3物料的运动分析和工艺参数的选择

3.物料的运动分析和工艺参数的选择3.1物料的运动分析3.1.1筛面的运动方程3.1.2筛面物料的运动分析同圆振动筛面一样，当筛面以不同的振次和振幅连续振动时，筛面上的颗粒可能会出现正向滑动、反向滑动和跳动等不同的运动状态。如前所述，振动筛均采用抛掷状态下工作，故就抛掷运动的理论加以研究。物料颗粒在直线振动筛面上的受力情况如图3-1所示，筛面倾斜安装，与水平面夹角为a,筛面沿S方向振动，当筛分机工作时，作用在颗粒上的力的平衡方程可表示为：mA^2sirtpsi<n-GcgNmA^2sirtpco&+Gs(itsF或 S S SmA①2sin^tsin5-mgcosi=NmA①2sin①tcos5+mgsini=F式中N——筛面对物料的法^向反力 S SF——筛面对物料的静摩擦力其他符号同前颗粒抛掷运动的条件：£F=0即颗粒对筛面的正压力N=0所以mAf^2sin中sin5=mgcos以消去m，得A①2sin5 1gcosi sin中图3-1物料颗粒在筛面上的受力分析1根据公式：物料的抛掷指数KV-sin厂，因此，上式即为直线振动筛上物料抛d掷指数的表达式，即：K1A①2sin5vsin中 gcosi(3-6)=K此cosa3.1.3抛掷指数Kv与跳跃系数iD的关系在直线振动筛上，当振动相位角中等于跳跃起始角中#时，物料便跳离筛面，而实现抛掷运动，在抛掷阶段，物料做抛物线运动，其运动方程为：••___j=一gcosa••_,一一x=gsina式中j——物料颗粒沿坐标了方向的加速度分量m—一xm——物料颗粒沿坐标x方向的加速度分量因为物料运动的绝对加速度jm、七是相对加速度”m、□无m与牵连运动加速度（即筛面运动的加速度）之和，所以相对加速度可表示为：j=-gcosa-（①2Asin5sin中）x=gsina-（一①2Acos5sin中）m s s s（3-8）对式(3-8)由(中#、中)定积分，可求得物料对筛面在x和y方向的相对加速度分量：O-Oj=-gcosa()-wAsin5(cosO-cosO)TOC\o"1-5"\h\zs (jO ss dO-Ox=gsina( )-wAcos5(cosO-cosO)s (0 ss d(3-9)对上式再积分一次，即可求得物料相对筛面的位移：「 1 zO-O、j=_gcosa()2-Acos5[(sinO-cosO)-cosO(O-O)]2 sO ss d d d=1 ,O-O、x=一gcosa( )2-Asin5[(sinO-sinO)-cosO(O-O)]2 sO ss d dd（3-10）当物料在y方向对筛面的相对位移□j重新等于零时物料又回落到筛面，终止跳动。此时筛面振动相位角°即为跳动终止角Od，物料运动的周期为：1=~od物料跳动的终结条件□y=0，由式（3-10）第一式可得:□y=—gcosa(^z~)2-Acos5[(sin甲-cos甲)-cos甲(甲一平)]=02 s① s z d dzd跳动终止角甲z与跳动起始角中d之差即为物料跳动时间内所经历的相位角5（5=中一中）。zd. _gcosa以sinTd=A®2sin5代入式（3-10），并整理简化得s1c c_52-(1-cos5)5-sin51 . -1=；K2-1sin2中 'vd抛掷指数与跳动角的关系为（3-12）K=\Jcot2中+1=cos5+J_52-1 25-sin5（3-13）若以、=戛带入（3-13），便可得抛掷指数K与跳跃系数iD的关系式:、2+1'cos2ki+2兀2i2-1 d D——

k2ki-sin2ki ,'d d7上式表示了抛掷指数与每一周期抛掷次数之间的关系:当iD=0时（3-14）当iD=1时，当iD=2时:Kv=1，不存在抛掷运动;K=v;T+k7W3.3；Ka6.36.；V当，D=3时K牝9.48.,vKv=0+k2a3.3时筛箱每振动一次，颗粒将出现一次抛掷。若抛掷指数Kv确定以后，由（3-6）可以得到所需振动频率和振幅计算公式:

(3-15)(3-16)gKcosa

兀2Asin5(3-15)(3-16)A_900gKcosa

s 兀2n2sin553.2工艺参数的选择计算3.2.1筛面的长度和宽度一般说来，筛面的宽度直接影响筛机的生产率，而筛面的有效长度直接影响筛分的效率，但是在他们之间也互相影响。煤用振动筛的长宽比一般为2口3筛机的面积及筛面的宽度与长度的数值，常常是根据使用现场要求的生产率及所需的筛分效率计算得出的（参看式3-17），若要求的生产率越大，筛分的效率越高，筛机的面积也就越大。对煤炭的筛分：Q_S0xq （3-17）式中 S0——振动筛有效筛分面积，单位m2；q——单位生产能力，单位tlm20见表（3.1）表3.1筛子种类筛分类型筛分效率大于/%筛孔尺寸/mm10050251360.50.25圆振动筛准备筛分70单位面积处理量q/tm-2uh110u13055口65直线振动筛准备筛分十法8035u4020u258u10湿法8510u128u10最终筛分十法8535u4018u22湿法8510u128u10脱水末煤7煤泥21.5脱介块煤1010末煤3末砰2本设计为分级煤用振动筛，所以根据表3.1，取q_40t1m2主。q为单位时间生产能力，为设计题目所给参数，Q=2°°〃h代入式3-16得：S0=5m2(3-18)・.・A=SoS(3-18)式中S——振动筛筛面实际面积m2；So 振动筛筛面有效筛分面积m2；A——筛板的开孔率，％。由式（2-）可知A=65%，已知So=5m2，代入式3-18，得到S=7.69m2，取S=8m2，根据长宽比，取长L=4”，宽B=2m。3.2.2筛面的倾角as筛面与水平面之夹角，称为筛面倾角a。筛面倾角与筛分机之处理量及筛分效率密切相关。随着筛面倾角的加大，物料在筛面上的运动速度加快，筛分机的处理量随之加大；但物料在筛面上停留时间缩短，因而筛分效率降低。如果筛面倾角减小，则筛分机的处理量降低，筛分效率增加。筛面倾角的推荐如下：圆振动筛用于预先分级时匕二15。口30。用于最终分级时 a=12.5。口20。s直线振动筛 匕=—10口L03.2.3振动方向角5s振动方向线与上层筛面之间的夹角，称为振动方向角5s。对具有椭圆运动轨迹的筛分机，椭圆的长轴与筛面间的夹角作为振动方向角。振动方向角是筛分机的重要参数之一。直线振动筛的取值范围为5s=3。。口60。，经常采用的值为5s=45。。圆振动筛一般认为5s=90。5s取值大，物料每次抛射移动距离较短，物料的运动速度较慢，物料得到充分的筛分，因此，这种情况适合于难筛物料的筛分。5s取值小，物料每次抛射、前进的距离较远，物料通过筛面的时间较短，因此，这种情况适合于易筛物料的

筛分。3.2.4振幅1与振动频率/筛分机的振幅1的选择，是根据被筛物料的粒度及性质来选用。对于力度较大的物料，选用较大的振幅；对于粒度较细的物料，选用较小的振幅。根据实践经验，一般按下列范围选取振幅：圆振动筛 1=2•句mm直线振动筛 1=3・如mm3.2.5抛掷指数%、振动强度k及振动频率/由3.1.3,我们已经知道，当抛掷指数K=3.3时，筛面的一个振动周期正好等于物料的一个跳动周期，这时物料与筛面接触的时间最短，所以对筛面的磨损是有利的。为了获得较好的筛分效率，最好使物料颗粒在筛机的每一个振动周期都能和筛面接触，所以在一般情况下，选取抛掷指数K=3口3.3。共振筛的抛掷指数通常取2口3.3，单轴惯性振动筛取3□3.5，双周惯性振动筛通常取2.2□3，对有些圆振动筛，取4□5暂时取%暂时取%=3，由式3-15gKcosa

兀2Asin5代入K=3，A=3.5□5mm，5=45。，a=0。可得转速 n=795□1041r/min根据n=871□1041「/min，以及参照其他相同级别和类型的产品，暂时选择自同步振动筛的电动机为Y系列封闭式三相异步电动机Y180L-6型。转速n=970r/min所以，角谏度胃空n=2X970X兀=101.6rad/s所以，角速度 60 60振动频率f振动频率f=2k~101.6=16.2Hz2兀=4=4mm，5=45。5气=。。代入式（3-6）Kksin5 A①2sin5vcosagcosa得:K=4.21，符合要求([K]=4□6)。得:Kv=2.98，有经验值直线振动筛的K易取K=2.98，符合要求2.5□4；难筛物料Kv取大值，此值合理。3.2.6物料运动速度物料在筛面上运动用理论计算和实际差值很大，所以一般采用经验公式。对于直线振动筛物料运动平均速度可以按下列经验公式计算：v=0.9①Q4□C