比重去石机的原理及工作参数分析_王俊发

g sin (Α+
Υ) +
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
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
77
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 ]m 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
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
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;
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.
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
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.
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:
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.
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 -
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.
( 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)
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 >
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,
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
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
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
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.
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.
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
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.
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
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
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.