一種新型橢圓振動等厚篩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型橢圓振動等厚篩，采用吊式安裝，它包括篩箱、雙軸慣性激振器、彈性元件、傳動機構、吊掛裝置和支架，孔徑為6mm沖孔篩板，所述篩箱入料端由兩根彈簧吊掛在支撐裝置上，排料端由兩根兩端可活動的剛性連桿銜接在支撐裝置上，所述激振器采用同步齒輪傳動雙軸慣性激振器，安裝在入料端篩箱附近，所述篩箱入料端上方安裝給料溜槽，并采用薄鐵皮作入料擋板，所述篩箱排料端尾部安裝排料溜槽。本發(fā)明入料段篩面作橢圓運動，排料段作直線運動，且沿篩面長度方向垂直于篩面的振幅遞減，篩面物料運動速度從入料端到排料端遞減，各段篩面具有不同的拋射強度，促進了物料的分層、透篩，振動篩的處理能力和篩分效率顯著的提高。
【專利說明】一種新型橢圓振動等厚篩
【技術領域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種細粒物料干法篩分的振動篩，特別是一種新型橢圓振動等厚篩?！颈尘凹夹g】:
[0002]目前，在煤炭行業(yè)，隨著采煤機械化程度的提高，原煤中細粒的含量越來越多，力口之動力煤粉煤含量較高，以及水力采煤、噴水防塵等措施的采用，原煤水分含量高，在這種情況下，應用普通振動篩篩分原煤時，細粒物料容易在篩面粘聚成團，進而堵塞篩孔，導致篩分過程嚴重惡化，篩分分級效率低，因此，細粒物料的篩分，特別是潮濕細粒粘性物料的干法篩分是當今國內外研究篩分技術的難點，是篩分作業(yè)中急需解決的難題。
[0003]目前，國內外的橢圓振動等厚篩主要是以改變各段篩面的傾角，而在各段篩面上仍是入料端的厚度大于排料端的厚度，只能稱為整體上等厚，局部上仍然是非等厚，且同一篩面要實現(xiàn)兩種或兩種以上的拋射強度，以致同一臺篩機可能需要兩套或多套驅動裝置，且該振動篩往往采用兩套不同頻率不同振幅的激振裝置，入料端采用橢圓激振，排料端采用直線激振，以致沿篩面長度的振動軌跡從給料端到排料端并非逐漸變化，在處理6_粒度的潮濕物料時，篩分效率并不理想，堵孔嚴重，不能從根本上解決潮濕細粒物料堵孔粘孔的問題。

【發(fā)明內容】
:
[0004]本發(fā)明提供一種結構簡單、成本低、安裝調試方便的新型橢圓等厚振動篩，其目的是促進了細粒物料的分層、透篩，提高振動篩的處理能力和篩分效率。
[0005]本發(fā)明的技術方案實施是，新型橢圓振動等厚篩，采用吊式安裝，包括篩箱、雙軸慣性激振器、彈性元件、傳動機構、吊掛裝置和支架，孔徑為6_沖孔篩板，所述篩箱入料端由兩根彈簧吊掛在支撐裝置上，排料端由兩根剛性連桿銜接在支撐裝置上，連桿的兩端可活動，所述篩箱篩面傾角為10°，所述激振器采用同步齒輪傳動雙軸慣性激振器，安裝在入料端篩箱附近，電動機通過皮帶驅動激振器產(chǎn)生振動，由于齒輪聯(lián)接的強迫振動機構，使得兩個激振機構保持一個穩(wěn)定的相位差角，從作同步反向轉動。所述篩箱入料端上方安裝給料溜槽，角度為35°?40°，采用薄鐵皮作入料擋板，且豎直擋板側靠近入料端，所述篩箱排料端尾部安裝排料溜槽，并安裝兩根小剛度的水平彈簧，防止驅動裝置在啟動或停機時因共振而產(chǎn)生強烈的搖擺，保證了帶傳動的穩(wěn)定性。
[0006]通過本發(fā)明的實施，該振動篩沿篩面長度的橢圓振動軌跡從給料端到排料端是逐漸變化的，利用沿篩面長度不同橢圓振動軌跡具有的不同拋射強度實現(xiàn)了等厚篩分，在處理量為5t/ (h.m2)時，用于-13mm粒級，灰分為43.25%，外在水分為2.10%的煤樣篩分，效率可達96.8%。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0007]圖1新型橢圓振動等厚篩力學模型；[0008]圖2新型橢圓振動等厚篩入料段和排料段篩面運動軌跡；
[0009]圖3新型橢圓振動等厚篩不同振動頻率的質心運動軌跡；
[0010]圖4新型橢圓振動等厚篩同偏心質量的質心運動軌跡；
[0011]圖5新型橢圓振動等厚篩不同初相位差角的質心運動軌跡；
[0012]圖6新型橢圓振動等厚篩不同彈簧剛度下篩面的運動軌跡；
[0013]圖7拋始角Ψ與拋離角Θ d的關系曲線；
[0014]圖8拋擲指數(shù)D與拋離系數(shù)iD的關系曲線；
[0015]圖9新型橢圓等厚篩透篩量沿篩面長度的分布圖。
【具體實施方式】:
[0016]【具體實施方式】I新型橢圓振動等厚篩篩面運動軌跡仿真
[0017]新型橢圓振動等厚篩的各動力學因素系統(tǒng)彈簧剛度K、偏心塊的質量ffll、m2，箱體的質量M、偏心塊回轉半徑r和激振頻率ω決定了振幅幅值的大小，其力學模型如附圖1所示，根據(jù)設計取新型橢圓等厚篩的角頻率為94.2rad/s,取頻率比λ = 6,設Iii1的初相位角為90°，m2滯后于Λ α，這里取初相位差角Λ α =60°，采用Matlab軟件即可仿真出新型橢圓振動等厚篩質心處及不同彈簧剛度下篩面的運動軌跡。
[0018]由于新型橢圓振動等厚篩入料端和排料端垂直方向上彈簧剛度K的不同，入料端的吊掛彈簧剛度為K1，而排料端假設拉桿剛度為K2= C?，現(xiàn)取入料端和排料端彈簧剛度分別K1和K2，并根據(jù)上述仿真分析，選擇適當?shù)墓ぷ鲄?shù)，即可仿真出入料端和排料端附近篩面的運動軌跡。`
[0019]根據(jù)附圖2仿真可以看出，篩面入料段附近的運動軌跡為橢圓運動；排料段篩面運動軌跡為直線，其振動方向與入料段篩面的橢圓運動軌跡短軸方向一致，幅值即為入料段橢圓軌跡的短軸長度。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動方向角不同。
[0020]在其它工作參數(shù)不變的情況下，改變工作頻率，可以得到不同振動頻率下的質心運動軌跡，見附圖3。
[0021]由附圖3仿真可以看出，振動頻率改變時，振幅值發(fā)生變化。當振動頻率ω由94.2rad/s減小到15.70rad/s，橢圓長軸方向的振幅急劇增大，此時篩機共振現(xiàn)象嚴重，出現(xiàn)這種情況是因為此時篩機工作頻率剛好等于篩機固有頻率，出現(xiàn)共振。
[0022]由此也可以看出，工作頻率的變化對振幅影響明顯，因此在設計時應選擇合理的工作頻率，使之遠離篩機的固有頻率，以保證篩機工作穩(wěn)定，延長篩機壽命。
[0023]在保持回轉半徑和其它工作參數(shù)不變的情況下，調整兩偏心塊的質量，使其和差之比分別為5:1、4:1、2.5:1，為了便于對比觀察，調整偏心塊和差比時保持兩者之和不變，從而通過仿真可以得到不同偏心質量和差比的質心運動軌跡，如附圖4。
[0024]從附圖4仿真可以看出，在偏心塊回轉半徑不變的情況下，當0?+!?)/ 0?-!?)減小時，橢圓軌跡的長短軸之比也隨之減小。因此可以得出:
[0025]I)當偏心塊回轉半徑不變時，偏心塊質量的改變對振幅影響明顯；
[0026]2)當偏心塊回轉半徑不變時，兩偏心塊質量的和差比決定了橢圓軌跡的長短軸之比，且橢圓長短軸比隨著質量和差比的減小而減小。[0027]實質上是在回轉半徑不變時，偏心塊質量的變化引起了激振力大小的改變，這點由P =mrco2可以推出，因此橢圓軌跡長、短軸之比實質上是由偏心塊所產(chǎn)生的激振力大小決定的。
[0028]在Hi1的初相位角和其它工作參數(shù)保持不變的情況下，改變兩偏心塊的初相位差角，可得到不同初相位差角下的質心運動軌跡，如附圖5。
[0029]由附圖5仿真可以看出，當初相位差角Λ α增加或減小時，橢圓運動軌跡的形狀(橢圓度的大小)沒有發(fā)生變化，而振動方向角(橢圓長軸與X方向的夾角)的大小卻發(fā)生改變，且當初相位差角△ α減小時，振動方向角增大，當初相位差角△ α增大時，振動方向角減小。
[0030]由此可以說明:
[0031]I)初相位差角不影響X和y方向的幅值，這與振動特性分析一致，即振幅的大小與初始條件無關；
[0032]2)要改變新型橢圓振動等厚篩的振動方向角，可以調整兩偏心塊初相位差角的大小來實現(xiàn)。
[0033]由于新型橢圓振動等厚篩入料端與排料端之間的過渡區(qū)域處于彈簧剛度為K1與K2=C?之間，因此，根據(jù)彈簧剛度的不同，并在遠小于和遠大于(M+nii+ng ω2的范圍內任取多個不同彈簧剛度的K值，從而可模擬出不同剛度的篩面運動軌跡。
[0034]由附圖6 (左)可以看出，當彈簧剛度K≤(M+n^+ng ω2時，即使K在一定范圍內變化，篩面橢圓運動軌跡的形狀基本保持不變，振幅穩(wěn)定。隨著K的增大，橢圓軌跡的形狀也發(fā)生變化。
[0035]當K越過固有頻率等于工作頻率增加至K >ω2時，隨著K的增大，橢圓軌跡的長軸AB大小不斷減小，而短軸CD大小保持不變，當長軸長度減小到接近短軸CD長度時，篩面出現(xiàn)圓運動軌跡；當K進一步增加，AB方向幅值會進一步減小,而CD幅值不變，當達無窮大時，AB方向的幅值為零，而原短軸CD長度仍保持不變，因此篩面僅繞著拉桿以⑶方向的幅值作往復直線運動。該圖的運動軌跡和AB方向振幅變化過程一定程度上反映了新型橢圓振動等厚篩過渡區(qū)域篩面的運動軌跡變化趨勢，說明該區(qū)域振幅是沿著篩面長度方向不斷減小的。
[0036]【具體實施方式】2新型橢圓振動等厚篩工藝參數(shù)的選擇
[0037]新型橢圓振動等厚篩主要用于處理細粒物料篩分，且以提高篩分效率和處理能力為目的，現(xiàn)選擇新型橢圓振動等厚篩的篩面傾角α =10°，振動方向角^^ = 45°，工作頻率為n=900r/min, 即ω = 2 π n/60 94.2rad/s,入料段振幅為3mm,捕圓短軸為2mm。設計根據(jù)動力學和仿真分析知，入料段到排料段篩面的振幅遞減，軌跡由橢圓運動軌跡向直線運動軌跡過渡，取中間過渡區(qū)雙振幅為3~1.5mm，排料段振幅選取1mm。
[0038]根據(jù)選取的相關參數(shù)計算可得入料段拋擲指數(shù)D入為2.02，因為入料段的拋擲指數(shù)0入> 1，故名義拋始角有解為29.7°，故物料能作拋擲運動，又1.75 < Da= 2.02
<3.3，故篩面入料段物料處于中速拋擲運動狀態(tài)。*?λ=2.02或％,.=29.7°，根據(jù)利 用Matlab軟件作出的與Θ d、D與iD的關系曲線，如附圖7、8，可以查得:拋離角Θ d =255°，拋離系數(shù)iD = 0.8，從而通過計算可得入料段篩面物料的理論平均速度為0.13m/s。[0039]由于新型橢圓振動等厚篩排料端作近似直線運動，該段篩面上作滑行運動。而物料出現(xiàn)反向滑動，恰好能夠減緩篩面對物料的輸送效率，降低物料的運動速度。因此，為實現(xiàn)排料段物料輸送速度減慢，使物料能夠出現(xiàn)反向滑動狀態(tài)。故選取反向滑行指數(shù)Dqtl > 1，取Dq(l=2~3，取正向滑行指數(shù)Dk0 ≤I。由于篩板采用不銹鋼材質，選取物料與篩面的靜摩擦角為μ^ = 40°，從而通過計算得篩面排料段的振動方向角為β2 = -31.。
[0040]由于篩面排料段水平方向振幅很小，現(xiàn)選取雙振幅2A=2mm，即A=1mm,計算可得，反向滑行指數(shù)Dq0為1.2，由于反向滑行指數(shù)Dq0 >1，故反向滑始角Φq0 = 239°，因此這時
物料在排料段篩面上會出現(xiàn)反向滑動，且可能出現(xiàn)反向滑動的區(qū)間為φq0~(540°-φq0)，即239°~301°，由于排料段拋擲指數(shù)0.48 < 1，則A無解，故該段篩面上物料顆粒
不能出現(xiàn)拋擲運動，僅能作滑行運動，且作反向滑行運動，設物料對篩面的動摩擦系數(shù)f =tan μ =0.7,則動摩擦角μ =35° ,因而通過計算可得反向滑動角Qtj=Iir，反向滑動系數(shù)為i, = 0.3，物料在篩面排料段反向滑動的理論平均速度為0.01m/s。
[0041]在篩面中間過渡區(qū)間，垂直于篩面方向的振幅是從入料段向排料段遞減，至y方向振幅等于X方向振幅，篩面近似于圓運動。因此，中間段篩面物料顆粒應將從入料段的拋射運動向滑行運動過渡。中間段過渡區(qū)域振幅A=L 5~0.75_，計算可得當篩面垂直方向振幅遞減至A=L 5mm時,拋擲指數(shù)D巾~1.38 > I,名義拋始角％有解，則物料能出現(xiàn)拋擲運動，又I <D + ~ 1.38 < 1.75，故物料處于輕微拋擲運動狀態(tài)。隨著y方向振幅的進一步減小，至y方向振幅剛好等于X方向振幅即A=Imm時,0.92 < I名義拋始角Ψ無解，則物料不能出現(xiàn)拋擲運動。
[0042]中間段垂直于篩面方向振幅A=Imm時，篩面物料已不能作拋擲運動，故選取中間段振幅A=Imm和0.75mm,并將所選參數(shù)ω = 94.2rad/s, α =10°和靜摩擦角μ。= 40° ,計算中間段正向滑行指數(shù)Dktl為分別為1.8和1.4。由A=Imm求出的正向滑行指數(shù)Dktl=L 8，可計算正向滑始角為33.8°，現(xiàn)以動摩擦角μ =35°，計算可得正向滑止角I =220°，正向滑動角Θ k = 186.2。，正向滑動系數(shù)為ik = 0.52，過渡區(qū)域的理論平均速度0.04m/s。
[0043]【具體實施方式】3新型橢圓振動等厚篩樣機研制及最佳工作參數(shù)的優(yōu)化
[0044]為了檢驗所研制新型橢圓等厚篩樣機的工藝性能，確定篩機的最佳工作參數(shù)，為此，根據(jù)《GB/T15716—2005煤用篩分設備工藝性能評定方法》和篩分過程的技術經(jīng)濟指標，選擇篩分效率作為考察指標，通過合理安排篩分試驗來檢驗。試驗因素水平表，如表1所示，其中試驗中，已有σ2 = 21.0mm，試驗指標為篩分效率Π，該值越大越好。
[0045]其中
【權利要求】
1.一種新型橢圓振動等厚篩，采用吊式安裝，包括篩箱、雙軸慣性激振器、彈性元件、傳動機構、吊掛裝置和支架，孔徑為6mm沖孔篩板，所述篩箱入料端由兩根彈簧吊掛在支撐裝置上，排料端由兩根剛性連桿銜接在支撐裝置上，連桿的兩端可活動，所述篩箱篩面傾角為10°，所述激振器采用同步齒輪傳動雙軸慣性激振器，安裝在入料端篩箱附近，電動機通過皮帶驅動激振器產(chǎn)生振動，由于齒輪聯(lián)接的強迫振動機構，使得兩個激振機構保持一個穩(wěn)定的相位差角，從作同步反向轉動。所述篩箱入料端上方安裝給料溜槽，角度為35°~40°，采用薄鐵皮作入料擋板，且豎直擋板側靠近入料端，所述篩箱排料端尾部安裝排料溜槽，并安裝兩根小剛度的水平彈簧，防止驅動裝置在啟動或停機時因共振而產(chǎn)生強烈的搖擺，保證了帶傳動的穩(wěn)定性。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型橢圓振動等厚篩，其特征在于該振動篩沿篩面長度的橢圓振動軌跡從給料端到排料端是逐漸變化的，利用沿篩面長度不同橢圓振動軌跡具有的不同拋射強度來實現(xiàn)等厚篩分。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種新型橢圓振動等厚篩，其特征在于新型橢圓振動等厚篩篩機入料段附近篩面作橢圓運動，橢圓軌跡的長、短軸之比決定了橢圓運動軌跡的形狀，中間過渡區(qū)域篩面運動軌跡由橢圓運動逐漸向圓運動過渡，排料端附近篩面垂直方向振幅趨于零，篩機篩面以較小振幅作近似直線運動，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.根據(jù)權利要求2所述的一種新型橢圓振動等厚篩，其特征在于新型橢圓振動等厚篩各段篩面物料的運動狀態(tài)不同。入料段篩面上的物料顆粒在篩面作中速拋擲運動；中間段過渡區(qū)域篩面物料顆粒在篩面作輕微拋擲運動，并隨著拋擲指數(shù)的減小，逐漸變?yōu)檎蚧羞\動；由于新型橢圓振動等厚篩動摩擦角大于篩面傾角，經(jīng)過一段時間達排料段正向滑動角會等于正向滑止角，正向滑動終止，排料段垂直于篩面方向的振幅極小，此時篩面作反向滑行運動。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種新型橢圓振動等厚篩，其特征在于篩面傾角α=10°，偏心塊Hi1的初相位角為 90°，偏心塊HI2與HI1的初相位差角60°，工作頻率為n=900r/min，即ω = 2 π n/60 ^ 94.2rad/s，入料端入料段振幅為3mm，振動方向角βι = 45° ,入料段拋擲指數(shù)D人為2.02，拋始角％為29.7°，拋離角0d = 255°，拋離系數(shù)id = 0.8，入料段篩面物料的平均速度為0.13m/s。
6.根據(jù)權利要求2所述的一種新型橢圓振動等厚篩，其特征在于排料段振幅為1mm，排料端振動方向角β2 = -31° ,反向滑動指數(shù)DtltlS 1.2,反向滑始角A= 239°，反向滑止角死=350°，反向滑動角Qq=Iir，反向滑動系數(shù)為= 0.3，物料在篩面排料段反向滑動的平均速度為0.01m/s。
7.根據(jù)權利要求2所述的一種新型橢圓振動等厚篩，其特征在于篩面過渡區(qū)域振幅A=L 5~0.75mm,當篩面垂直方向振幅遞減至Α=1.5mm時,拋擲指數(shù)D中=1.38 > I,名義拋始角有解，則物料能出現(xiàn)拋擲運動，又I < D = 1.38 < 1.75，故處于輕微拋擲運動狀態(tài)，振幅A=Imm時，正向滑行指 數(shù)Dk。= 1.8，正向滑始角戎=33.8°，正向滑止角(f>m = 220°，正向滑動角Θ k = 186.2°，正向滑動系數(shù)為ik = 0.52，過渡區(qū)域的平均速度0.04m/s。
8.根據(jù)權利要求5-7所述的一種新型橢圓振動等厚篩，其特征在于偏心塊回轉半徑相等時，主動軸偏心塊厚度σ i = 35.0mm,(從動軸偏心塊厚度σ 2 = 21.0mm,)激振頻率f=13Hz,處理能力Q=24.0kg/2min,即篩機橢圓運動軌跡的長、短軸之比為4:1,篩機振動次數(shù)為780r/min，處理量為5t/(h -m 2)時，篩機的篩分效率最高，用于外在水分為2.10%的煤炭篩分時，效率可達96.8%。
【文檔編號】B07B1/42GK103878118SQ201410151118
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權日:2014年4月15日
【發(fā)明者】張東晨, 陳占, 趙志國, 宋維萍 申請人:安徽理工大學