CN111001558A - 座式耦合振动筛分机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动筛分机，具体涉及一种座式耦合振动筛分机，包括，机座，内设置有弹簧Ⅱ；机架，固定安装于该机座；弹簧Ⅰ；筛箱，通过该弹簧Ⅰ与所述机架顶部呈倾斜式安装；及激振组件，位于该筛箱中部下方，并固定安装于所述机座顶面；所述激振组件包括驱动电机和激振器，所述驱动电机与激振器并排固定安装于所述机座，且两者间传动连接；所述振动器的回转频率等于筛箱的固有频率。本发明具有使用可靠性高，筛分效率高，节能等特点。

Description

座式耦合振动筛分机

技术领域

本发明公开一种振动筛分机，具体涉及一种座式耦合振动筛分机。

背景技术

振动筛利用机械振动的原理，使物料在筛面上被抛起，同时向前作直线运动加以合理匹配的筛网从而达到筛分的目的。因此，利用振动筛对混合在一起的大小颗粒物料进行分级,是一种工业上常见的分级方法。

利用振动的原理工作，在理论上，动力消耗相对其它形式的物料分级小，而生产能力大。因此，振动筛不仅广泛应用于矿山的选矿筛分,还应用于其它工农业生产行业筛分各种粒度的物料，或进行物料的脱水、脱泥和脱介等。

座式筛分机是振动筛中的一种结构形式，传统的座式筛分机的结构形式如图1所示；具体结构连接为：激振组件固定安装于振动筛箱，振动筛箱一端通过弹簧件与刚性机座固定连接，另一端通过弹簧件与电机架顶部固定连接，电机架底部固定安装于刚性机座，电机架内安装电机，电机与激振组件传动连接。是利用安装在筛框上的振动器产生振动，筛箱随之振动而进行物料分级。与该种座式筛分机相似结构的还有如中国专利文献CN1100673A和CN103623997A；这些结构形式所存在共有的缺点为：(1)振动器与筛箱是固连在一起工作振动，增加筛箱振动负荷，相应地增加了能耗，也导致振动器寿命缩短；(2)机座受到振动力的冲击，周边机器及建筑物也受到振动的影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术缺陷，而提供一种座式耦合振动筛分机。

为了实现上述本发明的目的，所采取的技术方案：

一种座式耦合振动筛分机，包括，机座，内设置有弹簧Ⅱ；机架，固定安装于该机座；弹簧Ⅰ；筛箱，通过该弹簧Ⅰ与所述机架顶部呈倾斜式安装；及激振组件，位于该筛箱中部下方，并固定安装于所述机座顶面；所述激振组件包括驱动电机和激振器，所述驱动电机与激振器并排固定安装于所述机座，且两者间传动连接；所述振动器的回转频率等于筛箱的固有频率。筛箱的固有频率由支承筛箱的弹簧刚度与筛箱质量决定。

作为本发明的进一步改进，所述弹簧Ⅱ和弹簧Ⅰ的刚度不相同；同时满足

G是物理常量,D是弹簧外径,d是弹簧丝直径,n是弹簧圈数；

二次隔振振动,两组弹簧刚度分别由下式决定:K₁＝ω₁ ²m₁,K₂＝ω₂ ²m₂,其中频率ω＝ω₂。两者刚度的范围由各自的参振体质量决定，且与质量大小成正比,与振动频率成反比。

作为本发明的进一步改进，所述弹簧Ⅱ、弹簧Ⅰ均为螺旋弹簧。

作为本发明的进一步改进，所述机座，具有上机座和下机座，所述上机座和下机座之间固定安装有多个弹簧Ⅱ。

作为本发明的进一步改进，所述机架具有第一机架和第二机架；

作为本发明的进一步改进，所述第一机架固定安装于所述上机座一端，且该第一机架底部下方两侧位于所述上机座和下机座之间均设置安装有弹簧Ⅱ；

而所述第二机架固定安装于所述上机座的另一端，且该第二机架底部下方两侧位于所述上机座和下机座之间均设置安装有弹簧Ⅱ。

作为本发明的进一步改进，所述激振组件下方位于所述上机座和下机座之间固定安装有弹簧Ⅱ。

作为本发明的进一步改进，所述激振组件包括驱动电机和激振器，所述驱动电机与激振器并排固定安装于所述机座，且两者间传动连接。

作为本发明的进一步改进，所述筛箱具有第一支柱和第二支柱；所述第一支柱、第二支柱分别通过所述弹簧Ⅰ与所述机架顶部固定连接。

本发明的理论依据是二次隔振振动耦合理论(本发明所说的“耦合”指两个或两个以上的体系或两种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合起来的现象)研究而成的。

本发明与现有筛分机不同之处在于筛箱上不安装激振器，而本发明的激振组件安装于机座，减轻筛箱负重，进而降低筛箱振动负载。

本发明的工作原理为：激振组件安装于机座，即激振组件中的激振器和电机均是安装于机座，机座内设置有弹簧Ⅱ，机座上安装机架，机架通过弹簧Ⅰ与筛箱连接；因此，激振器先对机座激振，通过机座内的弹簧Ⅱ振动作用，弹簧Ⅱ的振动通过机架传递至弹簧Ⅰ，弹簧Ⅰ再传递至筛箱，从而使得筛箱实现振动筛分。

依据二次隔振振动耦合理论,当激振力频率等于筛箱的固有频率时，机座、机架及激振器静止不动，通过振动耦合，激振器的振动力通过耦合传给筛箱，筛箱实现振动筛分工作。

本发明相对于现有技术所具有突出的实质性特点和显著的进步：

1、本发明振动分离筛分机是在现有的振动筛基础上改进创造的，本发明的振动筛采用激振器与筛箱分离，减轻筛箱负重，筛箱通过机架、机座、弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ与激振器实现间接连接；利用激振器对机座进行激振，从而机座带动机架激振，机架通过弹簧Ⅰ迫使筛箱发生激振；而在发生激振过程，弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ实现联动；依据二次隔振振动耦合理论,当激振力频率等于筛箱的固有频率时，产生振动耦合；机架、机座、电机及激振器静止不动，激振器的振动力通过振动耦合传给筛箱，进而筛箱进行振动耦合筛分工作。机座不动消除振动对外界的影响，实现安全、高效、节能的目的。比目前的振动筛减少功率消耗30％以上。

2、本发明克服了传统振动筛各零部件的制造与装配要求高、弹性元件易损、筛分机的振幅随给料量的变化而变化，造成工作不稳定的缺点。动力消耗小，而生产效率高。

3、本发明适用于各个行业对大小颗粒混合物料的分级，亦用于物料的脱水、脱泥和脱介等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为传统的座式筛分机的结构示意图；

图2为本发明一种座式耦合振动筛分机的主视结构示意图；

图3为普通振动筛振原理的示意图；

图4为耦合振动筛分机是从传统振动筛中，把激振器从筛箱分离出来，其力学模型的示意图；

图中各部件名称及序号：弹簧件1，电机架2，电机3，刚性机座4，激振组件5，振动筛箱6，筛箱101，驱动电机102，激振器103，弹簧Ⅰ104，第一机架105，筛网106，弹簧Ⅱ107，机座108，上机座1081，下机座1082，传动件109，第二机架1010，第一支柱1011，第二支柱1012。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本申请中的技术方案，下面将结合附图和实施例来对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图2显示为本发明座式耦合振动筛分机。从图2中可见，本发明所用到的激振器103与筛箱101是分开的，从而可降低筛箱负载，提高筛箱工作效率，延长设备使用寿命。

如图2所示，一种座式耦合振动筛分机，包括机座108、机架、弹簧Ⅰ104、筛箱101和激振组件，机座108内设置有弹簧Ⅱ107；机架固定安装于该机座108；筛箱101通过该弹簧Ⅰ104与机架顶部呈倾斜式安装；激振组件位于该筛箱101中部下方，并固定安装于所述机座108顶面；所述激振组件包括驱动电机102和激振器103，所述驱动电机102与激振器103并排固定安装于所述机座108，且两者间传动连接；所述振动器103的回转频率等于筛箱9的固有频率。

筛箱9的固有频率由支承筛箱的弹簧刚度与筛箱质量决定(见下方的耦合工作原理)。

机座108，具有上机座1081和下机座1082，上机座1081和下机座1082之间固定安装有多个弹簧Ⅱ107。上机座1081在弹簧Ⅱ107作用下实现振动，使得机座108具有振动作用。位于上机座1081和下机座1082之间的弹簧Ⅱ107其两端可采用一小段钢管套住弹簧或钢柱串进弹簧内。钢管或钢柱长度为1/4弹簧的自由高度。能对弹簧Ⅱ107的弹簧进行限位。

而驱动电机102和激振器103下方位于上机座1081和下机座1082之间各自对应固定安装有弹簧Ⅱ107。弹簧Ⅱ107的个数可为多个，可为10、12等数量。还能增加机座108工作可靠性和安全性。

驱动电机102和激振器103通过传动件109传动连接，使得驱动电机102对激振器103实现驱动作用，进而使得激振器103对上机座1081作出激振运动。

弹簧Ⅱ107和弹簧Ⅰ104的刚度不相同。两者刚度的范围由各自的参振体质量决定，且与质量大小成正比,与振动频率成反比。弹簧的刚度计算式为：

G是物理常量,D是弹簧外径,d是弹簧丝直径,n是弹簧圈数；

另，二次隔振振动,两组弹簧刚度分别由下式决定:

K₁＝ω₁ ²m₁,K₂＝ω₂ ²m₂,若要耦合,要使激振力频率ω＝ω₂(见下方的耦合工作原理)。而个振动体的质量m₁和m₂是不相同的,所以刚度也不相同。

激振器103通过电机驱动产生振动，促使弹簧Ⅱ107、弹簧Ⅰ104产生振动，两组间实现联动，为后续筛分机实现振动耦合筛分提供条件。

弹簧Ⅱ107、弹簧Ⅰ104均为螺旋弹簧。螺旋弹簧具有精密的调节性能、结构比较紧凑以及变形范围相对较宽等特点。可利于本发明筛分机进行耦合振动筛分。

机架具有第一机架105和第二机架1010；第一机架105固定安装于所述上机座1081一端，且该第一机架105底部下方两侧位于上机座1081和下机座1082之间均设置安装有弹簧Ⅱ107；而第二机架1010固定安装于上机座1081的另一端，且该第二机架1010底部下方两侧位于所述上机座1081和下机座1082之间均设置安装有弹簧Ⅱ107。

筛箱101具有第一支柱1011和第二支柱1012；两个第一支柱1011位于筛箱101一端，两个第二支柱1012位于筛箱101另一端，第一支柱1011间、第二支柱1012间均是以筛箱101纵向中心线对称；第一支柱1011、第二支柱1012分别通过弹簧Ⅰ104与机架顶部固定连接。即第一支柱1011通过弹簧Ⅰ104与机架的第二机架1010固定连接，第二支柱1012通过弹簧Ⅰ104与机架的第一机架105固定连接。

筛箱101内安装有筛网106。筛网106对筛箱101内物料进行分级筛选。

本发明的具体工作方式为：

驱动电机102驱动激振器103进行激振工作，上机座1081通过弹簧Ⅱ107与下机座1082固定连接，激振器103激振上机座1081，上机座1081在弹簧Ⅱ107作用下发生激振，进而带动机架(第一机架105和第二机架1010)激振，机架通过弹簧Ⅰ104激振筛箱101，筛箱101对其内物料进行振动筛选；振动筛箱101与弹簧Ⅰ104、上机座1081与弹簧Ⅱ107构成的两个振动体，当激振器103的回转频率等于筛箱9的固有频率，两振动体产生振动耦合，激振器103的振动力通过振动耦合传递给筛箱101，进而使得筛箱101进行振动耦合筛选，而上机座1081、驱动电机102和激振器103静止不动。因此，消除振动对外界的影响，实现安全、高效、节能的目的。能有效降低能量损耗，相比于传统筛分机能减少功率消耗30％以上。

本发明筛箱101与激振器102分离安装，减轻筛箱101的负重，进而减轻筛箱101振动载荷，可延长设备使用寿命。

耦合工作原理：

一、普通振动筛振原理图3所示，在筛箱上的激振器作用下筛箱产生振动而实现对物料的筛分。根据动力学基本定律，筛箱振动微分方程式为：

X水平方向

Y垂直方向

上式中：M－筛箱及物料参振质量；

m--偏心块质量；

c---粘性阻尼系数；

Kx、Ky—分别为x、y方向的弹簧刚度；

F----偏心激振力；

上述符号含义见图3表示；

二、而耦合振动筛分机是从传统振动筛中，把激振器从筛箱分离出来，其力学模型见如图4所示，为具有粘性阻尼的二自由度受迫振动系统。该系统的受迫振动方程有以下形式：

式中：

M₁₁＝m₁，M₂₂＝m₂，C₁₁＝c₁+c₂，C₁₂＝C₂₁＝-c₂，

C₂₂＝c₂，K₁₁＝k₁+k₂，K₁₂＝K₂₁＝-k₂，K₂₂＝k₂

m₁-筛箱及物料参振质量；

m₂-激振及机架的质量；

c₁、c₂---振动粘性阻尼系数；

k₁、k₂-分别为弹簧I和弹簧II的弹簧刚度；

F₁----激振器偏心激振力；

具体见图4表示；

受迫振动方程的全解可表示为

有阻尼的振动，由于

和

的存在经过定时间后，将全部消失，而仅存在受迫振动，所以受迫振动方程的稳态解：

x₁＝B_1ccosωt+B_1ssinωt

x₂＝B_2ccosωt+B_2ssinωt

将位移x₁、_x2及它们的一阶二阶导数代人方程(1)中，经化简整理得：

[(K₁₁-M₁₁ω²)B_1c+K₁₂B_2c+C₁₁ωB_1s+C₁₂ωB_2s]cosωt

+[(K₁₁-M₁₁ω²)B_1s+K₁₂B_2s-C₁₁ωB_1c-C₁₂ωB_2c-F₁]sinωt＝0

[(K₂₂-M₂₂ω²)B_2c+K₁₂B_1c+C₁₂ωB_1s+C₂₂ωB_2s]cosωt

+[(K₂₂-M₂₂ω²)B_2s+K₁₂B_1s-C₁₂ωB_1c-C₂₂ωB_2c]sinωt＝0

为使上式恒等，sinωt和cosωt的系数必为零，即(K₁₁-M₁₁ω²)B_1c+K₁₂B_2c+C₁₁ωB_1s+C₁₂ωB_2s＝0

(K₁₁-M₁₁ω²)B_1s+K₁₂B_2s-C₁₁ωB_1c-C₁₂ωB_2c＝F₁

(K₂₂-M₂₂ω²)B_2c+K₁₂B_1c+C₁₂ωB_1s+C₂₂ωB_2s＝0

(K₂₂-M₂₂ω²)B_2s+K₁₂B_1s-C₁₂ωB_1c-C₂₂ωB_2c＝0

根据以上四个代数方程，可以求得四个未知数B_1c、B_2c、B_1s和B_2s。这时位移可表示为

其中

由于在振动筛中，阻尼力相对不大，考虑c₁＝c₂≈0，

令

(这个工程上做得到)，则有

B₁＝0

也就是说，当激振频率ω等于筛箱M₁振动固有频率

时，激振器架M₂的振幅为零，静止不动。在此，借用物理学上的一个概念“耦合”称这一现象为“振动耦合”。指两个或两个以上的振动体间通过相互作用而彼此影响的现象。

依据上述原理,本发明的振动分离筛分机，实现了振与动的分离，即激振器只产生振动力自身不动，筛箱需要振动作业才会振动，该动的动，不该动的不动，不做无畏功，从而实现节能目的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种座式耦合振动筛分机，其特征在于：包括，

机座(108)，内设置有弹簧Ⅱ(107)；机架，固定安装于该机座(108)；弹簧Ⅰ(104)；

筛箱(101)，通过该弹簧Ⅰ(104)与所述机架顶部呈倾斜式安装；及

激振组件，位于该筛箱(101)中部下方，并固定安装于所述机座(108)顶面；

所述激振组件包括驱动电机(102)和激振器(103)，所述驱动电机(102)与激振器(103)并排固定安装于所述机座(108)，且两者间传动连接；

所述振动器(103)的回转频率等于筛箱(9)的固有频率。

2.根据权利要求1所述的座式耦合振动筛分机，其特征在于：所述弹簧Ⅱ(107)和弹簧Ⅰ(104)的刚度不相同；同时满足

G是物理常量,D是弹簧外径,d是弹簧丝直径,n是弹簧圈数；

二次隔振振动,两组弹簧刚度分别由下式决定:K₁＝ω₁ ²m₁,K₂＝ω₂ ²m₂,其中频率ω＝ω₂。

3.根据权利要求1或2所述的座式耦合振动筛分机，其特征在于：所述弹簧Ⅱ(107)、弹簧Ⅰ(104)均为螺旋弹簧。

4.根据权利要求1所述的座式耦合振动筛分机，其特征在于：所述机座(108)，具有上机座(1081)和下机座(1082)，所述上机座(1081)和下机座(1082)之间固定安装有多个弹簧Ⅱ(107)。

5.根据权利要求4所述的座式耦合振动筛分机，其特征在于：所述机架具有第一机架(105)和第二机架(1010)；

所述第一机架(105)固定安装于上机座(1081)一端，且该第一机架(105)底部下方两侧位于上机座(1081)和下机座(1082)之间均设置安装有弹簧Ⅱ(107)；

而所述第二机架(1010)固定安装于上机座(1081)的另一端，且该第二机架(1010)底部下方两侧位于上机座(1081)和下机座(1082)之间均设置安装有弹簧Ⅱ(107)。

6.根据权利要求4或5所述的座式耦合振动筛分机，其特征在于：所述激振组件下方位于所述上机座(1081)和下机座(1082)之间固定安装有弹簧Ⅱ(107)。

7.根据权利要求6所述的座式耦合振动筛分机，其特征在于：所述筛箱(101)具有第一支柱(1011)和第二支柱(1012)；所述第一支柱(1011)、第二支柱(1012)分别通过所述弹簧Ⅰ(104)与所述机架顶部固定连接。

Images