CN212189965U - 悬挂式耦合振动筛分机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种振动筛分机，具体涉及一种悬挂式耦合振动筛分机，其特征在于：包括，固定梁，两端安装有碟形弹簧Ⅰ；电机架，固定安装有带有偏心块的电机和碟形弹簧Ⅱ，该碟形弹簧Ⅱ与其正上方对齐的碟形弹簧Ⅰ通过钢丝吊绳连接；及筛箱，具有第一吊杆和第二吊杆，所述第一吊杆与其正上方对齐的碟形弹簧Ⅱ固定连接，所述第二吊杆与其正上方对齐的碟形弹簧Ⅱ固定连接；所述激振器的回转频率等于筛箱的固有频率。本实用新型具有使用可靠性高，筛分效率高，节能等特点。

Description

悬挂式耦合振动筛分机

技术领域

本实用新型公开一种振动筛分机，具体涉及一种悬挂式耦合振动筛分机。

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。

悬挂式筛分机是振动筛中的一种结构形式，传统的悬挂式筛分机的结构形式如图1所示；其激振器与筛箱通过联接件固为一体，驱动激振器的电机固定安装于地面，筛箱通过吊杆与单组弹簧固定连接；筛箱由筛框和多层筛网组成；电机驱动激振器，激振器产生振动，筛箱随之振动而进行物料分级。与该种悬挂式筛分机相似结构的还有如中国专利文献一种悬挂式振动筛(公布号：CN103639113A)；这两种结构形式所存在共有的缺点为：(1)激振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，也导致激振器寿命缩短； (2)电机驱动激振器时，会产生牵引拉动力，会使得筛箱及与筛箱连接的弹簧受到额外拉动力，增加筛箱及弹簧的负载。还有中国专利一种宽幅悬挂式振动筛(公告号：CN204638514U)，虽然该种结构的筛箱也呈悬挂式结构，但是，该种振动筛是摆动式筛分,也无弹簧属于刚性摆动，筛箱在竖直方式无振动。鉴于此，本实用新型研制出一种悬挂式耦合振动筛分机。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术缺陷，而提供一种悬挂式耦合振动筛分机。

为了实现上述本实用新型的目的，所采取的技术方案：

一种悬挂式耦合振动筛分机，包括，

固定钢梁，两端安装有弹簧Ⅰ；

支撑架，固定安装有激振器、电机和弹簧Ⅱ，所述激振器与电机传动连接，该弹簧Ⅱ与其正上方对齐的弹簧Ⅰ通过钢丝吊绳Ⅰ连接；及

筛箱，具有钢丝吊绳Ⅱ和钢丝吊绳Ⅲ，所述钢丝吊绳Ⅱ与其正上方对齐的弹簧Ⅱ固定连接，所述钢丝吊绳Ⅲ与其正上方对齐的弹簧Ⅱ固定连接，其中，所述激振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。

本实用新型工作原理：筛箱通过钢丝吊绳Ⅱ、钢丝吊绳Ⅲ对应与安装在支撑架上的弹簧Ⅱ固定连接，弹簧Ⅱ通过钢丝吊绳Ⅰ与安装于固定钢梁上的弹簧Ⅰ对应固定连接，支撑架上还安装有激振器和电机，电机通过传动皮带与激振器传动连接，电机通过传动皮带驱动激振器振动，从而激振器驱动支撑架振动，支撑架振动作用下，弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ产生联动，并发生振动耦合，使得本实用新型的筛分机实现振动耦合筛分。

作为本实用新型的进一步改进，所述弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ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。

作为本实用新型的进一步改进，所述弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ均包括U型杆、压盘和弹簧，所述压盘间安装有弹簧，所述U型杆依次贯穿底部压盘、弹簧及顶部压盘与螺母螺纹固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述钢丝吊绳Ⅱ长度短于钢丝吊绳Ⅲ，钢丝吊绳Ⅱ、钢丝吊绳Ⅲ各自固定安装后，筛箱向钢丝吊绳Ⅲ呈倾斜式安装。

作为本实用新型的进一步改进，所述支撑架具有倾斜支撑面和水平支撑面，该倾斜支撑面竖直固定安装于水平支撑面；所述倾斜支撑面固定安装激振器和电机，所述水平支撑面两端安装有弹簧Ⅱ。激振器安装于倾斜支撑面能利于产生的振动合力垂直于筛箱的筛选面

作为本实用新型的进一步改进，所述筛箱设置有筛网。筛网对进入筛箱内的物料进行振动筛选。

本实用新型的理论依据是二次隔振振动耦合原理(本实用新型所说的“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。本实用新型与现有筛分机不同之处在于筛箱上不安装激振器；是将激振器和电机安装于支撑架；固定梁顶部安装有弹簧Ⅰ，固定梁下方的支撑架安装有弹簧Ⅱ，弹簧Ⅱ与弹簧Ⅰ在竖直方向上形成一一对应连接；电机驱动激振器，激振器迫使支撑架产生振动，进而支撑架迫使弹簧Ⅱ与弹簧Ⅰ产生联动，依据二次隔振振动耦合理论,激振器的回转频率等于筛箱的固有频率，产生振动耦合，激振器及支撑架静止不动，激振器的振动力通过振动耦合传给筛箱，从而使得筛箱实现振动耦合筛分。

本实用新型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、本实用新型振动分离筛分机是在现有的振动筛基础上改进创造的，本实用新型的振动筛采用激振器与筛箱分离，将激振器和电机一起安装于支撑架，减轻筛箱负重，筛箱通过钢丝吊绳Ⅲ、钢丝吊绳Ⅱ、支撑架、弹簧Ⅱ和弹簧Ⅰ与激振器实现间接连接；利用激振器对电机架进行激振，从而支撑架带动弹簧Ⅱ、弹簧Ⅰ和筛箱发生激振；而在发生激振过程，弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ实现联动，产生振动耦合；依据二次隔振振动耦合理论,当振动力频率等于筛箱的固有频率时，激振器静止不动。激振器的振动力通过振动耦合传给筛箱，进而筛箱实现振动筛分工作，而支撑架及激振器本身处于静止不动；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、本实用新型克服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、本实用新型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实用新型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为本实用新型一种悬挂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Ⅰ1，U型杆101，压盘102，弹簧103，钢丝吊绳Ⅰ2，激振器3，传动皮带4，电机5，弹簧Ⅱ6，支撑架7，钢丝吊绳Ⅱ8，筛箱9，筛网10，固定钢梁11，钢丝吊绳Ⅲ12。

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实用新型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显示为本实用新型悬挂式耦合振动筛分机。从图2中可见，本实用新型所用到的激振器3与筛箱9是分开的，从而可降低筛箱9负载，提高筛箱工作效率，延长设备使用寿命。

如图2和3所示，一种悬挂式耦合振动筛分机，包括固定钢梁11、支撑架7和筛箱9，固定钢梁11两端安装有弹簧Ⅰ1；支撑架7固定安装有激振器3、电机5和弹簧Ⅱ6，激振器 3与电机5传动连接，该弹簧Ⅱ6与其正上方对齐的弹簧Ⅰ1通过钢丝吊绳Ⅰ2连接；筛箱9 具有钢丝吊绳Ⅱ8和钢丝吊绳Ⅲ12，所述钢丝吊绳Ⅱ8与其正上方对齐的弹簧Ⅱ6固定连接，所述钢丝吊绳Ⅲ12与其正上方对齐的弹簧Ⅱ6固定连接，激振器3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(见下方耦合工作原理)。弹簧Ⅰ1和弹簧Ⅱ6的刚度不相同；同时满足

弹簧的刚度由公式计算:

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。而个振动体的质量m₁和m₂是不相同的,所以刚度也不相同。

弹簧Ⅰ1、弹簧Ⅱ6均包括U型杆101、压盘102和弹簧103，所述压盘102间安装有弹簧103，所述U型杆101依次贯穿底部压盘102、弹簧103及顶部压盘102与螺母螺纹固定连接。U型杆101可起到导向和限位作用。

钢丝吊绳Ⅱ8长度短于钢丝吊绳Ⅲ12，钢丝吊绳Ⅱ8、钢丝吊绳Ⅲ12各自固定安装后，筛箱9向钢丝吊绳Ⅲ12呈倾斜式安装。

支撑架7具有倾斜支撑面和水平支撑面，该倾斜支撑面竖直固定安装于水平支撑面；所述倾斜支撑面固定安装激振器3和电机5，所述水平支撑面两端安装有弹簧Ⅱ4。

筛箱9设置有筛网10。筛网10对进入筛箱7内的物料进行振动筛选。

弹簧Ⅰ1和弹簧Ⅱ6之间通过钢丝吊绳Ⅰ2同轴连接；钢丝吊绳Ⅱ8、钢丝吊绳Ⅲ12分别与各自对应连接的弹簧Ⅱ6同轴连接。

弹簧Ⅰ1和弹簧Ⅱ6之间采用钢丝吊绳Ⅰ2同轴连接，钢丝绳具有柔性，振动过程中，能降低对弹簧Ⅰ1的拉伸冲击，保护弹簧Ⅰ1，延缓工作受损，提高使用寿命。

本实用新型的具体工作方式为：

本实用新型筛箱9通过钢丝吊绳Ⅱ8、钢丝吊绳Ⅲ12对应与安装在支撑架7上的弹簧Ⅱ6 固定连接，弹簧Ⅱ6通过钢丝吊绳Ⅰ2与安装于固定钢梁11上的弹簧Ⅰ1对应固定连接，支撑架7上还安装有激振器3和电机5，电机5通过传动皮带4与激振器3传动连接，电机5 通过传动皮带4驱动激振器3振动，从而激振器3驱动支撑架7振动，支撑架7振动作用下，弹簧Ⅰ1、弹簧Ⅱ6产生联动；依据二次隔振振动耦合理论,当激振器3的回转频率等于筛箱7 的固有频率时，产生振动耦合，支撑架7、激振器3和电机5静止不动，激振器3通过振动耦合将振动力传给筛箱9振动筛分工作。因此，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。

本实用新型筛箱9上未安装有激振器3，减轻筛箱9负重，进而减轻筛箱9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,本实用新型的振动分离筛分机，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实用新型创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种悬挂式耦合振动筛分机，其特征在于：包括，

固定钢梁(11)，两端安装有弹簧Ⅰ(1)；

支撑架(7)，固定安装有激振器(3)、电机(5)和弹簧Ⅱ(6)，所述激振器(3)与电机(5)传动连接，该弹簧Ⅱ(6)与其正上方对齐的弹簧Ⅰ(1)通过钢丝吊绳Ⅰ(2)连接；及

筛箱(9)，具有钢丝吊绳Ⅱ(8)和钢丝吊绳Ⅲ(12)，所述钢丝吊绳Ⅱ(8)与其正上方对齐的弹簧Ⅱ(6)固定连接，所述钢丝吊绳Ⅲ(12)与其正上方对齐的弹簧Ⅱ(6)固定连接；

其中，所述激振器(3)的回转频率等于筛箱(9)的固有频率。

2.根据权利要求1所述的悬挂式耦合振动筛分机，其特征在于：所述弹簧Ⅰ(1)与弹簧Ⅱ(6)的刚度不相同。

3.根据权利要求1或2所述的悬挂式耦合振动筛分机，其特征在于：所述弹簧Ⅰ(1)、弹簧Ⅱ(6)均包括U型杆(101)、压盘(102)和弹簧(103)，所述压盘(102)之间安装有弹簧(103)，所述U型杆(101)依次贯穿底部压盘(102)、弹簧(103)及顶部压盘(102)与螺母螺纹固定连接。

4.根据权利要求1或2所述的悬挂式耦合振动筛分机，其特征在于：所述钢丝吊绳Ⅱ(8)长度短于钢丝吊绳Ⅲ(12)，钢丝吊绳Ⅱ(8)、钢丝吊绳Ⅲ(12)各自固定安装后，筛箱(9)向钢丝吊绳Ⅲ(12)呈倾斜式安装。

5.根据权利要求1所述的悬挂式耦合振动筛分机，其特征在于：所述支撑架(7)具有倾斜支撑面和水平支撑面，该倾斜支撑面竖直固定安装于水平支撑面；所述倾斜支撑面固定安装激振器(3)和电机(5)，所述水平支撑面两端安装有弹簧Ⅱ(6)。

6.根据权利要求1所述的悬挂式耦合振动筛分机，其特征在于：所述筛箱(9)设置有筛网(10)。

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