当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

卧式振动离心机筛篮的改进设计


第 31 卷第 04 期 2010 年 04 月









Coal Mine Machinery

Vol.31No.04 Apr. 2010

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 )



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

Improvement Design of Horizontal Vibrating Centrifuge Basket
ZHANG Chen (Application Technology College of China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China)

Abstract : Seting out from the formation of improvement material layer ,by the theories analysis for the material of basket, got one rank unline differential calculus square distance only about basket shape and make the material formate the layer of equal thick on the basket,at last to this square distance carried on number a calculation, got the improvement female line curve of the basket. Key words: basket; material kinetic analysis; improvement design
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

0

ωr,则筛篮回转引起的离心加速度 ar=rωr2
式中 —— r—筛篮的回转半径。 (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= (3 )

2

物料的运动分析

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。
y α Fmsin α m x Frsin α Fmcos α Fm

S=λsinωt

ωr

图1

筛篮运动示意图

根据有关文献上对卧式振动离心机的运动学 分析可知,筛篮的振动位移 (1 ) S=λsin φ 式中 λ—筛篮沿振动方向(水平方向)的振幅; —— —— φ—筛篮的振动相角,φ=ωt; —— ω—筛篮的振动圆频率; —— t—时间。 筛篮水平振动的速度

Frcos α Fr

图2

物料受力分析

(2)物料的运动分析 首先建立如图 2 中的直角坐标系。 离心机工作 时要求物料只作间歇性的正向滑动, 所以物料只在

x 方向产生位移。 假设物料颗粒对筛篮作相对运动,
其 x 方向的相对位移为 Δx;相对速度为 Δx ;相对加 速度为 Δx 。 这时,物料颗粒 m 在 x 方向上的惯性力 和离心力之和
· · ·

v=S =λωcos (ωt)
筛篮水平振动的加速度

·

a=v =-λω2sin (ωt)

·

(2 )

F=-m(ax+Δx )+Frsin α 8

· ·

(4 )

第 31 卷第 04 期

卧式振动离心机筛篮的改进设计—— —张晨 料层不等厚的问题。

Vol.31No.04

在 y 方向上物料对筛篮的正压力

状有关, 所以应该从改变筛篮的形状出发来解决物 (5 )

Fn=may+Frcos α
式中 —— α—筛篮的半锥角。 筛篮对物料的极限摩擦力 式中
· ·

3
(6 )

F0=-f0Fn —— f0—物料与筛篮间的静摩擦系数。

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。
y

滑动开始的 瞬间,物料对 筛篮的相对 加速度

Δx =0,所以有
(7 ) F+F0=0 将式(1)~ 式(6)代入式(7),得 mω2λcos αsin(ωt)+mωr2rsin α f0(-mω2λsin αsin(ωt)+ (8 ) mωr2rcos α)=0 设物料与筛篮间的静摩擦角为 μ0,则 f0=tan μ0。 将其代入式(8 )并化简,得物料的正向滑始角 2 r (9 ) φk =arcsin[ ω2 r tan (μ0-α)] ωλ
0

r b

α x

图3
·

假想的筛篮母线形状

物料在正向滑动过程中的运动方程为

m(ax+Δx )=Frsin α-f Fn
式中

· ·

—— f—物料对筛篮的动摩擦系数。 将式(5)代入式(10 ),并令 f=tan μ (μ 为动摩 擦
· ·

角),得

mΔx =-mω2λcos αsin(ωt)+mωr2rsin α-tan μ× (-mω2λsin αsin(ωt )+mωr2rcos α) (11) 对式(11)两边积分并化简可得相对速度 · Δx = mλcos(μ-α) [cos φ′k-cos φ-sin φk(φ-φ′k)] (12 ) cos μ 2 r (13) φ=ωt,sin φk=[ ω2 r tan (μ0-α)] ωλ 式中 t′k—正向滑动的开始时刻,此处取 t′k=φk ; —— —— φk—假想正向滑始角。 设 t=t′m 时刻正向滑动结束, 滑止角为 φ′m。 此
0

时,Δx =0,根据式(12 )可得正向滑动结束的条件

·

cos φ′k-cos φ′m-(φ′m-φ′k)sin φk=0 对式(12 )两边积分并化简得 Δx=

乙 Δx dt= ωλcos(μ-α) [sin φ -sin φ + 2πcos μ
·

t′m

t′k

sin 2φ′m-sin 2φ′k ] (15) 2sin φk 考察式(9)、式(13)、式(14)、式(15)可以发现, 由 λ、ω 、r、ωr、 μ0、μ、α 7 个参数决定, 在物料从筛 Δx 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

±

假设图 3 中曲线方程为 r=f (x ),显 然 有 tan α=

r ≥0。 给定 Δx=A,则式(15)可表示为 2 ′ 2 ′ · f(r,r )=A= ωλcos(μ-α) [sin φ′k-sin φ′m+ sin φ m-sin φ k ] 2πcos μ 2sin φk (16) 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。

(10)

4

数值求解得出的筛篮大致形状 取 μ=14° 、 μ0=16.5° 、b=400 mm 、α|b=400=15° ,用数

值方法求解方程(16)的结果如图 4 所示。
1 000 900 800 700 600 500 400 0 500 1 000 1 500 2 000 3 2 1 4

图4

数值计算后筛篮母线形状

1. 用 μ0 代替 μ 时的计算结果 2. 用 μ 代替 μ0 的计算结果 3. 对曲
线 1 和曲线 2 进行二次插值计算结果 4. 原来筛篮母线形状

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。

(14)

5

结语 本文从改善物料层的形成出发, 通过对物料进

′ k

′ m

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 .

责任编辑:王海英

收稿日期:2009-11-12

9


相关文章:
离心机在洗煤厂的使用情况及故障排除
设计主要通过对洗选中心部分洗煤厂的离心机进行 现场检修,以及检修笔记、使用、...(卧式振动卸料离心机筛篮工作剖面图) 1.2.2 立式刮刀卸料离心机 利用差速器使得...
卧式离心脱水机动态特性的研究
1.2 工作原理 电机启动后由皮带轮带动主轴旋转,筛篮也随主轴旋转,物料从 入...脱水机的设计及制造提供了理论依据,将有利 于国内卧式振动离心机的进一步改进。 ...
离心机下增加高频筛改造实践
离心机下增设高频筛改造实践(平遥一矿焦化公司 120 万吨重介选煤车间 郭生仁 常天山 范培峰) 摘要:介绍了 120 万吨重介选煤车间卧式振动离心机,由于筛篮 与机...
表面工程Microsoft Office Word 文档
卧式振动卸料离心机的筛篮直径 1000mm , 处理能 力...汰机单机自动化和浮选自动化还需进一步改进 , 特别...对于提高我 国选煤设备的设计制造水平起到了很大的推动...
离心机
关键词:离心脱水机 编程 PLC 汾矿集团洗煤厂是年设计能力 400 万吨的大型中央...根据筛篮在离心机内的形式,分为卧式振 动离心机和立式振动离心机两种。本系统...
国内外选煤技术与装备现状及发展趋势
电磁 振动力设计了各种振动筛分机;在制造材料方面,...上做了不少改进, 其发展方向是加大筛篮直 径,...在国外,3CMI 公司生产的 VM 系列卧式振动离心机、...
如何提高天马振动卸料离心机检修效率
振动卸料离心机结构主要由四部分组成:筛篮组件、回转系统、振动系统、 润滑系统。...发现不断改进和优化拆卸卧式振动 卸料离心机专用工具,能够缩短离心机检修时间,提高...
离心机
HSG1400 卧式振动离心机故障分析与处理杜 杰 (淮南矿业集团张集矿选煤二厂,安徽...筛篮转速 振动器正常工作速度的范围 公称振幅 减振装置的调整(毫米) 2 离心机...
LLL型煤泥离心机在顺和选煤厂的实践应用
离心脱水机按筛篮安装方式可分为立式和卧式。顺和...少, 将大大影响物料脱水,同时可能使离心机产生振动...入料有预旋转等保证脱水效果,是优化设计立式刮刀...
检修_图文
2.5 离心机 122 126 130 134 146 151 161 167 173 179 186 193 196 146 更换卧式振动电机振动卸料离心机筛篮标准作业流程 ... 更换卧式振动卸料离心机缓冲套标...
更多相关标签:
卧式振动离心机 | 离心机筛篮 | 卧式螺旋卸料离心机 | 二手卧式螺旋离心机 | 卧式螺旋离心机 | 卧式螺旋430离心机 | 卧式螺旋沉降离心机 | 卧式刮刀离心机 |