卧式振动离心机筛篮的改进设计

卧式振动离心机筛篮的改进设计

 张晨

（中国矿业大学应用技术学院，江苏徐州221008）

    摘要：从改善物料层的形成出发，通过对物料在筛篮上运动的理论分析，得到了一个仅与筛篮形状相关的使物料在筛篮上形成等厚层的一阶非线性微分方程，最后对该方程进行了数值计算，得到了改进后的筛篮母线曲线。

    关键词：筛篮；物料运动分析；改进设计

    中图分类号：TD455文献标志码：A文章编号：1003－0794（2010）04－0008－02

    0·引言

    现用的卧式振动离心机的筛篮形状为一圆台筒，在工作状态下，物料在筛篮内表面形成一薄层，紧贴筛篮由筛篮小端向大端作间歇的正向滑动，而物料颗粒所受的离心力也由于离心半径的逐渐增大而不断增大，导致物料层由小端至大端逐渐变厚，形成物料在大端的积聚。筛篮采用的是悬臂式固定，小端固定，大端悬空。物料在大端的积聚导致筛篮所受的弯矩和应力增加，因而加大了对筛篮强度和刚度的要求，这在设计上是一个不利的因素。

    1·筛篮的运动分析

    图1是卧式振动离心机筛篮运动示意图。物料作水平振动和绕筛篮中心线旋转运动。

    另外，筛篮的转速由主电机的转速决定，设为ωr，则筛篮回转引起的离心加速度

    ar=rωr2（3）

    式中r———筛篮的回转半径。

    2·物料的运动分析

    （1）物料的受力分析一质量为m的物料颗粒在水平振动和自转的筛篮内运动，主要受到的力：筛篮径向的离心力Fr＝mωr2r、水平方向的惯性力Fm=mω2λ、竖直方向的自身重力G。而筛篮的支反力Fn和沿筛篮母线方向的摩擦力Ff的大小和方向视物料颗粒的运动状态而定。物料颗粒m自身的重力远小于其所受的离心力，此处略去不计，将不影响计算精度。图2为其受力分析。

    （2）物料的运动分析

    考察式（9）、式（13）、式（14）、式（15）可以发现，Δx由λ、ω、r、ωr、μ0、μ、α7个参数决定，在物料从筛篮小端向大端运动过程中，只有参数r逐渐增大，而r的逐渐增大使得Δx逐渐变小，这正是物料层从筛篮小端到大端逐渐变厚的原因。要想得到接近等厚度的物料层，必须使每个振动周期内物料的滑移位移Δx均相等。在决定Δx的7个参数中，只有随着r的变化改变α的大小，使两者对Δx的影响相互抵消，才有可能达到上述条件。而r和α都和筛篮的形状有关，所以应该从改变筛篮的形状出发来解决物料层不等厚的问题。

     3·筛篮的改进设计

    依照上述分析结果，假设满足要求的筛篮母线的形状如图3所示。

    式（16）是一个非常复杂的一阶非线性方程，只有给出一些假设条件进一步化简，并借助计算机进行数值计算才能得到其近似解，下面只给出结果。

    4·数值求解得出的筛篮大致形状

    从图4可以看出，欲得到等厚的物料层，筛篮母线与其轴线的夹角应随筛篮半径的增大而增大。

    5·结语

    本文从改善物料层的形成出发，通过对物料进行运动分析，求出了一个使物料在筛篮上形成等厚层的方程，为今后对筛篮深入设计计算和改进提供了理论基础。

    参考文献：

    ［1］闻邦椿，李以农，张义民，等.振动利用工程［M］.北京：科学出版社，2005.

    ［2］屈维德.机械振动手册［K］.北京：机械工业出版社，1992.

    ［3］唐委校，黄永强，陈树勋，等.机械振动理论［M］.北京：机械工业出版社，2000.

    ［4］徐金明，张孟喜，丁涛，等.Matlab使用教程［K］.北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2005.

    作者简介：张晨（1991-），山西霍州人，现就读于中国矿业大学应用技术学院矿物加工工程专业.