臥式振動(dòng)離心機(jī)篩籃的改進(jìn)設(shè)計(jì)

 張晨

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州221008）

    摘要：從改善物料層的形成出發(fā)，通過(guò)對(duì)物料在篩籃上運(yùn)動(dòng)的理論分析，得到了一個(gè)僅與篩籃形狀相關(guān)的使物料在篩籃上形成等厚層的一階非線性微分方程，最后對(duì)該方程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，得到了改進(jìn)后的篩籃母線曲線。

    關(guān)鍵詞：篩籃；物料運(yùn)動(dòng)分析；改進(jìn)設(shè)計(jì)

    中圖分類(lèi)號(hào)：TD455文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1003－0794（2010）04－0008－02

    0·引言

    現(xiàn)用的臥式振動(dòng)離心機(jī)的篩籃形狀為一圓臺(tái)筒，在工作狀態(tài)下，物料在篩籃內(nèi)表面形成一薄層，緊貼篩籃由篩籃小端向大端作間歇的正向滑動(dòng)，而物料顆粒所受的離心力也由于離心半徑的逐漸增大而不斷增大，導(dǎo)致物料層由小端至大端逐漸變厚，形成物料在大端的積聚。篩籃采用的是懸臂式固定，小端固定，大端懸空。物料在大端的積聚導(dǎo)致篩籃所受的彎矩和應(yīng)力增加，因而加大了對(duì)篩籃強(qiáng)度和剛度的要求，這在設(shè)計(jì)上是一個(gè)不利的因素。

    1·篩籃的運(yùn)動(dòng)分析

    圖1是臥式振動(dòng)離心機(jī)篩籃運(yùn)動(dòng)示意圖。物料作水平振動(dòng)和繞篩籃中心線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

    另外，篩籃的轉(zhuǎn)速由主電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，設(shè)為ωr，則篩籃回轉(zhuǎn)引起的離心加速度

    ar=rωr2（3）

    式中r———篩籃的回轉(zhuǎn)半徑。

    2·物料的運(yùn)動(dòng)分析

    （1）物料的受力分析一質(zhì)量為m的物料顆粒在水平振動(dòng)和自轉(zhuǎn)的篩籃內(nèi)運(yùn)動(dòng)，主要受到的力：篩籃徑向的離心力Fr＝mωr2r、水平方向的慣性力Fm=mω2λ、豎直方向的自身重力G。而篩籃的支反力Fn和沿篩籃母線方向的摩擦力Ff的大小和方向視物料顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而定。物料顆粒m自身的重力遠(yuǎn)小于其所受的離心力，此處略去不計(jì)，將不影響計(jì)算精度。圖2為其受力分析。

    （2）物料的運(yùn)動(dòng)分析

    考察式（9）、式（13）、式（14）、式（15）可以發(fā)現(xiàn)，Δx由λ、ω、r、ωr、μ0、μ、α7個(gè)參數(shù)決定，在物料從篩籃小端向大端運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只有參數(shù)r逐漸增大，而r的逐漸增大使得Δx逐漸變小，這正是物料層從篩籃小端到大端逐漸變厚的原因。要想得到接近等厚度的物料層，必須使每個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)物料的滑移位移Δx均相等。在決定Δx的7個(gè)參數(shù)中，只有隨著r的變化改變α的大小，使兩者對(duì)Δx的影響相互抵消，才有可能達(dá)到上述條件。而r和α都和篩籃的形狀有關(guān)，所以應(yīng)該從改變篩籃的形狀出發(fā)來(lái)解決物料層不等厚的問(wèn)題。

     3·篩籃的改進(jìn)設(shè)計(jì)

    依照上述分析結(jié)果，假設(shè)滿足要求的篩籃母線的形狀如圖3所示。

    式（16）是一個(gè)非常復(fù)雜的一階非線性方程，只有給出一些假設(shè)條件進(jìn)一步化簡(jiǎn)，并借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算才能得到其近似解，下面只給出結(jié)果。

    4·數(shù)值求解得出的篩籃大致形狀

    從圖4可以看出，欲得到等厚的物料層，篩籃母線與其軸線的夾角應(yīng)隨篩籃半徑的增大而增大。

    5·結(jié)語(yǔ)

    本文從改善物料層的形成出發(fā)，通過(guò)對(duì)物料進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，求出了一個(gè)使物料在篩籃上形成等厚層的方程，為今后對(duì)篩籃深入設(shè)計(jì)計(jì)算和改進(jìn)提供了理論基礎(chǔ)。

    參考文獻(xiàn)：

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    ［3］唐委校，黃永強(qiáng)，陳樹(shù)勛，等.機(jī)械振動(dòng)理論［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

    ［4］徐金明，張孟喜，丁濤，等.Matlab使用教程［K］.北京：清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社，2005.

    作者簡(jiǎn)介：張晨（1991-），山西霍州人，現(xiàn)就讀于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院礦物加工工程專(zhuān)業(yè).