进口振动弛张筛的工作机理分析

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2.1.2 x 方向振动求解
根据图 4 所示的无阻尼的受迫振动动力学模型， 建立系统的力学方程组 (1) 式中： 1 为主筛框在 x 方向上的加速度，m/ s2； 2 为 浮动筛框在 x 方向上的加速度，m/ s2； 为角速度， rad/ s；t 为时间，s。
Fig. 2
图 2 惯性激振力的相位 Phase of inertial excitation force
2.1 x 方向振动特性的分析 2.1.1 x 方向的力学模型建立
用集中质量法建立振动弛张筛水平方向的力学 模型，如图 3 所示。此系统属于两自由度带有阻尼的 非线性受迫振动系统[8]。系统中含有 2 个质体 m1 和 m2，分别代表主筛框和浮动筛框。激振力作用在 m1 上，通过剪切弹簧 kx2 和聚氨酯筛板 kx3 和 kx4 带动 m2 振动。
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2 进口振动弛张筛的振动机理分析
振动弛张筛的位移和激振力可沿 x 方向和 y 方 向分解[7]。圆振动弛张筛惯性激振力的相位如图 2 所 示，其中，f0 是圆振动驰张筛的激振力，其在 x 方向 的分力为 f0 cos t，在 y 方向的分力为 f0 sin ( t + )。
， 并代入式 (1) 得 (2)
Fig. 3
图 3 振动弛张筛 x 方向的力学模型 Mechanical model of vibrating flip-flow screen in direction x
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这是一个二阶线性常系数非齐次微分方程，其通 解由两部分组成：一是对应于齐次方程组的解，即自 由振动，当系统存在阻尼时，这一自由振动经过一段 时间后就逐渐衰减； 二是对应于上述非齐次方程组 的一个特解，它是由激振力引起的受迫振动，即系统 的稳态振动[10]。笔者只研究稳态振动，故式 (2) 微分 方程组有简谐振动的特解，即 (3) 式中：A1 为主筛框的振幅，m；A2 为浮动筛框的振 幅，m；A1、A2 在方程组中是待定常数。 对式 (3) 求二阶导，得 (4) 将式 (3)、(4) 代入式 (2)，得 (5) 解得
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2.2.2 y 方向振动求解
(6) 根据图 6(b) 的力学模型建立力学方程组 (7) 代入 m1、m2、k x1、k x2、k x′ 3 等数值，并以角速度 为横坐标，振幅 A 为纵坐标，绘制 x 方向的幅频特 性曲线，如图 5 所示。 式中： 1 为主筛框在 y 方向上的加速度，m/ s2； 为浮动筛框在 y 方向上的加速度，m/ s2。
2
求解方法与 2.1.2 中相同，此处略去。用其解绘 制 y 方向的幅频特性曲线，如图 7 所示。
图 5 x 方向的幅频特性曲线 Fig. 5 Amplitude-frequency characteristic curve in direction x
图 7 y 方向的幅频特性曲线 Fig. 7 Amplitude-frequency characteristic curve in direction y
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Optimization control of loose degree of jig bed
由图 7 可知，工作频率 0 在共振频率 3 和反共 振点之间，低于反共振点的频率。在工作频率附近， 2 个质体的振幅都比较稳定，受温度等工作环境的影 响较小[12]。
3 结语
进口振动弛张筛凭借其独特的结构，以一个较小
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跳汰床层松散度的优化控制
2.2 y 方向振动特性的分析 2.2.1 y 方向力学模型的建立
同理，建立振动弛张筛 y 方向的力学模型，如 图 6(a) 所示。在 y 方向，2 个质体不受筛面弹力的约 束，只受减振弹簧和剪切弹簧的弹性力作用。 同样，忽略阻尼后，可以把力学模型简化为如 图 6(b) 所示。
(a) 初始力迷模型 (b) 简化后力学模型 y1、y2— 分别为主筛框和浮动筛框垂直于筛面方向的位移； f0 sin ( t + )— 系统在 y 方向上的激振力；ky1、ky2— 分别为 y 方向减振弹簧和剪切弹簧的弹性系数；cy1、cy2— 分别为对 应弹簧的阻尼系数 图 6 振动弛张筛 y 方向的力学模型 Fig. 6 Mechanical model of vibrating flip-flow screen in direction y
聚氨酯筛板只有在梁产生相对运动、筛板被拉紧 时才存在弹性力，因此筛板的作用相当于间隙弹簧。 筛板按照对浮动梁产生拉力方向的不同，可以分为两 组：一组产生向前的拉力；另一组产生向后的拉力。 两组筛板的数量往往相等，或相差一个数量，因此可 认为 k x3 等于 k x4，c x3 等于 c x4。间隙弹簧的间隙 e 在 0 ~ mm 之间， 为浮动筛框与主筛框的最大相对位 移。根据筛板硬度的不同，kx3 约占 kx2 的 0% ~ 40%。 因此，把筛板等效为一般的弹簧不会对计算结果造成 太大的影响，等效后的 kx′ kx3，0 ≤ ≤ 1，当 e 较 3≈ 小的时候， 取大值，当 e 较大的时候， 取小值。 考虑到橡胶弹簧变形均在线性区域内，且阻尼很 小，因此阻尼可忽略不计[9]。所以，把 x 方向的力学 模型简化为图 4 所示的力学模型，其中 k x ′ 3 为等效后 的驰张筛面的弹性系数。
在图 5 中， 1、 2 分别表示系统的 2 个共振频 率，当 = 1 或者 = 2 时，系统将产生共振。 0 为振动弛张筛的工作频率，在反共振点和共振频率 2 之间。在此区域内，系统可以以较小的激振力获得较 大的振幅，从而使聚氨酯筛面产生较大的振动强度和 抛掷损数，可以在保证筛分质量的前提下降低筛机承 受的载荷，大大延长筛机的寿命[11]。
黄金霖1，王 晨1，张 莉1，张明丽2
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安徽机电职业技术学院电气工程系 安徽芜湖 241000 江西理工大学电气工程与自动化学院 江西赣州 341000
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摘要：跳汰选矿是重要的选矿方法，而风阀是跳汰机控制的主要设备。通过分析跳汰机床层分层过 程，提出了一种床层松散度的检测方法，采用模糊控制算法对床层松散度进行优化控制，该优化控制 方法利用超声波传感器来检测床层的跳动高度，以 S7-1200 为核心，给出了 PLC 的硬件配置、控制 流程以及工业以太网的通信，实现了跳汰机风阀参数的自动控制。 关键词：跳汰机；风阀；床层松散度；模糊控制 中图分类号：TD455+.1 文献标志码：B 文章编号：1001-3954(2014)05-0090-04
Abstract：The imported flip-flow screen is a kind of efficient and reliable thorough screening equipment for coal. The paper introduced the structure of the imported vibrating flip-flow screen, and plotted the amplitudefrequency characteristic curve. In addition, it explained the operation principle of the vibrating flip-flow screen after solving equations of mechanics. Key Words：vibrating flip-flow screen; amplitude-frequency characteristic curve; polyurethane sieving plate; floating sieving frame; fixed sieving frame 张筛是一种有效的潮湿细粒煤炭筛分设备， 我国大规模推广，并得到了用户的肯定[5]。 其聚氨酯筛面做弛张运动，可以防止黏湿物料 的粘黏。弛张筛通常用于对动力原煤粒径 (源自文库 ~ 13 mm) 1 进口振动弛张筛的结构 进行有效的筛分，直接获得高发热量的末煤产品，从 进口振动弛张筛由主筛框、浮动筛框、筛板、剪 而简化动力煤分选工艺，降低煤炭加工成本[1]。 切弹簧、减振弹簧等部件组成，其结构如图 1 所示。 然而，曾经因为聚氨酯筛面寿命短、成本高等原 因，弛张筛未能得到很好的普及。各国学 者和设备制造商研发的旋转概率筛、立式 圆筒筛、螺旋辊轴筛、概率筛、节肢振动 筛、琴弦筛等分级设备，也因为筛分效率 低、可靠性差，不能有效解决堵孔问题等 原因未能获得普遍肯定[2-4]。 近年来，随着有机高分子技术的发 展，聚氨酯筛面的寿命大幅提高 (可达 1 a 以上)，弛张筛的可靠性和维护成本大幅降 低。弛张筛，尤其是进口的弛张筛开始在 1. 主筛框 2. 浮动筛框 3. 激振器 4. 浮动梁 5. 固定梁 6. 聚氨酯筛板 7. 剪切
弛
作者简介：王新文，男，1961 年生，副教授，博 士，主要研究方向为选煤机械。
Fig. 1
弹簧 8. 减振弹簧 图 1 进口振动弛张筛的结构 Structure of imported vibrating flip-flow screen
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振动弛张筛的梁可分为 2 组，即固定梁和浮动梁，2 组梁间隔布置。固定梁直接固定在侧板上，和侧板、 激振器、支撑梁等组成主筛框；浮动梁两端穿过侧 板，通过剪切弹簧与侧板软性连接，浮动梁与固定其 的装置组成浮动筛框。 聚氨酯筛板安装在固定梁与浮动梁之间，随着固 定梁与浮动梁之间距离的变化作弛张运动，弹性聚氨 酯筛板可以有效防止堵孔[6]。进口弛张筛的筛板固定 槽多采用牛角式设计，可以防止物料在侧板处漏料。 固定方式多采用压入式，无螺栓固定，筛板边缘所受 应力均匀，也方便更换筛板。
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进口振动弛张筛的工作机理分析
王新文1，姚凯旋1，张春节1，刘 阳2，李 圣1
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中国矿业大学 (北京) 化学与环境工程学院 北京 100083 2 北京嘉国达科技发展集团有限公司 北京 100029
摘要：进口振动弛张筛是一种高效、可靠的煤炭深度筛分设备。介绍了进口振动弛张筛的结构，并通 过求解力学方程，绘制幅频特性曲线，解释了弛张筛振动的机理。 关键词：振动弛张筛；幅频特性曲线；聚氨酯筛板；浮动筛框；主筛框 中图分类号：TD455 文献标志码：A 文章编号：1001-3954(2014)05-0087-04
Analysis on working mechanism of imported vibrating flip-flow screen
WANG Xinwen1, YAO Kaixuan1, ZHANG Chunjie1, LIU Yang2, LI Sheng1
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分 选
School of Chemical & Environmental Engineering, China University of Mining & Technology (Beijing), Beijing 100083, China 2 Beijing Avant Science & Technology Development Group Co., Ltd., Beijing 100029, China
Fig. 4 图 4 简化后 x 方向的力学模型 Simplified mechanical model in direction x
为了计算方便，设 ， ， ，
m1— 侧板、固定梁、激振器、加强梁等的质量总和；m2— 浮动筛 框的质量；x1、x2—分别为主筛框和浮动筛框的位移；kx1、kx2— 分 别为 x 方向减振弹簧和剪切弹簧的弹性系数；kx3、kx4— 分别为浮 动筛框沿 x 正向及负向运动时拉紧的聚氨酯筛面对应的弹性系数； cx1、cx2、cx3、cx4— 分别为对应弹簧和筛面的阻尼系数