比重去石机的原理及工作参数分析_王俊发

位移为
X
,
加
速度为
d2X d t2
,M
在坐标
X O Y 内受以下诸力的作用: [1 ][2 ][3 ]
物料自身重力 G = m g;
惯性力 Q = m Ξ2 rco sΞt ;
气流作用力 W
=
K
f
V
2
Χ 2g
;
去石筛面对物料的约束反力 N ;
去石筛面对物料的摩擦力 F = N tanΥ;
的气流速度高于谷粒的临界速度 (最小流化速度) , 低于谷粒的带出速度 (最大流化速度). 在不考虑筛面振
动的前提下, 根据对流化床层阻力的研究, 可得临界流化速度 um f 的方程式[4]
R ef = 150
Ar
1 - Ε0
(7)
Ε30 +
1. 75 Ε30 A r
对于精选之后的大豆, 可视为同样大小的球形颗粒, 空隙率平均取 Ε0 = 0. 4, 于是有
R ef =
Ar
(8)
1400 + 5. 22 A r
式中 阿基米德数: A r =
d 3Χsg
v
2 g
Χg
,
雷诺数:
R
ef
=
d Λm f ,
vg
d 为颗粒直径, m ; Χs 为颗粒重度, kg m 3; g 为重力加速度, m s2; v g 为流体的运动粘度, m 2 s; Χg 为流体
4 结 论
1) 文中分析了比重去石机的工作原理, 并给出了物料沿筛面的运动条件和规律及各参数之间的相互 关系.
2) 在分析石子沿筛面的运动条件时, 本文认为必须考虑物料质量的影响, 而教科书[1] 中对此未加考 虑, 因此, 本文进行了修改.
3) 经过反复实验、测试, 选取 n = 700～ 710p. m. r, Α= 8°, V 平均 = 1. 4s m 使用效果最为理想.
关键词: 比重; 转速; 倾角 中图分类号: S233. 5 文献标识码: A
0 引 言
比重去石机是粮食加工行业, 尤其是浸油生产中必不可少的设备. 目前国内生产中所用的大型比重去 石机均由国外引进, 成本高, 投资大. 许多企业为了少花钱, 又能满足生产需要, 不得不将两台或多台比重 去石机并联使用. 这样就给总体设计带来了不便, 同时也增加了土建成本. 我们在大量生产实践的基础上 完成了大型比重去石机的设计, 得出了一些有关机构设计方面的经验和方法. 为国内大型比重去石机的设 计、开发提供了有价值的参考.
ABSTRACT: O n the ba se of m odel m ach ine and p roduct ive p ract ice, ana lyses the op era t ing p rincip le, m a in p erfo rm ance, cha racterist ic of vacuum den sity sep a ra to r a s w ell a s rela t ion s betw een p a ram eters. develop s the k inet ic cond it ion and ru le of g ra in and stone on the screen, d iscu sses the effect of a ir velocity in cou rse of stone rem ova l, and m akes som e am endm en t to the tex tbook [1], g ives som e exp erience and m ethod abou t the design of the m echan ism.
75
在适当的振动和气流参数作用下, 比重较小的谷粒便浮在上层, 比重较大的石子沉入底层, 与去石筛面接 触, 形成自动分级现象. 由于自下而上穿过物料的气流作用, 使物料之间的空隙度增大, 降低了料层之间的 正压力和摩擦力, 使之处于流化状态, 更加促使自动分级的形成. 比重较小的上层物料在重力、惯性力、气 流和连续进料的推动下, 以下层物料为滑动面, 相对于去石筛面下滑至净谷粒出口. 在上层物料下滑过程 中, 重的石子等杂物逐渐从谷粒中分离出来进入下层. 下层的石子及未悬浮的谷粒在振动的作用下沿筛面 上滑, 其中谷粒不断呈半悬浮状态进入上层, 在达到聚集区末端时, 下层物料所含谷粒已经很少了. 当通过 精选区时, 在反吹气流作用下, 少量谷粒返回聚集区, 石子等杂物则由排石口排出.
如石子M
对Y
轴不发生相对移动,
则
d 2X d t2
=
0,
N = m g co sΑ- m Ξ2 rco sΞt co s (Α+ Β) - K f 2ΧgV 2
(2)
因 F = N tanΥ, 则
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佳 木 斯 大 学 学 报 (自 然 科 学 版) 2001 年
第 19 卷 第 1 期 2001 年 3 月
佳 木 斯 大 学 学 报 (自 然 科 学 版) Journa l of J iam us i Un ivers ity (Na tura l Sc ience Ed ition )
文章编号: 1008- 1402 (2001) 01- 0074- 04
料之间密度的差异. 由图 2 的受力分析可知, 同样在气流的作用下 (假定复清之后两者形状相同) , 由于所
受 到的重力、摩擦力和惯性力不同, 两者的运动状态也不同. 设计中可根据式 (4) , (5) , (6) 选取一组参数
使石子沿筛面跳跃上行, 而谷粒以流化状态 (跳跃) 下行. 为保证谷粒处于流化状态, 必须使穿过筛面物料
参考文献:
[ 1 ] 北京农业工程大学农产品加工工程系. 农产品加工机械与设备[M ]. 北京: 北京农业大学出版社, 1986, 197- 198. [ 2 ] 郝心亮. 往复振动平面筛分选大豆的试验研究[J ]. 农业机械学报 1999 (2). [ 3 ] 镇江农业机械学院 农业机械学[M ]. 北京: 中国农业机械出版社 1981. [ 4 ] 潘永康, 王喜忠. 现代干燥技术[M ]. 北京: 化学工业出版社 1998, 201- 202. [ 5 ] 陈伊文, 郝心亮. 关于筛上物料运动的研究[J ]. 农业机械学报 1992 (2). [ 6 ] 潘永康, 章怡飞. 振动流化床颗粒物料的干燥[C ]. 全国第二次干燥技术交流会论文集. 上海: 1986, 200- 210.
时, 石子才有可能跳动而不断向上运动. 因此, 根据 (2) 式, 必须使N = 0, 又因 co sΞt max = 1, 则得
Ξ跳 >
g co sΑ-
Kf
Χ 2gm
V
2 sinΥ
rco s (Α+ Β)
(6)
2. 2 谷粒在筛面上的运动分析
我们知道, 比重去石机工作时, 石子沿筛面上行, 谷粒沿筛面下行. 造成这种现象的原因是由于两种物
气体密度, kg m 3; d p -
(10) 粒子
第 1 期 王俊发等: 比重去石机的原理及工作参数分析
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实际设计中, 可根据不同的加工对象, 通过试验进行调整, 使石子能每转一周跳跃一次, 跨越一个筛 孔.
3 设计参数的选取
在理论分析的基础上, 经过反复试验, 设计中我们选取: r = 6mm , n = 650～ 810p. m. r, Α= 6～ 9°, Β = 20°, 筛面宽度B = 1530mm , 风量为每小时 18000 立方米, 风压为 170mm H 2O , V 平均 = 1. 0～ 1. 5m s. 去石筛面选用编织筛, 钢丝直径 5 = 1mm , 孔距 t = 2mm. 经佳木斯轻工机械厂生产, 正大集团等多家浸油 厂的使用证明, 在保证清选质量的前提下, 最大生产率可达到每小时 20t, 用户非常满意.
的重度, kg (f) m 3.
最大流化速度 u t 可由下列方程确定[4 ]
um f = 0. 1175 -
ut
0. 1046 1 + 0. 00373A r0. 6
(9)
由于去石筛面的振动, 使谷粒的运动变得复杂了. 振动有助于物料的分散, 可使最小流化速度降低, 因
而可显著降低空气需求量. 在振动条件下的最小流化速度与粒子、流体特性及振动参数有关, 由聚氯乙烯
2 物料在去石筛面上的运动学分析
2. 1 石子在去石筛面上的运动学分析
图 2 是石子在去石筛面上的受力状态, 取某粒石子M 为研究对象, 在筛面上选坐标 X O Y. 为了简化,
假设:
1) 使用的是平面冲孔去石筛面;
2) 物料层间的正压力、摩擦力略去不计.
则 当去石筛面倾斜向下加速时, 石子M
相对于去石筛面上滑,
O PERAT ING PR INC IPL E O F VACUUM D ENC ITY SEPARATO R
AND ITS PARAM ETER ANALY S IS
W A N G J un- f a1, W E I T ian- lu1, W A N G C ong - x iang 2, YA N G C huan- hua1
颗粒做的试验[6 ], 得到最小流化速度 um f 的关系式为
um f =
6.
9
(
Θs Θg
)
0.
63
(
1 v
)
0.
33
d 0. 88 p
式中 A - 振幅, mm ; Ξ - 角速度, rad s; Θs -
平均直径, mm.
(1 - 0. 095 Ξ2A )
g
粒子真密度, kg m 3; Θg -
d2X d t2
=
Ξ2 rco sΞt
sin (Α+ Β + co sΥ
Υ) -
g
sin (Α+ Υ) co sΥ
-
Kf
Χ 2gm
V
2 tan Υ
(3)
石子沿去石筛面能上滑的条件是dd2Xt2 > 0, 且因 co sΞt max = 1, 于是得到石子上滑时去石筛面的振动 频率为:
Ξ上 >
1. 物料喂入斗 2. 接石斗 3. 筛面调节机构 4. 石子 5. 大豆 6. 物料 7. 风流 图 1 比重去石机的工作过程
1 比重去石机的工作原理
比重去石机按气流供应方式不同可分为吸气式和吹气式. 但其工作原理是相似的. 图 1 是我们为佳木 斯轻工机械厂设计的吸气式比重去石机的结构. 它由进出料装置、吸气系统、筛体、偏心传动机构及机架等 部分组成.
Vol. 19 No. 1 M ar. 2001
比重去石机的原理及工作参数分析①
王俊发1, 魏天路1, 王丛祥2, 杨传华1
(1. 佳木斯大学机械工程学院, 黑龙江 佳木斯 154007; 2. 佳木斯低温设备厂, 黑龙江 佳木斯 154002)
摘 要: 在样机和大量生产实践的基础上分析了比重去石机的工作原理、主要性能、特点及各参数 之间的关系, 分别阐述了石子和谷粒在去石筛面上的运动条件和规律, 分析了气流速度对去石效果的影 响, 并对教科书存在的问题进行了修正和补充, 得出了一些有关机构设计方面的经验和方法.
m
d2X d t2
=
m Ξ2 rco sΞt
sin (Α+ Β) - m g sinΑ- W sin7 -
F
m
d2Y d t2
=
m Ξ2 rco sΞt
co s (Α+ Β) + N + K f 2ΧgV 2 - m g co sΑ
(1)
式中 Α— 去石筛面的倾角;
Β— 撑杆与水平面的夹角.
( 1. College of M echan ica l Eng ineer ing, J iam usi Un iversity, J iam usi 154007, Ch ina; 2. L ow Tem pera ture Equ ipm en t Plan t J iam usi, He ilongj iang J iam usi 154002, Ch ina)
去石机工作时, 物料不断地从左端进入去石筛面, 由于物料各成分的比重及空气动力学特性的不同,
① 收稿日期: 2000- 11- 28 作者简介: 王俊发 (1958- ) , 男, 黑龙江萝北人, 佳木斯大学机械工程学院副教授, 工学硕士.
第 1 期 王俊发等: 比重去石机的原理及工作参数分析
式中 m — 物料质量;
g — 重力加速度;
r— 去石筛面的振幅;
Ξ— 传动机构的角速度;
f — 物料迎风面积;
V — 气流穿过物料层的速度; Χ— 空气重度;
图 2 石子在筛面上的受力情况
Υ— 物料对去石筛面的摩擦角.
石子M 在坐标 X O Y 上的运动方程式为:
g sin (Α+
Υ) +
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Kf
Χ 2gm
V
2 sinΥ
rsin (Α+ Β + Υ)
(4)
同理, 当去石筛面倾斜向上加速时 (偏心半径处于 , 象限) , 石子下滑的频率为:
Ξ下 >
g sin (Υ-
Α) +
Kf
Χ 2gm
V
2 sinΥ
rsin (Α+ Β - Υ)
(5)
对于钢丝编织去石筛面, 凸凹不平的筛网表面阻止石子发生相对滑动, 只有当去石筛面倾斜向下加速