mm冲孔筛板，所述筛箱入料端由两根弹簧吊挂在支撑装置上，排料端由两根刚性连杆衔接在支撑装置上，连杆的两端可活动，所述筛箱筛面倾角为10°，所述激振器采用同步齿轮传动双轴惯性激振器，安装在入料端筛箱附近，电动机通过皮带驱动激振器产生振动，由于齿轮联接的强迫振动机构，使得两个激振机构保持一个稳定的相位差角，从作同步反向转动。所述筛箱入料端上方安装给料溜槽，角度为35°~40°，采用薄铁皮作入料挡板，且竖直挡板侧靠近入料端，所述筛箱排料端尾部安装排料溜槽，并安装两根小刚度的水平弹簧，防止驱动装置在启动或停机时因共振而产生强烈的摇摆，保证了带传动的稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种新型椭圆振动等厚筛，其特征在于该振动筛沿筛面长度的椭圆振动轨迹从给料端到排料端是逐渐变化的，利用沿筛面长度不同椭圆振动轨迹具有的不同抛射强度来实现等厚筛分。
3.根据权利要求2所述的一种新型椭圆振动等厚筛，其特征在于新型椭圆振动等厚筛筛机入料段附近筛面作椭圆运动，椭圆轨迹的长、短轴之比决定了椭圆运动轨迹的形状，中间过渡区域筛面运动轨迹由椭圆运动逐渐向圆运动过渡，排料端附近筛面垂直方向振幅趋于零，筛机筛面以较小振幅作近似直线运动，且入料段垂直方向上的振幅大于排料段垂直方向上的振幅。
4.根据权利要求2所述的一种新型椭圆振动等厚筛，其特征在于新型椭圆振动等厚筛各段筛面物料的运动状态不同。入料段筛面上的物料颗粒在筛面作中速抛掷运动；中间段过渡区域筛面物料颗粒在筛面作轻微抛掷运动，并随着抛掷指数的减小，逐渐变为正向滑行运动；由于新型椭圆振动等厚筛动摩擦角大于筛面倾角，经过一段时间达排料段正向滑动角会等于正向滑止角，正向滑动终止，排料段垂直于筛面方向的振幅极小，此时筛面作反向滑行运动。
5.根据权利要求2所述的一种新型椭圆振动等厚筛，其特征在于筛面倾角α=10°，偏心块Hi1的初相位角为 90°，偏心块HI2与HI1的初相位差角60°，工作频率为n=900r/min，即ω = 2 π n/60 ^ 94.2rad/s，入料端入料段振幅为3mm，振动方向角βι = 45° ,入料段抛掷指数D人为2.02，抛始角％为29.7°，抛离角0d = 255°，抛离系数id = 0.8，入料段筛面物料的平均速度为0.13m/s。
6.根据权利要求2所述的一种新型椭圆振动等厚筛，其特征在于排料段振幅为1mm，排料端振动方向角β2 = -31° ,反向滑动指数DtltlS 1.2,反向滑始角A= 239°，反向滑止角死=350°，反向滑动角Qq=Iir，反向滑动系数为= 0.3，物料在筛面排料段反向滑动的平均速度为0.01m/s。
7.根据权利要求2所述的一种新型椭圆振动等厚筛，其特征在于筛面过渡区域振幅A=L 5~0.75mm,当筛面垂直方向振幅递减至Α=1.5mm时,抛掷指数D中=1.38 > I,名义抛始角有解，则物料能出现抛掷运动，又I < D = 1.38 < 1.75，故处于轻微抛掷运动状态，振幅A=Imm时，正向滑行指 数Dk。= 1.8，正向滑始角戎=33.8°，正向滑止角(f>m = 220°，正向滑动角Θ k = 186.2°，正向滑动系数为ik = 0.52，过渡区域的平均速度0.04m/s。
8.根据权利要求5-7所述的一种新型椭圆振动等厚筛，其特征在于偏心块回转半径相等时，主动轴偏心块厚度σ i = 35.0mm,(从动轴偏心块厚度σ 2 = 21.0mm,)激振频率f=13Hz,处理能力Q=24.0kg/2min,即筛机椭圆运动轨迹的长、短轴之比为4:1,筛机振动次数为780r/min，处理量为5t/(h -m 2)时，筛机的筛分效率最高，用于外在水分为2.10%的煤炭筛分时，效率可达96.8%。
【文档编号】B07B1/42GK103878118SQ201410151118
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】张东晨, 陈占, 赵志国, 宋维萍 申请人:安徽理工大学