臥式振動離心機篩籃的改進設計

 張晨

（中國礦業大學應用技術學院，江蘇徐州221008）

    摘要：從改善物料層的形成出發，通過對物料在篩籃上運動的理論分析，得到了一個僅與篩籃形狀相關的使物料在篩籃上形成等厚層的一階非線性微分方程，最后對該方程進行了數值計算，得到了改進后的篩籃母線曲線。

    關鍵詞：篩籃；物料運動分析；改進設計

    中圖分類號：TD455文獻標志碼：A文章編號：1003－0794（2010）04－0008－02

    0·引言

    現用的臥式振動離心機的篩籃形狀為一圓臺筒，在工作狀態下，物料在篩籃內表面形成一薄層，緊貼篩籃由篩籃小端向大端作間歇的正向滑動，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致篩籃所受的彎矩和應力增加，因而加大了對篩籃強度和剛度的要求，這在設計上是一個不利的因素。

    1·篩籃的運動分析

    圖1是臥式振動離心機篩籃運動示意圖。物料作水平振動和繞篩籃中心線旋轉運動。

    另外，篩籃的轉速由主電機的轉速決定，設為ωr，則篩籃回轉引起的離心加速度

    ar=rωr2（3）

    式中r———篩籃的回轉半徑。

    2·物料的運動分析

    （1）物料的受力分析一質量為m的物料顆粒在水平振動和自轉的篩籃內運動，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動狀態而定。物料顆粒m自身的重力遠小于其所受的離心力，此處略去不計，將不影響計算精度。圖2為其受力分析。

    （2）物料的運動分析

    考察式（9）、式（13）、式（14）、式（15）可以發現，Δx由λ、ω、r、ωr、μ0、μ、α7個參數決定，在物料從篩籃小端向大端運動過程中，只有參數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，必須使每個振動周期內物料的滑移位移Δx均相等。在決定Δx的7個參數中，只有隨著r的變化改變α的大小，使兩者對Δx的影響相互抵消，才有可能達到上述條件。而r和α都和篩籃的形狀有關，所以應該從改變篩籃的形狀出發來解決物料層不等厚的問題。

     3·篩籃的改進設計

    依照上述分析結果，假設滿足要求的篩籃母線的形狀如圖3所示。

    式（16）是一個非常復雜的一階非線性方程，只有給出一些假設條件進一步化簡，并借助計算機進行數值計算才能得到其近似解，下面只給出結果。

    4·數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隨篩籃半徑的增大而增大。

    5·結語

    本文從改善物料層的形成出發，通過對物料進行運動分析，求出了一個使物料在篩籃上形成等厚層的方程，為今后對篩籃深入設計計算和改進提供了理論基礎。

    參考文獻：

    ［1］聞邦椿，李以農，張義民，等.振動利用工程［M］.北京：科學出版社，2005.

    ［2］屈維德.機械振動手冊［K］.北京：機械工業出版社，1992.

    ［3］唐委校，黃永強，陳樹勛，等.機械振動理論［M］.北京：機械工業出版社，2000.

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

    作者簡介：張晨（1991-），山西霍州人，現就讀于中國礦業大學應用技術學院礦物加工工程專業.