一種四機驅動雙篩欄平衡臥式振動離心脫水機及參數確定方法與流程
本發明涉及一種振動離心脫水機，特別涉及一種四機驅動雙篩欄平衡臥式振動離心脫水機及參數確定方法。
背景技術：
選煤廠有大量的洗后末煤需用離心脫水機脫水。50年代，我國開始使用立式刮刀卸料離心脫水機脫水，獲得的末煤產品水分較低。但是，這種設備存在入料粒度小、處理量低、能耗大、安裝高度高、漏油嚴重、篩籃磨損過快、檢修和維護不方便、廠房投資和生產費用較高等問題。
臥式振動離心脫水機是選煤廠用于小于50mm粒級煤炭脫水的關鍵設備，也可適用于其他行業類似物料的脫水。它與選煤廠普遍采用的立式刮刀卸料離心機相比，具有占用廠地空間面積小、檢修方便、耗電省、易損件少、篩籃使用壽命長且對煤的粉碎率低等優點。國內眾多選煤廠設計也趨向大型化、模塊化，逐漸青睞大處理量的脫水設備。1967年我國研制出第一代wzl-1000型臥式振動離心脫水機，并在選煤廠得到大量推廣應用，到1982年又研制出第二代國產twz-1300大型臥式振動離心脫水機。這兩代國產臥式振動離心脫水機的共同特點是:兩者均采用單質體遠共振振動原理，基本解決了參數不穩定、主軸承和彈簧易損壞等技術問題，但是其參振質量大，對材料的強度和結構的剛度的要求相對比較大，振動幅度較小，一般僅為2-3mm，從而影響離心機的處理量。進口設備vm1400、scc1400等1.5m大型雙質體臥式振動卸料脫水機主要采用雙質體振動原理，具有振幅大、處理量大、入料變化反應不靈敏、運行穩定等優點。
根據外部工作頻率與固有頻率的比值，振動系統可分為三類，亞共振系統，近共振系統和超共振系統。在工程中應考慮加工成本和機器本身結構的限制，以及亞共振或次近共振的所有優點。次近共振在其放大因子下幅頻響應具有優點。在相同振幅條件下，在亞共振或近共振區域中的振幅激發的激振力是在超遠共振條件下的1/5～1/3，因此如果機器在亞共振或次近共振的條件下工作，驅動電機的功率將相應降低，從而達到節約經濟的目的。
同步耦合相位振蕩器以及雙耦合的擒縱驅動擺鐘或機械振蕩器都是同步現象中最具代表性研究項目。在過去幾十年中更加致力于數學分析同步機理。早期和最廣泛使用的方法之一是直接分離運動方法，即雙時序方法。最早關于同步運動的詳細描述是由惠更斯提出。近期對同步研究的貢獻包括神經網絡、耦合自持式機電裝置、耦合或機械振蕩器。在20世紀60年代，dr.blekhman首先提出具有兩個或多個激振器的振動機的同步理論，并且已經成功地解決許多自同步問題。中國學者聞邦椿建立振動利用工程，包括在超共振和亞共振振動系統中的振動同步理論，將這種理論進一步延伸并將其成功應用于工程上。
綜上所述，臥式振動離心脫水機目前是應用較為廣泛的脫水設備，它存在著能源利用率不高及對基體有激振力的缺陷，導致設備工作穩定性不佳等情況。嵌入三質體四機驅動理論的振動離心脫水機能夠在提升工作效率的同時解決上述問題。
技術實現要素：
針對現有技術存在的問題，本發明提供一種四機驅動雙篩欄平衡臥式振動離心脫水機的設計方法，能夠改善傳統振動離心脫水機工作效率不高的缺點，通過嵌入三質體四機驅動理論將對基體的激振力大大較少，保證設備工作中的穩定性。
為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
一種四機驅動雙篩欄平衡臥式振動離心脫水機，包括物料裝卸機構、篩欄箱體機構、機架、脫水傳動機構及動力機構、激振器和減振機構；所述物料裝卸機構包括入料裝置及固定裝置，所述機架由槽鋼和鋼板焊接制成，所述脫水傳動機構包括帶輪、主軸、輸油箱、剪切橡膠彈簧、篩欄，所述脫水動力機構包括主電機，所述激振器包括振動電機、振動電機座體、振動電機座體連接螺栓，所述減振機構包括外質體減振彈簧、外質體減振彈簧；
所述物料裝卸機構安裝于機架上，并通過減振彈簧進行減振，入料裝置通過螺栓安裝于物料裝卸機構上部，物料裝卸機構通過螺栓與兩側的對稱設置的兩個篩欄箱體機構連接為一整體作為外質體，工作時不參與振動；
所述篩欄箱體機構安裝于機架上，并通過減振彈簧進行減振，外套于脫水傳動機構，篩欄外沿固定于篩欄箱體機構的外殼體；所述脫水傳動機構由輸油箱通過剪切橡膠彈簧與篩欄箱體連接，其主軸穿過兩側安裝的軸承，主軸一端與篩欄固定連接，主軸另一端與帶輪固定連接；所述激振器是通過振動電機座體螺栓固定在輸油箱上，其中，振動電機通過螺栓連接于振動電機座體；
所述脫水動力機構由主電機通過帶輪與帶傳遞動力至主軸的帶輪，提供離心脫水的轉動動力；所述主電機通過螺栓固定于機架上，相應帶輪與帶由皮帶罩保護防塵，皮帶罩通過皮帶罩支撐由螺栓連接方式固定于機架。
進一步地，剪切橡膠彈簧預壓縮量為5-8mm。
進一步地，振動電機的上、下偏心塊回轉方向相反，從而實現振動電機自同步回轉。
進一步地，振動電機提供水平方向雙振幅4-6mm。
進一步地，篩欄的篩網與水平方向所成角為14°～16°。
上述的一種四機驅動雙篩欄平衡臥式振動離心脫水機的參數確定方法為：
其中公式(1)～(62)中，γ1x,γ2x,γ3x,γ4x,γ5x,γ6x為質體1、2、3相位滯后角，f1,f2,f3,f4,f5,f6為質體1、2、3激振力，m0為振動激振器的質量，m1為工作體1的質量，m2為工作體2的質量，m3為外質體3的質量，m0i為振動激振器i的質量(i＝1～4)，r為偏心半徑，k1x,k2x,k3x為x方向彈簧剛度，f1x,f2x,f3x為x方向阻尼系數，x1,x2,x3為質體1、2、3x方向位移，
所述三個質體在x方向上的運動微分方程：
m1＝m1+2m0m2＝m2+2m0m3＝m3joi＝moiri2(8)
所述x方向的相對運動微分方程:四個激振器相同m01＝m02＝m03＝m04＝m0，平均相位和相位差為
所述四激振器間穩態時同步角速度為ωm0，穩態運行期間位移和加速度之間的關系(穩定狀態下，四個激振器的角加速度可以忽略不計)可表示為：
所述x方向上質體的相對運動微分方程：
所述質體在x方向上的相對運動固有頻率：
所述四激振器同步分析時使用傳遞函數方法表示其響應：
所述同步標準：
所述三個質體x方向的固有頻率：
所述四個激振器的平衡方程：
所述激振器的輸出轉矩之間的差值：
所述約束函數如下：
所述四激振器實現振動同步標準：任意兩個電機間的無量綱殘余力矩之差絕對值要小于或等于四激振器間無量綱耦合力矩的最大值。
所述四個激振器同步性能系數：
同步性能越大，系統的同步能力就越強，并且越容易實現同步。
所述整個系統動能t和勢能v：
所述單周期內平均動能et和平均勢能ev：
單周期內hamilton平均作用量(i)可表示為
系統穩定時i的hessen矩陣h正定：
本發明與現有技術相比，提供了一種更加高效的離心脫水方式，并通過嵌入的三質體四機驅動理論將設備工作時對基體的激振力大大減少，同時振動電機自同步的工作方式都保證工作的穩定性。
附圖說明
圖1為本發明的一種四機驅動雙篩欄平衡臥式振動離心脫水機動力學模型。
圖2為本發明的一種四機驅動雙篩欄平衡臥式振動離心脫水機主視圖。
圖3為本發明的一種四機驅動雙篩欄平衡臥式振動離心脫水機脫水傳動機構剖視圖。
圖4為穩態幅度—頻率特性圖。
圖5為同步性能曲線圖。
圖6為四個電機間最大無量綱耦合轉矩圖。
圖7為四個激振器的穩定性能圖。
圖8為四個激振器之間的相位關系圖。
圖9-i為亞共振狀態下激振器1和2的相位差圖。
圖9-ii為激振器3和4的相位差圖。
圖9-iii為激振器1和3的相位差圖。
圖9-iv為四個電機的轉速圖。
圖9-v為質體1的位移圖。
圖9-vi為質體2的位移圖。
圖9-vii為質體3的位移圖。
圖9-viii為質體1,2的相對位移圖。
圖9-ix為質體1,2,3的位移圖。
圖1中，k1-質體1與質體3之間隔振彈簧彈簧剛度；k2-質體2與質體3之間隔振彈簧彈簧剛度；k3-質體3與基體之間隔振彈簧彈簧剛度；o1-質體2上偏心轉子圓心；o2-質體2下偏心轉子圓心；o3-質體1上偏心轉子圓心；o4-質體1下偏心轉子圓心；m1-質體1；m2-質體2；m3-質體3；
圖2中，1脫水傳動機構；2振動電機座體；3振動電機座體連接螺栓；4篩欄箱體機構；5機架；6物料裝卸機構；7入料裝置固定螺栓a；8入料裝置固定螺栓b；9入料裝置；10篩欄箱體機構與物料裝卸機構連接螺栓；11外質體減振彈簧a；12外質體減振彈簧b；13振動電機連接螺栓；14振動電機；15主電機。
圖3中，16帶輪；17主軸；18輸油箱；19剪切橡膠彈簧；20篩欄。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。
如圖1、2、3所示，一種四機驅動雙篩欄平衡臥式振動離心脫水機裝置包括物料裝卸機構、篩欄箱體機構、機架、脫水傳動機構及動力機構、激振器和減振機構。
所述物料裝卸機構6與篩欄箱體機構4在相對應耳板孔通過螺栓連接。安裝設備時先對左右兩側篩欄箱體4進行安裝固定，再將輸油箱18以及剪切橡膠彈簧對應篩欄箱體機構4進行安裝，后將主軸17及相關零件安裝至輸油箱18，并于兩側分別安裝帶輪16和篩欄20及相關結構固定零件。篩欄箱體機構4和脫水傳動機構1安裝完畢后安裝物料裝卸機構6并進行固定。安裝振動電機座體2于輸油箱18相應位置,并通過振動電機座體連接螺栓3箍緊，將振動電機14通過螺栓連接安裝在兩個振動電機座體上。最后將兩側主電機15以及傳動零件安裝于機架5。
所述入料裝置9安裝于物料裝卸機構6相應位置，裝配后的整體在放置于安裝位置前需將入料裝置9旋轉90度，整體置于工位后再將入料裝置9反向回轉90度并進行固定，完成外質體的安裝。
剪切橡膠彈簧預壓縮量為5mm。振動電機回轉頻率選為156rad/s，提供水平方向振幅3-5mm。主電機提供的動力將主軸回轉頻率控制在280r/min。篩欄篩網與水平方向所成角為15°。
所述圖4中區域1、3、4、5的相對幅度幾乎為零，響應曲線區域2，即在ω1的超共振區域和ω0的亞共振區域之間，系統具有大而穩定的振幅。
所述圖5表示同步性能力系數ζ12,ζ23,ζ34,ζ41，且兩激振器之間同步能力系數越大，相對耦合量越大，兩激振器更容易實現同步，系統同步能力越強。1、3、5間隔中同步性能系數隨激振頻率增加而增加。2、4區間同步性能系數隨激振頻率增加而減小。
所述圖6中無量綱耦合力矩在ω0ω3處獲得極值。
所述圖7中非線性系統多樣性存在的兩個條件：其一是同步條件下系統穩定系數為零；其二是存在多個相位差穩定解。
在區域2，即在ω1的超共振區域和ωm0亞共振區域之間，系統具有很強的穩定性。
所述圖8中激振頻率在區域2時四個激振器存在穩定的相位差關系2α1＝2α2＝0°2α3＝180°，在ω0的亞共振區域是穩定的。
所述圖9中在ωm0＝ω0條件下共振時仿真結果：為隨時間推移系統實現同步和穩定且對于在加干擾情況下，系統仍保持穩定。說明系統具有很強的穩定性，質體1和質體2反方向運動且相對位移疊加。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！