畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書煤粉制樣篩分裝置設(shè)計(jì)及粒徑分級研究

1、<p>　　煤粉制樣篩分裝置設(shè)計(jì)及粒徑分級研究</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，在煤炭加工行業(yè)上，對煤的粒度分級有了更高的要求，煤炭篩分分級技術(shù)發(fā)展起來。振動(dòng)篩以其篩分效率高，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低等優(yōu)勢，在所有篩分設(shè)備中，占有絕對優(yōu)勢。振動(dòng)篩篩分的機(jī)理研究是振動(dòng)篩設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),高的篩分效率和大的處理量一直是

2、篩分作業(yè)追求的目標(biāo)。因此振動(dòng)篩的篩分效率的研究和優(yōu)化對篩分機(jī)的設(shè)計(jì)有重要的意義。計(jì)算機(jī)的模擬及軟件的分析已成為研究篩分機(jī)的重要手段。本文首先對物料的篩分過程進(jìn)行了研究，接著又進(jìn)行了煤用篩分機(jī)的工藝學(xué)參數(shù)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)和篩面結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算，然后又總結(jié)了篩面長度與篩分效率的一般性關(guān)系，本文還分析了不同條件下顆粒的分層與透篩之間的關(guān)系，對粒徑分級進(jìn)行了研究，最后建立起振動(dòng)篩的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了篩分效率優(yōu)化。另外，運(yùn)用SolidWorks

3、軟件進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，又運(yùn)用SolidWorks Simulation模塊對篩分機(jī)的關(guān)鍵部件進(jìn)行了有限元分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞：煤用篩分機(jī)，粒徑分級，數(shù)學(xué)模型，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有限元分析</p><p>　　Coal screening device design and size classification research </p><p><

4、b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of productive forces, in the coal industry, there are more requirements on the size grading of coal, coal classification technology developed. Vibratin

5、g screen with its high efficiency, simple structure, reliable work, low cost etc, in all screening equipment, have absolute advantage. Study on the mechanism of vibration sieve screening is the basis of vibrating screen

6、design, high screening efficiency and high throughput screening has been the pursuit of the goal. Therefore </p><p>　　Keywords: coal particle size grading, screening machine, mathematical model, structure de

7、sign, finite element analysis</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1引言1</b></p><p>　　1.1 課題的工程背景及意義1</p><p>　　1.1.1 篩分機(jī)研究的工程背景1</p><p&

8、gt;　　1.1.2 本課題研究的意義1</p><p>　　1.2國內(nèi)篩分機(jī)的發(fā)展研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.2.1 篩分機(jī)的理論現(xiàn)狀來2</p><p>　　1.2.2 篩分機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.3 篩分機(jī)的制造現(xiàn)狀3</p><p>　　1.2.4 篩分機(jī)的發(fā)展趨

9、勢4</p><p>　　1.3 本文的主要研究內(nèi)容和研究手段5</p><p>　　1.4 SolidWorks軟件簡介5</p><p>　　1.5 課題研究設(shè)計(jì)流程圖5</p><p>　　2 篩分過程及振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)原理分析7</p><p>　　2.1 篩分過程7</p><p&

10、gt;　　2.1.1 篩分的基本原理7</p><p>　　2.1.2 篩分效果的評定7</p><p>　　2.1.3 影響篩分過程的因素9</p><p>　　2.2 篩分機(jī)械的工作原理10</p><p>　　2.3 煤用篩分機(jī)的結(jié)構(gòu)組成11</p><p>　　3 煤用篩分機(jī)主要參數(shù)的確定12<

11、;/p><p>　　3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的確定12</p><p>　　3.1.1 篩面傾角12</p><p>　　3.1.2 振動(dòng)方向角12</p><p>　　3.1.3 振動(dòng)強(qiáng)度12</p><p>　　3.1.4 拋射強(qiáng)度13</p><p>　　3.1.5 篩面振幅13<

12、/p><p>　　3.1.6 篩面振次13</p><p>　　3.2 篩面的結(jié)構(gòu)參數(shù)13</p><p>　　3.2.1 篩孔大小、形狀和開孔率13</p><p>　　3.2.2 篩面寬度和長度14</p><p>　　3.2.3 篩絲直徑14</p><p>　　3.3 動(dòng)力學(xué)分析及

13、參數(shù)計(jì)算14</p><p>　　3.3.1 動(dòng)力學(xué)分析14</p><p>　　3.3.2 參振質(zhì)量17</p><p>　　3.3.3 彈簧剛度17</p><p>　　3.3.4 振動(dòng)電機(jī)19</p><p>　　3.4.5 生產(chǎn)能力20</p><p>　　4 篩面上物料的運(yùn)

14、動(dòng)與粒徑分級研究21</p><p>　　4.1 離散單元法21</p><p>　　4.1.1 離散單元法的基本思想21</p><p>　　4.1.2 離散單元法的計(jì)算機(jī)求解21</p><p>　　4.2 透篩概率理論21</p><p>　　4.2.1 物料粒級的確定21</p>&l

15、t;p>　　4.2.2 單顆粒透篩概率理論21</p><p>　　4.2.3 粒群透篩概率理論22</p><p>　　4.3 不同參數(shù)下篩面長度與篩分效率的關(guān)系23</p><p>　　4.3.1 篩面長度與篩分效率的關(guān)系23</p><p>　　4.3.2 各類參數(shù)下篩分效率的函數(shù)模型24</p><

16、p>　　4.4 顆粒的分層與透篩24</p><p>　　4.4.1 分層與透篩現(xiàn)象24</p><p>　　4.4.2 粒徑的大小對分層與透篩的影響25</p><p>　　4.4.3 分層與透篩速率的定義25</p><p>　　4.4.4 不同參數(shù)與分層透篩速率的關(guān)系26</p><p>　　4.

17、4.5 篩面結(jié)構(gòu)與分層透篩速率的關(guān)系26</p><p>　　5 篩分機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立與篩分效率的優(yōu)化27</p><p>　　5.1 篩分?jǐn)?shù)學(xué)模型的分類27</p><p>　　5.2 篩分?jǐn)?shù)學(xué)模型的建立27</p><p>　　5.3 篩分機(jī)綜合效率的優(yōu)化29</p><p>　　6 對振動(dòng)篩進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)

18、設(shè)計(jì)與關(guān)鍵部件的有限元分析34</p><p>　　6.1 SolidWorks軟件對振動(dòng)篩進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34</p><p>　　6.1.1關(guān)鍵部件的實(shí)體建模34</p><p>　　6.1.2 裝配建模40</p><p>　　6.2 篩分機(jī)關(guān)鍵器件的有限元分析41</p><p>　　6.2.1 So

19、lidWorks Simulation模塊簡介41</p><p>　　6.2.2 橡膠彈簧的有限元分析42</p><p>　　6.2.3 橫梁的有限元分析45</p><p>　　6.2.4 篩箱的有限元分析47</p><p><b>　　7 總結(jié)50</b></p><p>&l

20、t;b>　　參考文獻(xiàn)51</b></p><p><b>　　致謝54</b></p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　1.1 課題的工程背景及意義</p><p>　　1.1.1 篩分機(jī)研究的工程背景</p><p>　　篩分作

21、業(yè)是將松散的混合物料通過單層或多層篩面的篩孔，按照粒度將其分成兩種或若干種不同粒級產(chǎn)品的過程。從煤炭加工行業(yè)來說，早在16世紀(jì)中葉，英國就有關(guān)于煤炭篩分的相關(guān)文獻(xiàn)。到19世紀(jì)下半葉，為了適應(yīng)市場的需求，對商品煤的粒度分級有了更高的要求，因此煤炭篩分分級盛行起來。20世紀(jì)40年代出現(xiàn)了振動(dòng)篩，標(biāo)志著現(xiàn)代篩分技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段[1]。已廣泛運(yùn)用于采礦、冶金、煤炭、石油化工、水利電力、輕工、建筑、交通運(yùn)輸和鐵道等工業(yè)部門中,以完成不同

22、的工藝過程[2]。</p><p>　　振動(dòng)篩以其篩分效率高，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低等優(yōu)勢，在所有篩分設(shè)備中，占有絕對優(yōu)勢。篩分技術(shù)的發(fā)展都是依賴于篩分理論的發(fā)展。對振動(dòng)篩來說，篩分過程是以概率論的原理為基礎(chǔ)的, 顆粒物料的透篩概率理論實(shí)質(zhì)上就是篩分的基本原理。20世紀(jì)50年代，首先由瑞典的學(xué)者F.Mogensen提出了概率篩分理論，隨后聞邦椿、C.W.Schultz、R.B.Tippin等又深入的研究了概率

23、篩分理論，擴(kuò)大了概率篩分設(shè)備的應(yīng)用范圍[3]。在此基礎(chǔ)上，國外采用了先進(jìn)的技術(shù)，生產(chǎn)出了性能優(yōu)良的篩分機(jī)械[4]。在我國，振動(dòng)篩分級理論研究方面，國內(nèi)與國外差距不大, 水平相當(dāng),但在制造方面, 國內(nèi)和國外有較大差距，主要表現(xiàn)在：強(qiáng)度低、壽命短、噪聲大、隔振差、軸承溫升大，制造比較粗糙等，很多方面還有待于提高[5]。</p><p>　　煤炭企業(yè)根據(jù)原煤質(zhì)量分別進(jìn)行洗選和篩選,按質(zhì)量和粒級出多種產(chǎn)品供應(yīng)用戶是急待解

24、決的問題。目前各工業(yè)部門對煤炭的粒級需要是[6]:</p><p>　?。?）中塊(25-50mm)供化肥、機(jī)車、鏈條式鍋爐、魯奇爐發(fā)生煤氣用；</p><p>　　（2）小塊(13-25mm)供機(jī)車、鏈條式鍋爐；</p><p>　?。?）粒煤(6-13mm)供機(jī)車、鏈條式鍋爐；</p><p>　　（4）粉煤(-6mm)供噴粉鍋爐、沸騰床

25、層鍋爐以及民用蜂窩煤和煤球。</p><p>　　1.1.2 本課題研究的意義</p><p>　　全球每年都有數(shù)百億噸的粒狀物料要經(jīng)過篩分處理。僅在我國，每年經(jīng)過篩分作業(yè)處理的煤炭就有十幾億噸。振動(dòng)篩之前的機(jī)型因不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，已逐漸被淘汰，振動(dòng)篩憑借其較高的篩分效率和較大的生產(chǎn)能力被廣泛使用，并得到了迅速發(fā)展。振動(dòng)篩在篩分行業(yè)占絕對優(yōu)勢，但它實(shí)際生產(chǎn)過程中同時(shí)受到激振力、物料反

26、作用力以及隔振系統(tǒng)反作用力的影響，主要結(jié)構(gòu)的零部件長時(shí)間承受著惡劣的交變載荷。通過對篩分過程進(jìn)行深入的理論研究，以此為基礎(chǔ)確定篩分機(jī)的最佳運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，尋找提高振動(dòng)篩使用壽命和工作穩(wěn)定性的措施，使用更合適的分析方法和分析手段對振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行基于動(dòng)力學(xué)特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)[7]。從而提高篩分效率，降低能耗，延長篩分機(jī)，使用壽命，促進(jìn)篩分機(jī)械設(shè)計(jì)的改進(jìn)、優(yōu)化及新型篩分機(jī)械的研制。因此對篩分機(jī)的效率優(yōu)化分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有重要的意義。</p>

27、<p>　　1.2國內(nèi)篩分機(jī)的發(fā)展研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1 篩分機(jī)的理論現(xiàn)狀來</p><p>　　篩分的方法可分為普通篩分法、薄層篩分法、概率篩分法、厚層篩分法和概率等厚篩分法。振動(dòng)篩分設(shè)備動(dòng)力學(xué)研究主要是運(yùn)用振動(dòng)理論來進(jìn)行分析的, 包括線性振動(dòng)和非線性振動(dòng)兩大類。線性振動(dòng)篩包括共振篩和遠(yuǎn)離共振區(qū)的慣性振動(dòng)篩兩種篩分設(shè)備。非線性振動(dòng)理論主要用于大型非

28、線性共振篩, 由于其能耗低以及檢修時(shí)需要的空間小等特點(diǎn), 而具有一定的優(yōu)勢。在一定的篩分效率下篩分機(jī)要獲得較高的單位面積處理能力, 很大程度上取決于篩面的運(yùn)動(dòng)軌跡。在篩分機(jī)的發(fā)展過程中，篩面的運(yùn)動(dòng)的軌跡篩面運(yùn)動(dòng)軌跡從一條直線發(fā)展到多種曲線, 從線性演變到非線性，從平面曲線到空間復(fù)雜曲線等，以適應(yīng)各種被篩物料的特性要求[8]。</p><p>　　1.2.2 篩分機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>

29、;　　我國篩分機(jī)械的制造開展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：</p><p>　　仿制階段：新中國解放前后，我國的振動(dòng)篩分機(jī)械主要引進(jìn)模仿前蘇聯(lián)技術(shù)，仿制蘇聯(lián)設(shè)計(jì)制造的TY11型圓振動(dòng)篩、波蘭的wp1型和wp2型吊式振動(dòng)篩等。這些篩分機(jī)械的仿制成功，既滿足了國內(nèi)的生產(chǎn)需求，也培育了一批技能人員為我國篩分機(jī)械的發(fā)展奠基了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　自行研制階段：從1966年到1980年研制了一批性

30、能優(yōu)良的新型篩分設(shè)備，1500 mm×3000mm重型振動(dòng)篩及系列，15m2、30m2 共振篩及系列等。這些設(shè)備雖然存在著故障較多、壽命較短的問題，但是它們的研制成功基本上滿足了國內(nèi)需要，標(biāo)志著我國篩分機(jī)走上了獨(dú)立發(fā)展的道路。</p><p>　　引進(jìn)、消化、提高階段：進(jìn)入改革開放的80代，我國經(jīng)濟(jì)高速開展，科學(xué)技能以及加工制造精度的不斷進(jìn)步，振動(dòng)篩分機(jī)械的研發(fā)技術(shù)提高，成功研制了振動(dòng)概率篩系列、旋轉(zhuǎn)概

31、率篩系列，完成了重型冷熱礦篩系列、弛張篩、螺旋三段篩等篩分機(jī)的研制，開始突破了一些關(guān)鍵技術(shù)，尤其是重型、大功率振動(dòng)電機(jī)的問世，更是加快我國振動(dòng)機(jī)械設(shè)備行業(yè)向國際先進(jìn)行列邁進(jìn)的步伐。</p><p>　　1.2.3 篩分機(jī)的制造現(xiàn)狀</p><p>　　振動(dòng)篩分機(jī)械是利用振動(dòng)的多孔工作面，將顆粒大小不同的混合物料按粒度進(jìn)行分級，也常用于物料的脫水及清洗物料表面的污泥。它一般安裝在給料設(shè)備的下

32、邊，給料機(jī)應(yīng)均勻地供料。振動(dòng)篩種類繁多，一般有以下幾類。</p><p><b>　?。?）慣性振動(dòng)篩</b></p><p>　　慣性振動(dòng)篩是借高速回轉(zhuǎn)著的不平衡重物產(chǎn)生離心力使篩箱振動(dòng)，從而篩面上物料層松散使細(xì)粒級通過篩孔排出。近年來由于慣性振動(dòng)篩性能較好、結(jié)構(gòu)和維護(hù)工作都較簡單，在選煤、選礦廠得到推廣應(yīng)用，受到各國重視，振動(dòng)篩主要包括圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩和直線振動(dòng)篩。&

33、lt;/p><p>　　圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩是利用不平衡重激振器使篩箱振動(dòng)的篩子，其運(yùn)動(dòng)軌跡一般為圓形。圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩分為單軸慣性振動(dòng)篩和自定中心振動(dòng)篩兩種。單軸慣性振動(dòng)篩特點(diǎn)是激振器的軸和皮帶輪參與振動(dòng)，自定中心振動(dòng)篩優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)三角皮帶輪不與篩箱一起振動(dòng)，故傳動(dòng)皮帶壽命較長，工作較穩(wěn)定。</p><p>　　直線振動(dòng)篩是靠兩根帶不平衡重的軸作同步異向旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生振動(dòng)的篩子。其篩面呈水平或傾斜安裝，運(yùn)動(dòng)

34、軌跡一般為直線，故稱之為直線振動(dòng)篩或水平振動(dòng)篩。由于篩箱運(yùn)動(dòng)過程中有較大的加速度，所以特別適合于煤炭的脫水、脫泥、脫介以及物料的分級。</p><p><b>　?。?）共振篩</b></p><p>　　共振篩從50 年代應(yīng)用于煤炭和礦石中，其振動(dòng)系統(tǒng)是在接近共振區(qū)的條件下工作的，即篩子的工作頻率接近它的自振頻率。它既可用作煤和礦的預(yù)先篩分和最終篩分，也可以脫水、脫

35、泥和脫介。共振篩利用了共振原理，具有下列特點(diǎn)：在共振頻率附近，使用較小的激振力來驅(qū)動(dòng)較大面積的篩箱；可以節(jié)省傳動(dòng)系統(tǒng)的功率消耗，并減少軸承等機(jī)件的受力；利用了非線性振動(dòng)系統(tǒng)，篩子的瞬時(shí)加速度大，對分級、脫水等作業(yè)有益。但由于其在安裝上要求高，技術(shù)上比較復(fù)雜，共振篩的發(fā)展較緩慢。</p><p>　?。?）其它類型的振動(dòng)篩</p><p>　　等厚篩：我國現(xiàn)有的ZD型直線等厚篩系列，有7種基

36、本規(guī)格，總篩分效率一般在85%以上。ZD系列等厚篩適用于需要精確分級的煤炭的干濕式篩分，處理量較大，篩分深度可至6毫米。</p><p>　　研制摩根森篩：瑞典創(chuàng)制的摩根森篩是以概率論為原理的新型篩分機(jī)，適合于篩分水分大和難篩分的細(xì)粒級物料。它是由一個(gè)懸掛在彈簧上的篩箱和一組多層的傾斜篩板以及兩個(gè)不平衡重激振器。</p><p>　　概率篩分機(jī)：概率篩分機(jī)通過采用大篩孔、大傾角和多層篩面結(jié)

37、構(gòu)，使物料近似篩分而提高篩機(jī)處理能力和干式篩分的深度。</p><p>　　電磁振動(dòng)旋流篩：電磁振動(dòng)旋流篩是一種結(jié)構(gòu)簡單的高效脫水脫泥設(shè)備。該篩無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，無需潤滑，不需動(dòng)力，不僅用于選煤廠，還可推廣用作污水處理和選礦廠及其它類似物料的脫水脫泥和分級設(shè)備。</p><p>　　1.2.4 篩分機(jī)的發(fā)展趨勢</p><p>　　在目前的發(fā)展過程中有以下幾點(diǎn)是要注意的：

38、一是集成計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的成果, 包括動(dòng)力學(xué)分析、參數(shù)計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算、三維繪圖、模擬裝配和仿真運(yùn)行等程序, 形成系統(tǒng)軟件包；利用復(fù)合仿真試驗(yàn)技術(shù), 深入研究新的篩分理論技術(shù)。二是創(chuàng)造出新型的振動(dòng)篩分設(shè)備。研究與探討在重力、浮力、離心力、電磁力、振動(dòng)力復(fù)合作用下的新篩分理論與技術(shù), 研究出適合各種條件、各種物料的新型篩分裝置, 以滿足新的生產(chǎn)工藝要求。三是加強(qiáng)環(huán)保理念, 注重振動(dòng)篩的降噪和防塵設(shè)計(jì)與制造, 在節(jié)能、節(jié)水和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的領(lǐng)域?qū)ふ艺?/p>

39、動(dòng)篩分的新用途和新市場?？偟膩碚f振動(dòng)篩呈以下發(fā)展趨勢：</p><p>　　（1）應(yīng)用等厚篩分法：這種篩分法的特點(diǎn)是，不管入料中小于篩孔的顆粒所占百分比如何，在篩分過程中篩上物粒層的厚度保持不變或遞增；而采用普通篩分法時(shí)，篩上物料層厚度卻是遞減的。普通篩分法平均單位篩面透篩能力僅是篩面實(shí)際透篩能力的25％左右。而等厚篩分法，小顆粒和篩面接觸的概率大大增加，平均單位篩面透篩能力約為篩面實(shí)際透篩能力的80％。<

40、/p><p>　　（2）向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展：這是便于設(shè)計(jì)，組織專業(yè)化生產(chǎn)、保證質(zhì)量和降低成本的途徑。包括篩機(jī)品種、振動(dòng)器、篩框側(cè)板及篩板傳動(dòng)軸等設(shè)備的三化非常有必要這樣使我國的篩分設(shè)備又好又快發(fā)展。</p><p>　　（3）現(xiàn)代化：包括設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化和制造的現(xiàn)代化。有限元應(yīng)力分析，專門的設(shè)計(jì)程序，先進(jìn)的測試手段已運(yùn)用到振動(dòng)篩設(shè)計(jì)中來[9][10]。</p><p&

41、gt;　　1.3 本文的主要研究內(nèi)容和研究手段</p><p>　　本論文通過對振動(dòng)篩分機(jī)結(jié)構(gòu)組成和工作原理進(jìn)行分析，確定影響篩分效率的主要因素，再進(jìn)行數(shù)學(xué)建模與振動(dòng)篩的效率優(yōu)化，最后利用三維軟件對篩分機(jī)整體結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并運(yùn)用SolidWorks Simulation模塊對重要部件進(jìn)行了有限元分析。本論文的主要內(nèi)容如下：</p><p>　　（1）對物料的篩分機(jī)構(gòu)行研究； </p

42、><p>　?。?）對離散單元法進(jìn)行研究；</p><p>　?。?）分析不同參數(shù)情況下篩分效率與篩面長度之間的關(guān)系；</p><p>　?。?）分析不同情況下顆粒的分層與透篩之間的關(guān)系；</p><p>　?。?）對粒徑的分級進(jìn)行分析；</p><p>　?。?）建立篩分機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，對振動(dòng)篩的綜合效率進(jìn)行優(yōu)化；<

43、;/p><p>　?。?）用SolidWorks軟件對振動(dòng)篩的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，用SolidWorks Simulation模塊對重要部件進(jìn)行詳細(xì)分析；</p><p>　　1.4 SolidWorks軟件簡介</p><p>　　SolidWorks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是它的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CA

44、D解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。SolidWorks軟件在技術(shù)方面一直保持與國際CAD/CAE/CAM/PDM市場同步。SolidWorks是基于Windows平臺的全參數(shù)化特征造型軟件，它可以十分方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的三維零件實(shí)體造型、復(fù)雜裝配和生成工程圖。經(jīng)過多年的推廣，CAD技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在機(jī)

45、械、電子、航天、化工、建筑等行業(yè)。</p><p>　　SolidWorks Simulation 用來進(jìn)行有限元分析。SolidWorks Simulation的產(chǎn)品系列可提供更多的高級分析功能。分析結(jié)果的精確度取決于材料屬性、夾具以及載荷。要使結(jié)果有效，指定材料屬性必須準(zhǔn)確描述零件材料，夾具與載荷也必須準(zhǔn)確描述零件的工作條件。 支持對單實(shí)體的分析。</p>

46、<p>　　1.5 課題研究設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　本文的設(shè)計(jì)過程流程如圖1-1</p><p>　　2 篩分過程及振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)原理分析</p><p><b>　　2.1 篩分過程</b></p><p>　　2.1.1 篩分的基本原理</p><p>　　篩分過程分兩個(gè)階段

47、，一是小于篩孔尺寸的細(xì)顆粒通過粗顆粒組成的物料層到達(dá)篩面，二是細(xì)顆粒透過篩孔。在實(shí)際的篩分過程中，大部分小于篩孔的顆粒分布在整個(gè)料層的各處。由于篩箱的運(yùn)動(dòng)，使小顆粒不斷地穿透大顆粒之間的間隙，結(jié)果使大顆粒的位置不斷的升高。于是物料按顆粒的大小進(jìn)行了分層，小于篩孔的顆粒透篩，最后實(shí)現(xiàn)粗、細(xì)粒分離，完成了篩分過程。但是，理論上的分離是不可能的，一般都有一部分篩下物留在篩上物中[11]。</p><p>　　2.1.2

48、 篩分效果的評定</p><p>　　篩分效果的評定常采用處理能力和篩分效率兩個(gè)指標(biāo)。處理能力反映產(chǎn)品的數(shù)量指標(biāo)，篩分效率反映產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)。而具體的評定方法標(biāo)準(zhǔn)有篩分效率和可能偏差兩種。篩分效率法較為簡便，應(yīng)用廣泛，而可能偏差法比較繁瑣，主要用于近似篩分中。我國正在使用的計(jì)算方法有量效率公式和總效率公式[11]。</p><p><b>　?。?） 量效率公式</b>

49、;</p><p>　　對量效率公式來說，篩分效率就是指實(shí)際進(jìn)入篩下產(chǎn)物的質(zhì)量與入料中真正所含篩下物的質(zhì)量之比值（如圖2-1所示）。</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——篩分效率（100%）；</p>&l

50、t;p>　　——篩下產(chǎn)品的數(shù)量（t）；</p><p>　　——篩分機(jī)入料量（t）；</p><p>　　——入料中小于篩孔粒級的含量（%）。</p><p><b>　?。?）總效率公式</b></p><p>　　總效率反映篩分過程的綜合指標(biāo)，其公式的物理意義是：</p><p><

51、;b>　　目的物的混雜率：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　非目的物的混雜率：</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　總效率：</b><

52、;/p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　由平衡關(guān)系知：</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　帶入上式得：</b></p><p><b>　　

53、（2-6）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——總篩分效率（%）；</p><p>　　——入料中小于規(guī)定粒度的細(xì)粒含量（%）；</p><p>　　——篩下物中小于規(guī)定粒度的細(xì)粒含量（%）；</p><p>　　——篩上物中小于規(guī)定粒度的細(xì)粒含

54、量（%）。</p><p>　　2.1.3 影響篩分過程的因素</p><p><b>　?。?）物料性質(zhì)</b></p><p>　　對篩分過程有影響的物料的性質(zhì)主要包括：顆粒和篩孔的相對尺寸、物料的水分、含泥量等。</p><p>　　對顆粒與篩孔的相對尺寸來說，顆粒只有在小于篩孔的情況下，多次與篩孔接觸比較，才有透

55、篩的機(jī)會(huì)。給料中的粒度大小根據(jù)其透篩的難易程度可分為4種：為粗大粒，為阻礙粒，為難篩粒，為易篩粒。物料中難篩粒和阻礙粒含量高則很難篩分，篩分效率和處理能力也低；易篩粒含量越高越容易篩分，其篩分效率和處理能力均高。</p><p>　　對物料的水分來說，一是存在于物料的孔隙中的內(nèi)在水分，二是物料表面上所附的外在水分。細(xì)粒物料由于表面積大，外在水分偏高。內(nèi)在水分對篩分過程沒有影響，而外在水分對篩分的過程影響較大。物料

56、的濕度應(yīng)該控制在一個(gè)合適的范圍之內(nèi)。除此之外，當(dāng)篩孔尺寸不同時(shí)，濕度的影響也不同，為了保證一定的篩分效率和處理能力，不同篩孔尺寸對濕度有不同的要求。</p><p>　　含泥量的物料的粘結(jié)性大，即使水分很低，也易使物料粘結(jié)成團(tuán)和堵塞篩孔。對含泥量過高的煤進(jìn)行篩分時(shí)，必須采取特殊的措施，例如濕法篩分或?qū)ζ湎群娓稍俸Y分。</p><p>　?。?）篩分設(shè)備工藝參數(shù)對篩分過程的影響</p&

57、gt;<p>　　對于不同的篩分設(shè)備，之所以可以得到不同的篩分效果，這是由篩分設(shè)備的工藝參數(shù)決定的，主要包括：篩面運(yùn)動(dòng)形式、篩面長度與寬度、篩面傾角、篩孔形狀等。</p><p>　　篩面運(yùn)動(dòng)形式是影響篩分效果的重要因素之一。篩面固定不動(dòng)時(shí)，篩分效率很低。篩面運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)的形式也影響著篩分效果。篩面傾角的大小與篩分設(shè)備生產(chǎn)率和篩分效率有密切關(guān)系。傾角大，粒群在篩面上向前運(yùn)動(dòng)速度快，生產(chǎn)能力大；但物

58、料在篩面停留時(shí)間縮短，減少顆粒透篩機(jī)會(huì)，影響篩分效率。</p><p>　　對篩面寬度和長度來說，篩面寬度主要影響生產(chǎn)率，而篩面的長度則主要影響篩分效率。即篩面長，物料在篩面上停留時(shí)間長，透篩機(jī)會(huì)多，所以篩分效率高。</p><p>　　篩孔形狀多種多樣，選擇什么樣形狀的篩孔，主要取決于對篩分產(chǎn)物粒度和對篩下產(chǎn)品用途的要求。</p><p>　　（3）操作管理對篩分

59、效果的影響</p><p>　　在操作管理上，主要是給料要均勻、連續(xù)，及時(shí)地清理和維修篩面，保證篩面正常工作。</p><p>　　篩分機(jī)要求均勻連續(xù)給料，物料沿篩面寬度分布形成適宜的等厚層。一方面不但充分利用了篩面，另一方面也有利于物料的透篩，因此可獲得較高的生產(chǎn)率和篩分效率。但是，如果給料不均勻，料層太薄，則處理量低，料層太厚，細(xì)顆粒來不及透篩，留在篩面上，影響篩分效率。此外，要防止篩

60、孔堵塞或篩孔磨損過度，及時(shí)維修和更換篩面[12]。</p><p>　　2.2 篩分機(jī)械的工作原理</p><p>　　振動(dòng)篩以其篩分效率高，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低等優(yōu)勢，在所有篩分設(shè)備中，占有絕對優(yōu)勢。振動(dòng)篩按激振器產(chǎn)生激振力的原理不同，可分為偏心振動(dòng)篩、慣性振動(dòng)篩和電磁振動(dòng)篩。當(dāng)前，偏心振動(dòng)篩已很少用，電磁振動(dòng)篩主要用于粉末狀細(xì)粒物料的分級，大量使用的是慣性振動(dòng)篩，習(xí)慣性稱為振動(dòng)篩

61、。按篩面工作時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡的特點(diǎn)，振動(dòng)篩分為圓振動(dòng)篩和直線振動(dòng)篩。對煤粉的篩分來說，要求實(shí)現(xiàn)不同粒徑的分級，本文中的煤用概率分級篩屬于直線振動(dòng)篩。</p><p>　　直線振動(dòng)篩又叫雙軸慣性振動(dòng)篩，其工作原理如圖2-2所示。激振器兩軸上的偏心質(zhì)量和偏心距均相等，并且以y—y軸線為對稱，y—y軸線通過篩箱的質(zhì)心。兩軸作同步反向回轉(zhuǎn)時(shí)，每一瞬時(shí)兩軸上偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力，沿x—x方向的分力總是互相抵消，而沿y—y方

62、向的分力總是相互疊加，這就形成了單一的y—y方向的簡諧力。該力作用在篩箱上，驅(qū)動(dòng)篩箱作軌跡為直線的往復(fù)振動(dòng)。</p><p>　　2.3 煤用篩分機(jī)的結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　概率篩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要是篩面層數(shù)多(3～6層)，傾角大。篩箱振動(dòng)的方向與水平成45°角。</p><p>　　本文所研究的為煤用振動(dòng)概率篩，振動(dòng)概率篩也叫概率分級篩，它和普通振動(dòng)篩

63、的基本結(jié)構(gòu)一樣，如圖2-3所示，也是由篩箱、激振器和支承吊掛裝置三部分組成。各部件有以下特點(diǎn)：篩面(3～6層)上下重疊，各層篩面的傾角自上而下遞增(30°～60°)；篩孔尺寸自上而下遞減，篩面長度短(1.4m～2.Om)；振幅3.5～4mm，振動(dòng)頻率800r/min；篩子工作時(shí)，振動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)篩箱作直線振動(dòng)，振動(dòng)方向與水平面成45°角，物料入篩后迅速篩分[13]。</p><p>　　

64、3 煤用篩分機(jī)主要參數(shù)的確定</p><p>　　煤用概率分級篩包括主要參數(shù)有：動(dòng)力學(xué)參數(shù)和工藝參數(shù)，它們對煤用概率分級篩的生產(chǎn)能力和篩分效率都有著決定性的作用[14][15][16]。</p><p>　　3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的確定</p><p>　　3.1.1 篩面傾角 </p><p>　　篩面傾角是概率篩中極為重要的參數(shù)，傾角大，物料

65、在篩面上運(yùn)動(dòng)速度就快。普通篩分機(jī)采用緩傾斜篩面，物料運(yùn)動(dòng)速度只有0.15～0.3m/s；概率篩篩面傾角可達(dá)40°以上，物料運(yùn)動(dòng)速度可提高3～4倍。因此，物料在概率篩面上很快分散，實(shí)現(xiàn)薄層篩分，使細(xì)顆粒與篩面有充分接觸的機(jī)會(huì)，從而增大了透篩概率。調(diào)整篩面傾角，可以改變分離粒度，隨著篩面傾角的增大，分離粒度減小。</p><p>　　本文選擇各層篩面的傾角為：αⅠ＝23°、αⅡ＝40°、

66、αⅢ＝45°[12]。</p><p>　　3.1.2 振動(dòng)方向角</p><p>　　振動(dòng)方向角就是物料的拋射角，即振動(dòng)方向和篩面之間的夾角。振動(dòng)方向角β的選擇，應(yīng)保證有較高的篩分效率和較大的產(chǎn)量，同時(shí)應(yīng)考慮所篩分物料的性質(zhì)。為了保證物料的移動(dòng)，必須有振動(dòng)方向角，振動(dòng)方向角一般在30°～60°范圍內(nèi)選取。β值大，物料拋擲高，篩分效率高，適用于難篩物料。β值小

67、，物料運(yùn)動(dòng)速度快，生產(chǎn)率高，適用于易篩物料，我國的直線振動(dòng)篩全部采用45°拋射角。</p><p>　　概率篩的篩面均為大傾角，因此物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)速度比在普通篩分機(jī)上的運(yùn)動(dòng)速度大，具有較大的生產(chǎn)率。對概率篩分來說，應(yīng)選擇較大的β值，以提高篩分效率。煤用概率分級篩用于潮濕細(xì)粒煤炭篩分，煤泥極易堵塞第三層篩面的篩孔，因而，選擇振動(dòng)方向垂直于第三層篩面，即βⅢ＝90°，因?yàn)棣垄螅?0°

68、時(shí)，物料的拋擲高度最大，有利于潮濕煤炭的分層和透篩。</p><p>　　3.1.3 振動(dòng)強(qiáng)度</p><p>　　振動(dòng)強(qiáng)度Ki是指篩箱運(yùn)動(dòng)的加速度與重力加速度的比值，即：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　表示篩子加速度的大小。它不僅是反映篩分物料所獲得的拋射能量的指標(biāo)，而且是反映篩分

69、機(jī)篩分強(qiáng)度的指標(biāo)。 Ki值越大，篩分機(jī)的篩分強(qiáng)度越高。</p><p>　　對于煤用概率分級篩Ki＝2.5～2.9[12]。</p><p>　　3.1.4 拋射強(qiáng)度</p><p>　　拋射強(qiáng)度就是顆粒受慣性力后，在垂直于篩面方向上的分加速度與顆粒在此方向的重力加速度分量之比，表明了物料在篩面上跳動(dòng)的集聚程度。</p><p><b&

70、gt;　?。?-2）</b></p><p>　　顯然，篩箱的加速度和拋射角越大，拋射強(qiáng)度Kv也越大。拋射強(qiáng)度越大，顆粒受到的慣性力越大，拋射得也越高。這樣，有利于物料的透篩。但是，當(dāng)增大時(shí)，顆粒跳動(dòng)一次所需的時(shí)間也越長。從發(fā)揮篩子的工作效率角度看，跳動(dòng)所需的時(shí)間不超過篩面振動(dòng)一次的時(shí)間，篩面每次振動(dòng)的作用才能發(fā)揮出來。</p><p>　　對于煤用概率分級篩[12]。<

71、/p><p>　　3.1.5 篩面振幅</p><p>　　振幅的選擇是根據(jù)被篩物料的粒度及性質(zhì)來選取。對于粒度較大的物料，選用較大的振幅；對于粒度較細(xì)的物料，選用較小的振幅。篩面振幅大，物料在篩面上的跳動(dòng)距離就大，物料在篩面上的透篩效果就好，篩分效率就高；振幅小，物料在篩面上的跳動(dòng)距離就小，物料在篩面上的透篩效果就差，篩分效率就低。</p><p>　　對于煤炭的篩分

72、，振幅4～4.5mm時(shí)效果較佳[12]。 </p><p>　　3.1.6 篩面振次</p><p>　　篩面振次是指篩面在單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)。它主要影響振動(dòng)篩的生產(chǎn)能力及篩分效率，篩面振次大，則物料在篩面上的跳動(dòng)快，物料在單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)距離就大，篩分生產(chǎn)能力就高；篩面振次小，物料在單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)距離就小，篩分生產(chǎn)能力就低。篩面振次n可在拋射強(qiáng)度KV值和振幅A值后按下式計(jì)算：</p

73、><p><b>　　（3-3）</b></p><p>　　對于煤用概率分級篩的篩面振次一般為[18]。</p><p>　　3.2 篩面的結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　3.2.1 篩孔大小、形狀和開孔率</p><p>　　篩面的篩孔越大，單位篩面的處理能力就越高，篩分效率也越高。篩面的篩孔大小主

74、要取決于篩分的目的和要求。</p><p>　　對于粒度較大的常規(guī)篩分，一般是篩孔的尺寸等于篩分粒度；但是當(dāng)要求的篩分粒度較小時(shí)，篩孔的尺寸應(yīng)該比篩分粒度稍微大一些，常見的篩面篩孔形狀有圓形、方形和長方形3種，依次以直徑、邊長和短邊長來表示篩面篩孔的尺寸。</p><p>　　在一般情況下，篩孔尺寸越大，篩面開孔率就越高。在篩孔尺寸一定時(shí)，篩面開孔率越高對篩分越有利，但開孔率通常受到篩面強(qiáng)

75、度和使用壽命的限制。</p><p>　　各種篩面的結(jié)構(gòu)主要有5種，如圖3-1所示，其中（a）為穿孔篩面，（b）為網(wǎng)狀篩面，（c）為條縫篩面，（d）為棒條篩面，（e）為模壓篩面。</p><p>　　網(wǎng)狀篩面的開孔率高，可達(dá)70%～75%，重量輕，制造方便，因此本文選用網(wǎng)狀方形篩面[13]。從篩分粒級考慮在本文依次選用的篩網(wǎng)尺寸為：</p><p><b>

76、;　　。</b></p><p>　　3.2.2 篩面寬度和長度</p><p>　　篩面寬度決定振動(dòng)篩的處理能力，篩面越寬，處理能力就越大；篩面長度決定振動(dòng)篩的篩分效率，篩面越長，篩分效率就越高。振動(dòng)篩的處理能力和篩分效率是兩個(gè)相互依存的指標(biāo)，必須同時(shí)兼顧才具有實(shí)際意義。</p><p>　　本文煤用概率篩分機(jī)選擇篩寬為1200mm，篩長為2000mm

77、[13]。</p><p>　　3.2.3 篩絲直徑</p><p>　　按照國家的礦用金屬絲篩網(wǎng)編織組合標(biāo)準(zhǔn)，金屬絲篩網(wǎng)的金屬絲直徑分別為：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　3.3 動(dòng)力學(xué)分析及參數(shù)計(jì)算</p><p>　　3.3.1 動(dòng)力學(xué)分析</p>

78、<p>　　煤用振動(dòng)概率篩有雙質(zhì)量直線振動(dòng)、雙電機(jī)直線振動(dòng)和作簡單慣性振動(dòng)圓振動(dòng)概率篩三種型式。本文采用雙電機(jī)直線振動(dòng)概率篩，振動(dòng)形式為慣性振動(dòng)。</p><p>　　建立模型時(shí)，為便于分析計(jì)算，需要對振動(dòng)系統(tǒng)作一些簡化，忽略次要因素，其簡化原則可歸納為如下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1)質(zhì)量集中，實(shí)際的振動(dòng)機(jī)體構(gòu)造是分散的，在建立集中參數(shù)模型時(shí)，需要適當(dāng)?shù)募校缳|(zhì)量大的，

79、彈性小的簡化為不計(jì)彈性的集中質(zhì)量。</p><p>　　(2)剛度集中，彈簧產(chǎn)生單位位移所需的力稱為彈簧的剛度，在振動(dòng)系統(tǒng)中，彈簧是分散的，建立模型時(shí)，把彈性大、質(zhì)量小的集中為不計(jì)質(zhì)量的彈簧剛度。當(dāng)質(zhì)量大時(shí)，把彈簧質(zhì)量結(jié)合到系統(tǒng)質(zhì)量中。</p><p>　　(3)阻尼集中、振動(dòng)過程中的阻尼多種多樣：彈簧的內(nèi)阻、外阻、篩箱運(yùn)動(dòng)中的摩擦、沖擊等等全部簡化為等效線性阻尼[7][18]。</

80、p><p>　　根據(jù)上述簡化分析，直線振動(dòng)篩的力學(xué)模型如圖3-2。它是由作定向振動(dòng)的質(zhì)量(篩箱和激振器)，連接振動(dòng)質(zhì)量與基礎(chǔ)之間的彈性元件和振動(dòng)過程產(chǎn)生的阻尼等，構(gòu)成一個(gè)彈性系統(tǒng)[19][20]。</p><p>　　振動(dòng)質(zhì)體M在振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的簡諧力的作用下產(chǎn)生定向振動(dòng)，。系統(tǒng)振動(dòng)時(shí)，篩箱、彈簧將相應(yīng)的產(chǎn)生慣性力、彈簧力和阻尼力。</p><p>　　分析力的作用后，相

81、應(yīng)的振動(dòng)方程為</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　或 （3-5）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——振動(dòng)電機(jī)上偏心質(zhì)量之總和（Kg）；</p><

82、p>　　——篩箱及隨篩箱一起振動(dòng)的質(zhì)量和（Kg）；</p><p><b>　　（3-6）</b></p><p>　　——篩箱及附件的實(shí)際質(zhì)量（Kg）；</p><p>　　——篩面上物料的質(zhì)量（Kg）；</p><p>　　——篩面上物料的結(jié)合系數(shù)，一般為；</p><p>　　——分別

83、為篩箱在x坐標(biāo)方向的位移、速度、加速度；</p><p>　　——彈簧剛度（N/m）；</p><p><b>　　——阻尼系數(shù)；</b></p><p>　　——振動(dòng)電機(jī)激振力的幅值；</p><p>　　——振動(dòng)電機(jī)軸上偏心質(zhì)量質(zhì)心的回轉(zhuǎn)半徑（m）；</p><p>　　——振動(dòng)電機(jī)的回轉(zhuǎn)角速

84、度（rad/s）；</p><p><b>　　——時(shí)間（s）。</b></p><p>　　該非齊次線性常微分方程的全解由齊次方程的通解和非齊次方程的特解兩部分組成。前者為暫態(tài)響應(yīng)，即在振動(dòng)開始后的短暫時(shí)間內(nèi)存在，隨后趨于衰減；后者是穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，即在簡諧的激振力作用下，產(chǎn)生持續(xù)等幅振動(dòng)。</p><p>　　在工程上，由于阻尼力比較小，為了方便

85、計(jì)算常忽略阻尼力。方程可寫為:</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　其特解： </p><p><b>　　（3-8）</b></p><p><b>　　速度和加速度為： </b></p><p>&l

86、t;b>　?。?-9）</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　　由以上各式得：</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　式中：</b></p

87、><p>　　——不平衡物的質(zhì)量和，。</p><p>　　公式表示了此概率篩的振幅和該振動(dòng)系統(tǒng)各動(dòng)力學(xué)因素之間的關(guān)系。</p><p>　　3.3.2 參振質(zhì)量</p><p><b>　　（3-12）</b></p><p><b>　　式中：</b></p>

88、<p>　　——參加振動(dòng)的各部件質(zhì)量（Kg）；一般情況下小于1000Kg；</p><p>　　——參加振動(dòng)的物料質(zhì)量（Kg）；</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　——物料結(jié)合系數(shù)，一般取；</p><p>　　B——篩面寬度（m）</p><p>　

89、　L——包括給料箱、篩面和排料嘴在內(nèi)的總盛料長度（m）；</p><p>　　——散密度（Kg/m3），對于煤的；</p><p>　　——各層篩面上料層平均厚度的總和（m），。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　由6.1中SolidWorks建模后知篩箱的質(zhì)量為850Kg。</p&

90、gt;<p>　　振動(dòng)電機(jī)的總質(zhì)量為350Kg。</p><p><b>　　總參振質(zhì)量為：</b></p><p>　　M＝850+350+600＝1800Kg</p><p>　　3.3.3 彈簧剛度</p><p>　　彈簧剛度的大小影響振動(dòng)篩工作頻率所處的區(qū)域。篩分機(jī)采用的彈簧剛度不同，其工作的狀態(tài)

91、也就不同。因此，彈簧剛度的選擇關(guān)系振動(dòng)篩振幅的穩(wěn)定性。振動(dòng)篩的幅頻曲線如圖3-3。</p><p>　　由公式3-11知當(dāng)時(shí)，得系統(tǒng)的固有頻率：</p><p><b>　　（3-14）</b></p><p>　　首先，考慮使振動(dòng)篩的工作頻率處于振動(dòng)曲線的平緩區(qū)域(遠(yuǎn)離共振點(diǎn)ω0)。其次，考慮選擇的彈簧剛度要減小基礎(chǔ)振動(dòng)。因?yàn)檎駝?dòng)篩的彈簧起著

92、隔振作用，只有遠(yuǎn)離共振區(qū)工作，振幅比較穩(wěn)定，彈簧剛度也較小，傳給基礎(chǔ)動(dòng)負(fù)荷也可小些。</p><p>　　隔振彈簧剛度一般是由工作頻率與固有頻率的比值來決定的，其頻率比＝3～7。</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——篩

93、箱和物料等參加的振動(dòng)質(zhì)量（）；</p><p>　　——振動(dòng)頻率（rad/s），；</p><p><b>　　n——篩面振次。</b></p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　若篩分機(jī)用

94、個(gè)彈簧來支承，則每個(gè)彈簧的剛度為：</p><p>　　目前我國的振動(dòng)篩支承件一般都采用橡膠彈簧, 因橡膠彈簧經(jīng)濟(jì)、耐用、噪音小、橫向剛度大。為了使振動(dòng)篩在工作中有足夠的穩(wěn)定性, 在設(shè)計(jì)隔振彈簧支撐點(diǎn)時(shí), 應(yīng)該使振動(dòng)篩的重心相對于隔振彈簧支撐點(diǎn)的位置盡可能低[21][22]。</p><p>　　振動(dòng)篩的支承件選用型橡膠彈簧。高H＝180mm，外徑D＝180mm，內(nèi)徑d＝40mm。肖氏硬度

95、HS＝50。靜剛度廠標(biāo)為0.208～0.312kN/mm。</p><p>　　3.3.4 振動(dòng)電機(jī)</p><p>　　振動(dòng)機(jī)械采用振動(dòng)電機(jī)作為激振源以后，設(shè)計(jì)程序有以下簡化[23]：  </p><p>　　（1）激振源部分不必再進(jìn)行繁瑣的設(shè)計(jì)，簡化為選用合適的振動(dòng)電機(jī)。  </p><p>　?。?/p>

96、2）振動(dòng)參數(shù)的計(jì)算中省略了激振功率的計(jì)算，簡化為計(jì)算振次和計(jì)算激振力。一般情況下，針對機(jī)械所需的激振功率為所需功率值的60%～80%。  </p><p>　　篩分機(jī)所需振動(dòng)力按公式 ：</p><p><b>　　（3-16）</b></p><p>　　得： </p>&

97、lt;p><b>　　（3-17）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　A——所需的雙振幅（mm）；</p><p>　　——參振重量（Kg）；</p><p>　　——所需的振動(dòng)力（N）；</p><p>　　n——振次（min-

98、1）。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　所以每個(gè)振動(dòng)電機(jī)的激振力為：</p><p><b>　　（3-19）</b></p><p>　　根據(jù)計(jì)算所得的所需激振力Fm和

99、振動(dòng)頻次即可選擇出相應(yīng)的振動(dòng)電機(jī)。</p><p>　　本文選用煤用概率篩分機(jī)的激振力為40000N，選擇的型號為ZDS-40-6。它的功率為3000W，ZDS系列振動(dòng)電機(jī)是在轉(zhuǎn)子軸兩端各安裝一組可調(diào)偏心塊，利用軸及偏心塊高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力得到激振力。ZDS振動(dòng)電機(jī)是動(dòng)力源與振動(dòng)源結(jié)合為一體的激振源。</p><p>　　3.4.5 生產(chǎn)能力</p><p>　　

100、概率篩的篩分能力較普通的篩分機(jī)械大5～10倍，計(jì)算公式為[17]：</p><p><b>　　（3-20）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　B——篩面有效寬度（m）；</p><p>　　Ks——各層篩面上物料層厚度與篩孔尺寸之比，一般為1～2；</p

101、><p>　　ns——篩面總層數(shù)；</p><p>　　a——篩孔尺寸（m）；</p><p>　　——物料松散密度（t/m3）；</p><p>　　l——篩面的長度（m）；</p><p>　　——每層篩面上物料的平均速度（m/s），對于大傾角篩面，?。?lt;/p><p><b>　　。

102、</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)后計(jì)算得：</b></p><p>　　所以篩分機(jī)總的生產(chǎn)能力為152t/h。</p><p>　　4 篩面上物料的運(yùn)動(dòng)與粒徑分級研究</p><p><b>　　4.1 離散單元法</b></p><p>　　4.1

103、.1 離散單元法的基本思想</p><p>　　離散元法是一種顯示求解的數(shù)值方法,它的思想源于較早的分子動(dòng)力學(xué),是研究不連續(xù)體力學(xué)行為的一種數(shù)值方法,它可以細(xì)致地模擬各離散單元的相互作用，這種數(shù)值方法適用于模擬離散組合體的接觸或碰撞過程[24]。</p><p>　　4.1.2 離散單元法的計(jì)算機(jī)求解</p><p>　　對于一個(gè)散粒群體,每一顆粒單元都有類似的計(jì)算

104、公式，這些計(jì)算如果靠手工完成幾乎是不可能的,但交給計(jì)算機(jī)逐個(gè)計(jì)算不僅完全可行,而且大大提高了計(jì)算效率。其計(jì)算循環(huán)過程如圖所示，計(jì)算按照時(shí)步進(jìn)行迭代并遍歷整個(gè)散粒群體,直到對每一個(gè)單元都不再出現(xiàn)不平衡力和不平衡力矩或達(dá)到規(guī)定的迭代次數(shù)為止，通過計(jì)算每個(gè)單元在每一時(shí)步的位移即可得出各單元的運(yùn)動(dòng)過程[18]。</p><p>　　4.2 透篩概率理論</p><p>　　4.2.1 物料粒級的確

105、定</p><p>　　一定粒度的范圍稱為粒級，物料粒級的確定方法如下。</p><p>　　(1)如果進(jìn)行篩分作業(yè)的篩面為一層，篩孔尺寸為d(單位為mm)，則篩上物粒級用+d表示，篩下物粒級用-d表示。</p><p>　　(2)如果篩面是兩層，上層篩面的篩孔較大，尺寸為d1，下層篩面的篩孔較小，尺寸為d2。那么篩分后獲得的3個(gè)產(chǎn)物的粒級分別為+d1、d1～d2和

106、-d2。</p><p>　　(3)在n個(gè)篩面上依次進(jìn)行篩分的(n+1)個(gè)產(chǎn)物的粒級按上述方法類推。</p><p>　　4.2.2 單顆粒透篩概率理論</p><p>　　在振動(dòng)篩面上, 物料受到篩面運(yùn)動(dòng)的慣性力作用, 產(chǎn)生連續(xù)地跳動(dòng)。每跳動(dòng)一次都將有部分細(xì)粒透過篩孔, 透過篩孔的幾率或可能性成為某一直徑顆粒或某一級別物料的透篩概率。</p><

107、;p>　　普通篩分法只考慮了顆粒與篩絲不發(fā)生碰撞時(shí)的透篩概率。事實(shí)上, 當(dāng)顆粒下落時(shí), 如果與篩絲碰撞, 但質(zhì)心在篩孔內(nèi), 透篩仍可能發(fā)生; 顆粒若與篩絲碰撞, 彈跳后仍有可能落入篩孔。另外, 物料在篩面上, 往往是斜拋射, 顆粒下落時(shí)的方向與篩面有一定的夾角, 而不是垂直于篩面, 這一些在上面討論顆粒的透篩概率時(shí)均未作考慮。而在概率篩分法中, 比較全面地反映了各種影響因素。</p><p>　　物料的篩分

108、過程，基礎(chǔ)是概率論的原理，物料顆粒的透篩概率理論實(shí)質(zhì)上就是篩分的基本原理。瑞典學(xué)者F.Mogensen首先提出了球形顆粒傾斜投射到傾斜篩面上時(shí)理論透篩概率的計(jì)算公式P，Mogensen同時(shí)還研究了物料透過多層篩面的過程，推導(dǎo)出了透過n層篩面的顆粒量的概率計(jì)算公式[25][26]。</p><p><b>　　（4-1）</b></p><p><b>　?。?/p>

109、4-2）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　a——篩孔尺寸(mm)；</p><p>　　b——篩絲直徑(mm)；</p><p>　　d——顆粒粒度(mm);</p><p>　　α——篩面傾角(°)；</p><p

110、>　　δ——物料下落時(shí)對篩面的相對運(yùn)動(dòng)方向線與垂直線的夾角(°)；</p><p>　　——顆粒與篩絲內(nèi)側(cè)碰撞后仍能透篩的概率（%）。</p><p><b>　　計(jì)算式為： </b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　顆粒透篩概率的計(jì)算公式是理想情

111、況下球形物料的理論透篩概率公式，實(shí)際上受顆粒的形狀及物料厚度的影響，修正后的理論透篩概率公式才符合實(shí)際情況。</p><p>　　4.2.3 粒群透篩概率理論</p><p>　　為進(jìn)一步研究粒群效應(yīng)對透篩概率的影響，對趙躍民把同一粒度的顆粒在篩面上的篩分時(shí)間視為個(gè)隨機(jī)變量，從而建立了粒群沿篩面長度的透篩概率分布模型即Weibull模型：</p><p><b

112、>　　（4-4）</b></p><p>　　式中，L為篩面的長度，A、B為參數(shù)，且A、B均大于0.</p><p>　　進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：粒群在普通振動(dòng)篩、概率分級篩和琴弦概率篩篩面上的透篩概率均服從這一規(guī)律。由于粒群沿篩面長度透篩概率Weibull模型研究的出發(fā)點(diǎn)是粒群運(yùn)動(dòng)，因而更貼近篩分作業(yè)的實(shí)際情況。</p><p>　　4.3 不同參

113、數(shù)下篩面長度與篩分效率的關(guān)系</p><p>　　4.3.1 篩面長度與篩分效率的關(guān)系</p><p>　　篩面的參數(shù)(篩面長度、篩面傾角、篩孔尺寸)是決定篩分機(jī)分離粒度的最重要的因素，通過調(diào)整篩面參數(shù)，可以使篩分機(jī)的分離粒度達(dá)到要求，但這只是篩分機(jī)能夠充分發(fā)揮其性能的必要條件，并不能保證篩分機(jī)達(dá)到最佳的篩分效果。這是由于概率篩面的參數(shù)不僅直接決定著篩分機(jī)的分離粒度，同時(shí)還影響著篩分機(jī)的篩

114、分質(zhì)量[27][28]。</p><p>　　研究表明，粒群沿篩面長度的透篩概率服從Weibull分布，則粒群沿篩面長度透篩概率的密度函數(shù)為:</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　其中，X為表示篩面長度的變量，</p><p>　　參數(shù)A是粒狀物料的透篩系數(shù)，并隨相對粒度的增大而減小。&l

115、t;/p><p>　　B表示的則是某一粒級物料經(jīng)過一定跳動(dòng)次數(shù)后產(chǎn)生的位移量，且主要取決于篩分機(jī)的特性，并隨篩面傾角的增大而增大。</p><p>　　概率密度函數(shù)如圖4-2所示，篩分效率同概率篩面長度的關(guān)系如圖 4-3所示。</p><p>　　則對某一粒級物料在某一篩面長度內(nèi)的總透篩概率為: </p><p><b>　　（4-6）

116、</b></p><p>　　以上是篩分效率與篩面長度關(guān)系的理論分析,在一定程度上描述了篩分效率與篩面長度之間的關(guān)系。</p><p>　　4.3.2 各類參數(shù)下篩分效率的函數(shù)模型</p><p>　　篩分效率沿篩面長度之間的變化關(guān)系受篩分機(jī)的各種參數(shù)的影響。各個(gè)參數(shù)下的篩分效率與篩面長度一般都滿足如下的函數(shù)關(guān)系：</p><p>

117、;<b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　x——篩面長度（mm）；</p><p>　　y ——篩分效率（%）；</p><p>　　a，b，c，d 表示常數(shù)，分別對應(yīng)篩分機(jī)各種結(jié)構(gòu)下的參數(shù)。</p><p>　　4.4

118、 顆粒的分層與透篩</p><p>　　4.4.1 分層與透篩現(xiàn)象</p><p>　　篩分主要包含兩個(gè)過程,即顆粒的分層和顆粒的透篩。顆粒的分層是指在篩面振動(dòng)時(shí),細(xì)顆粒透過粗顆粒的縫隙到達(dá)篩面的過程。顆粒透篩則是指細(xì)顆粒透過篩孔成為篩下物。這個(gè)兩個(gè)過程是同時(shí)發(fā)生的,分層和透篩受到很多因素的影響。比如物料性質(zhì)和粒徑分布，篩面的振動(dòng)參數(shù)等,而且沿著篩面長度的方向發(fā)生變化，它們之間也會(huì)相互影響