当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

振动筛筛分性能的影响因素及分析


第 26 卷第 1 期 2003年1月

河北农业大学学报
JOURNAL OF AGRICULTURAL UNIVERSITY OF HEBEI

振动筛是农业机械中重要的分离装置 , 它筛分性能的好坏直接影响筛分的工作效果 。近几年来 , 关 于振动筛的研究仅局限于对谷粒在筛面上的运动状态进行分析及其计算机模拟 , 而对谷粒在

筛面上的穿 透性能的研究尚处于起步阶段 。因此 , 从运动参数和结构参数两方面着手 , 分析影响振动筛筛分能力的 主要因素 , 对进一步优化筛分机构 , 改善振动筛筛分性能有重要意义[1 - 4 ] 。

1  运动参数对筛分性能的影响及分析
111  振动频率

振动筛振动频率选择不同 , 将影响质点通过筛子的能力 。质点在筛上有多种运动 , 但是在筛子筛选 时 , 质点在筛面上连续滑动是最有效的运动形式 。在测定质点 ( 小于筛孔尺寸的质点) 穿过筛孔的速度 时 , 假定质点是扁长形球体 , 并且其长轴平行于筛子运动平面 ( 只有椭圆形或扁长形两种形状可以假定 为扁长形的球体) 。扁长形球体在筛面上排列方向与振动频率和振幅有关 。 长轴将平行于振动平面 ; 当谷粒盘振动频率小于质点自然振动频率时 , 质点的长轴将垂直于振动平面 , 如图 1 所示 ( 垂直方向近似为圆形 , 水平方向近似为椭圆形) 。

11111   振动频率对质点排列方向的影响   当谷粒盘振动频率大于扁长形质点的自然振动频率时 , 质点的
收稿日期 : 2002 - 07 - 09 作者简介 : 贾晶霞 (1977 - ) , 女 , 河北省武安市人 , 硕士研究生 , 从事农业机械设计 (CAD) 及自动化的研究 .

  文章编号 :100021573 (2003) 0120066204
动筛的设计和改进 。 关 键

振动筛筛分性能的影响因素及分析
贾晶霞1 , 刘俊峰1 , 杨   1 , 冯晓静1 , 张宝民2 欣

(1. 河北农业大学 机电工程学院 , 河北 保定   071001 ; 2. 河北省开平水务局 , 河北 唐山   063000)

摘要 : 针对连续滑动质点 , 从运动参数和结构参数两方面分析了影响振动筛筛分能力的主要因素 , 考虑了 振动频率 、振幅 、筛子倾角和吊杆角度以及质点在筛面上的排列方向的综合影响 , 可用于谷粒清选机上振 词 : 振动筛 ; 排列方向 ; 极限速度 ; 筛孔尺寸

中图分类号 : TS 23    文献标识码 : A

The analysis on the influence factors of vibrating sieve property

Abstract : This paper analyzes the influence factors of vibrating sieve’ property from the movement and s

construction parameters in accordance with continuous gliding particle. It considers the composite effect of

vibrating frequency , amplitude , sieve obliquity , boom angle and the arraying direction of the particles Key words : vibrating sieve ; arraying direction ; ultimate velocity ; sieve pore

on the sieve. It can be used to design and improve the vibrating sieve on corn cleaning machines.

J IA Jing2xia 1 , LIU J un2feng1 , Y G Xin1 , FEN G Xiao2jing1 , ZHAN G Bao2min2 AN
(1. College of Mechanical and Electrical Engineering , Agricultural University of Hebei , Baoding 071001 , China ; 2. Kaiping Bureau Office of Water Business , Tangshan 063000 , China)

Vol126 No11 J a n. 2 0 0 3

第 1 期           贾晶霞等 : 振动筛筛分性能的影响因素及分析      
11112   振动频率对质点所受摩擦力方向的

87

影响  扁长形球体质点以振动盘相同的频 率振动 , 质点和谷粒盘之间的摩擦力方向 取决于谷粒盘振动频率是大于还是小于质 点的自然振动频率 。当谷粒盘振动频率小 于质点自然振动频率时 , 摩擦力方向使质 点朝着垂直于谷粒盘运动方向的位置转 动 。当质点转动时 , 摩擦力分力使质点振 动变小 , 从而力臂减小 。扁长形球状质点 最后将稳定在这样的位置上 , 摩擦力将使 物体围绕它的长轴旋转 , 如球体在振动盘 上旋转一样 。

图1  球体在振动筛上的排列方式
Fig. 1  The arraying pattern of sphere on the vibrating sieve

当谷粒盘振动频率大于质点自然振动频率时 , 摩擦力方向和上面所述方向相反 , 其结果质点以相反 方向旋转 。在水平面内的转动动量能使长轴平行于振动方向移动一个距离 。下一个行程的摩擦力通常使 质点按图 2 所述的相反方向旋转 。围绕短轴向后和向前旋转通常随时间而减弱 。随着质点稳定在平行位 置上 , 摩擦力不再使质点围绕它的长轴旋转 , 而是围绕它的垂直 ( 短) 轴以谷粒盘的频率振动 ( 图 2) 。 小谷粒的自然振动频率 高 , 但振幅小 , 因此观察自然 振动频率较困难 。具有长短轴 的扁长形球体 ( mm) 的自然 振动频率 ( Hz ) 可用下 式 计 算 [5 ] :
f = 5 g ( a / b - 1) [ b ( a / b + 6)
2 2 1/ 2 2 2 1/ 2

/

π ]/ 2 ( 1)

图2  振动筛面扁长籽粒定向受力分析
Fig. 2  The directional analysis about prolate seeds’ power

112   振幅的影响

然振动频率大小的改变 , 使得它和振动频率的大小关系发生 变化 , 从而间接影响谷粒在筛面上的排列方向和所受的摩擦 力方向 。 113   极限速度 筛面上的谷粒有一个极限速度 , 如果超过极限速度 , 将 减少或限制谷粒通过筛孔的机会 。这个极限速度的计算 , 可 以通过解二次方程式求质点通过筛孔落下时间 , 然后用另一 个公式求出速度 [5 ] 。公式为 ( 见图 3) : t 2 + ( 2 Vt sin Ψ/ g ) - 2 [ ( d - r) sin Ψ + rcosΨ ] / g = 0 ( 2) ( 3) V = [ d - r ( 1 + tgΨ) ]/ t

式中 : a 为长轴的长度 ; b 为 短轴的长度 ; g 为重力加速度 。 为了检验这个公式 , 制造了一个扁长形球体 , 其长轴为 30 mm , 短轴为 13 mm 。从公式 ( 1) 还可以 看出 , 频率和质量无关 , 即与扁长形球体的密度没有关系 。从公式 ( 1 ) 可以求出自然振动频率为 611
Hz 。在这样低的频率时 , 不同的人观察到的频率数值不同 。由于谷粒的厚度和宽度不同 , 因而出现了最

大值和最小值 。平均的频率分布也是依据谷粒长度 、宽度和厚度而异 。 阻尼是振动筛振幅的函数 。 阻尼减小了自然振动频率 。自

图3  质点穿过筛孔的能力

Fig. 3   The penetrating property of particaes
注 : r 为谷粒垂直边界到中心尺寸的平均值 .

式中 : t 为时间 ; V 为在筛上平面内的速度 ; g 为重力加速度 ; d 为筛孔长度 ; r 为质点的尺寸 ; Ψ 为 筛子的倾角 。 如果筛子倾角很小 , ( sinΨ = 0 , cosΨ = 1) , 公式 ( 2) 能简化为 :

                 北 农 业 大 学 学 报                 26 卷 河 第 88
t = 2 r/ g
2

公式 ( 3) 变为 :
1/ 2 V = ( d - r) ( g/ 2 r)

( 4)

2  结构参数对筛分性能的影响及分析
211   振动机构类型 212   筛孔的直径

筛子或谷粒盘的振动 , 通常是由某种类型的曲柄滑块机构 带动的 [6 ] 。这个机构可以分成 2 种类型 ( 图 4) 。在曲柄位于中 途位置时 , 筛子铰接点中心和曲柄中心的连线与筛子吊杆之间 的夹角为直角时为 A 型 , 否则为 B 型 。如果连杆和吊杆的长度 足够长 , 筛子的运动可以假设为简谐运动 , 所以 A 型和 B 型的 谷粒盘速度能够分别用下面式子求出 : α X = - ω sin (ω ) cos (φ + Ψ) t
. .

( 5) ( 6)
图4  曲柄滑块机构 ( 上 : A 型 、下 : B 型)

α X = - ω sin (ω ) cos (φ + Ψ) / cosφ t

Fig. 4  The structure of crank and slipper    在这二公式中的自变量表示在图 4 中 。 ( upper : type A , below : type B) 利用力的平衡 , 能求出质点的加速度 。如果谷粒盘倾角和 吊杆角度为零 , 质点加速度只是由于质点和振动筛之间的摩擦力而产生 , 其加速度方向取决于振动筛和 质点的相对速度方向 , 或者指向右边或者指向左边 。

在这个例子中 , 只要筛子一振动 , 质点就向前 、向后运动 , 所有小于筛孔尺寸的质点都将通过筛孔 漏下 , 而大于筛孔的质点不能被排出筛外 。为了连续不断地筛选 , 必须将大于筛孔的质点输送出筛外 。 筛子的倾角和吊杆的角度或这两者都是需要的 。 位于倾斜筛面或谷粒盘上的质点加速度 , 可以利用力的平衡 , 用上面所指出的积分法和质点速度从 图 5 中求出 。对于 A 型曲柄滑块机构 , 质点沿谷粒盘的速度由下式求出[5 ] :
) ) X = [ - f (θ - μgt cosΨ ] + [ f (θ + μgt cosΨ ] + etc ) ω 式中 : f (θ = μαsin (ω ) sin (φ + Ψ) t
.

( 7)

频率 : f = 8 Hz , 振幅 : A = 10 mm , 振动筛倾角 ψ= 12° 吊杆角度 : φ = 0° ,

图5  振动筛和质点速度 ( 前 9 T 内)

Fig. 5  Vibrating sieve and particle’velocity ( In the nineth period )

筛孔的大小影响质点的充入性能和通过性 , 筛孔直径偏大 , 易使垂直于筛面振动的大于筛孔尺寸的

质点从筛孔漏下 , 反之 , 减少了符合尺寸要求的质点的过筛机率 , 在已知极限速度的情况下 , 则筛孔尺 寸可用下式求出 :
d = r + V ( 2 r/ g )
1/ 2

( 8)

   应当指出 , 当质点尺寸等于筛孔尺寸时 , 近似的极限速度不等于零 。这是由于假定质点开始自由下

落时 , 所处的位置如图 3 所示而引起的[5 ] 。 筛子倾角和吊杆角度 , 控制了筛选的工作时间 。为了能连续地进行筛选 , 把大于筛孔尺寸的质点排

213   筛子的倾角和吊杆角度

第 1 期           贾晶霞等 : 振动筛筛分性能的影响因素及分析       出筛外 , 必须合理选择筛子的倾角和吊杆角度 。

89

3  结果与分析
图 5 是曲柄周期在 9 T 内质点和振动筛的速度情况 。由图可知 , 在最初几个周期中 , 每个周期的平 均速度从零开始沿着振动筛向下方向增加 , 大致到第 5 个周期接近于常数 。图 6 是曲柄周期 T 为 6 到 9 时 , 质点和振动筛的速度 , 频率和振幅均未改变 , 吊杆角度 φ 为 5° 振动筛倾角 ψ 分别为 6° 12° 18° ; 、 和 是将时间间隔加以调整 , 以便质点向左沿筛面向下的速度变化等于质点向右沿筛面向上的速度变化 。图 ψ 6 同样表明 ,当 μ = tg (ψ) 时 ,沿谷粒盘向上和向下的速度是不能相等的 ,质点将以 g sin ( ) 的比值沿筛面向 下加速运动 。从图 6 也明显看出 , 沿筛面向下不是等加速度运动的质点 , 其最大加速度近似等于振动筛 的最大速度 , 所以 , 振动筛速度越高 , 质点平均速度也越高 。

图6  曲柄周期为 6 T 到 9 T 时振动筛和质点速度
Fig. 6  Vibrating sieve and particle’velocity in the periods from six to nine

4  结论
1) 计算振动筛上质点平均速度的能力对设计谷粒清选机振动筛非常有用 。振动频率 、振幅范围或

这两者在设计和制造样机之前可以预先确定 。使用者可以采用改变频率 、振幅和筛子角度的方法来改变 速度 , 从而改善筛分性能 。 2) 控制扁长形球体状谷粒在筛面上排列方向 , 可以提高它从较圆的球状物体中的分离精度 。这样 谷粒清选机可以有一个上筛 , 以不同于下筛的频率振动 。阻尼影响谷粒的自然振动频率 , 并限制自然频 率计算的有效性 。因此 , 表明有必要作某些辅助实验工作 。 3) 振动机构的类型和尺寸 , 也是影响振动筛分性能的主要因素[7 ] 。 4) 使用快速返回筛子或空间机构传动 , 是改进谷粒清选机最有效的途径 , 它为得到较高的质点速 度提供了一种手段 , 并且质点通过筛孔的机率减小得比较少 , 所以也提高了生产率 。 参考文献 :
[1 ] 李建平 ,沈均仁 ,等 1 物料在抖动输送板上运动的计算机模拟与试验研究 [J ] . 农业机械学报 ,1998 ,29 (3) :95 - 98. [2 ] 闸建文 ,何芳 ,等 . 利用扩孔筛分提高物料筛分效率 [J ] . 农业工程学报 ,1999 ,15 (3) :172 - 175. 98. [4 ] 计时鸣 ,张立彬 ,王列鑫 . 物料在分选过程中的模式识别技术与智能化 [J ] . 农业工程学报 ,1998 ,29 (3) :95 - 98 52 - 61. [6 ] 南京农业大学 . 农业机械学 ( 上册) [M] . 北京 : 中国农业出版社 ,1996. 101 - 103. [7 ] 赵匀 ,叶海建 . 农业机械计算机辅助分析和设计 [M] . 北京 : 清华大学出版社 , 1998. 40 - 50.

[3 ] 李建平 ,赵匀 ,等 . 振动输送板上物料移动速度和位移的计算机模拟与试验验证 [J ] . 农业工程学报 ,1998 ,14 ( 1 ) :95 -

[5 ] H? 哈利环 . 质点纯滑动时筛子的振动和筛孔尺寸 [A ] . 中国农业机械学会 1980 年学术年会国外学者论文集 [ C] . 1980. P

( 编辑 : 祁振声)


相关文章:
振动筛的分类及性能
的相位角,可改 变物料在筛面上的运动轨迹.可以对物料进行精筛分、概率筛分等...影响振动筛性能的因素与... 5页 免费 毕业设计分级振动筛 暂无评价 16页 免费...
影响振动筛及各种筛分过程的主要因素
影响振动筛及各种筛分过程的主要因素筛分过程的技术...当物料的湿度较大时,一般来说筛 分效率都会降低。...2014教师资格材料分析辅... 2014小学教师资格考试《...
影响振动筛性能的因素与提高其效率的措施
文章首先阐述了钻井液的固相控制及其对结并振动筛的要 求,其次,分析影响振动筛性能的主要因素。最后,就如何提高振动 今日推荐 68份文档 ...
浅析振动筛筛分过程的不利因素
浅析振动筛筛分过程的不利因素 摘要:在粮食、化工、冶金等行业中振动筛起着非常重要的作用,而且是最 常用的一种筛选工具, 主要从事物料的粗选和细选分级过程,...
影响振动筛筛分效率的因素有哪些
影响振动筛筛分效率的因素有哪些振动筛筛分是矿山石料生产中不可缺少的一个环节, 振动筛的筛分效率直接影响整条破 碎生产线的产能。 如果振动筛不能有效筛分物料...
1影响振动筛的筛分因素
影响振动筛性能的因素与... 5页 免费 振动筛设备简介资料 8页 免费 滚筒筛分机...三、生产条件的影响 当筛子的负荷较大时,筛 分效率低。 在很大程度上圆振动...
振动筛筛分精度达不到原因分析
振动筛筛分精度达不到原因分析 关于振动筛筛分精度达不到客户要求的原因, 大汉机械厂工 程师根据多年的经验解答如下: 1.筛网的筛孔堵塞 (要增加防堵塞装置) ...
影响圆振动筛筛分效率的三大因素分析
影响振动筛筛分效率的三大因素分析圆振动筛运动轨迹为圆, 采用电机直接拖动振幅...这些原因使筛分过程进行较难,并将大大降低筛 分效率。 所以筛分这类的物料, ...
振动筛配件品质对振动筛筛分效率影响因素分析
新乡市广建机械有限公司 网址:www.gjjx88.com 振动筛配件品质对振动筛筛分效率影响因素分析 1.使用不同的材质生产的振动筛板,筛网对各种物料的筛分效率有很大的...
对振动筛及各种筛分机械过程产生不良影响的主要因素
振动筛及各种筛分机械过程产生不良影响的主要因素...当物料的湿度较大时,一般来说筛 分效率都会降低。...2014教师资格材料分析辅... 2014小学教师资格考试《...
更多相关标签:
唐氏筛查影响因素 | 分子筛吸水影响因素 | 影响筛分的因素 | 唐氏筛查指标影响因素 | 影响cpu性能的因素 | 影响数据库性能的因素 | 影响服务器性能的因素 | 影响系统性能的因素 |