專利名稱：反共振振動(dòng)篩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動(dòng)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，適合于原煤分級(jí)、礦物的分級(jí)、燒結(jié)礦的分級(jí)、及 其它各種散狀物的分級(jí)使用。
背景技術(shù)：
振動(dòng)機(jī)械是利用振動(dòng)來完成各種工藝過程的一大類機(jī)械設(shè)備，如振動(dòng)輸送機(jī)、振動(dòng)篩、 振動(dòng)烘干機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)等，傳統(tǒng)振動(dòng)篩的種類很多，按用途劃分有煤分級(jí)振動(dòng)篩、礦石分級(jí) 振動(dòng)篩、冷礦篩、熱礦篩等；按篩分原理劃分有概率篩、等厚篩、概率等厚篩等；按驅(qū)動(dòng)原 理劃分，有彈性連桿式、電磁式、慣性式、氣動(dòng)和液壓等方式；也可以按動(dòng)力學(xué)特性劃分， 如按是否利用共振原理劃分，有非共振篩和共振篩，按振動(dòng)系統(tǒng)是線性還是非線性劃分，有 線性振動(dòng)篩和非線性振動(dòng)篩；
目前，大型振動(dòng)篩多工作在遠(yuǎn)超共振狀態(tài)，為大型非共振慣性式振動(dòng)篩，其結(jié)構(gòu)如

圖1 所示，從圖中可以看出，大型非共振慣性式振動(dòng)篩由以下幾部分組成l篩箱(上質(zhì)體)，2二 次隔振架(下質(zhì)體)，3—次隔振彈簧，4激振器，5二次隔振彈簧，6緩沖器，7電機(jī)，8傳 動(dòng)軸，9電機(jī)支架，其缺點(diǎn)是傳統(tǒng)振動(dòng)篩不論共振還是非共振，激振器都是安裝在上質(zhì)體 上，激振器周圍需要加固，參振質(zhì)量較大，篩箱受到激振力的直接作用，因此篩箱易疲勞破 壞，噪聲較大，隔振效果較差，對(duì)于非共振篩為了提高隔振效果必須把篩箱坐落在一個(gè)二次 隔振架上，整機(jī)重量較大，篩箱故障率較卨，壽命也不理想。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上結(jié)構(gòu)之不足，本發(fā)明的目的提出一種反共振振動(dòng)篩，利用其激振器安裝在下 質(zhì)體上，從而使工作機(jī)體的結(jié)構(gòu)人大簡(jiǎn)化，參振質(zhì)量可以減少20-30%，激振力也可以隨之減 小，由于工作機(jī)體不受激振力的直接作用，壽命可以提高，下質(zhì)體幾乎不振動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)容易 保證剛度和強(qiáng)度的要求，激振器基本上可以按靜載荷設(shè)計(jì)，整機(jī)的噪聲會(huì)明顯降低。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是這樣實(shí)現(xiàn)的反共振振動(dòng)篩包括有篩箱為上質(zhì)體、激振體為下質(zhì)體、 主振彈簧、激振器、隔振彈簧、基礎(chǔ)、電機(jī)、傳動(dòng)軸、電機(jī)支架；其連接篩箱上質(zhì)體是反 共振振動(dòng)篩的工作部分，激振體下質(zhì)體是驅(qū)動(dòng)部分，在激振體上安裝有激振器，篩箱和激振 體之間通過主振彈簧相連，激振體通過隔振彈簧坐落在基礎(chǔ)上，電機(jī)安裝在電機(jī)架上，并通 過傳動(dòng)軸與激振器相連；主振彈簧可以是板彈簧、板彈簧和拉壓螺旋彈簧的組合、板彈簧和 反接式壓縮橡膠彈簧的組合或是板彈簧和剪切式橡膠彈簧的組合。
反共振振動(dòng)篩的特點(diǎn)
傳統(tǒng)振動(dòng)篩工作在遠(yuǎn)超共振狀態(tài)或工作在低臨界近共振狀態(tài)，而反共振振動(dòng)篩則工作在 反共振狀態(tài)，在反共振狀態(tài)下，下質(zhì)體幾乎不動(dòng)，容易獲得較好的隔振效果；
傳統(tǒng)振動(dòng)篩，激振器安裝在上質(zhì)體篩箱上，而反共振振動(dòng)篩則安裝在下質(zhì)體激振體上， 篩箱上沒有激振器，減小了參振質(zhì)量，篩箱的高度可以降低，且省去了激振器加固所需的質(zhì) 量，因而參振質(zhì)量可以進(jìn)一步降低，參振質(zhì)量總共可以減少20-30%，由于參振質(zhì)量減少了， 激振力可以隨之減小，電機(jī)功率也就減小了，有利于節(jié)能；
激振體對(duì)篩箱的作用是通過主振彈簧傳遞的，主振彈簧剛度較大，為了使上下質(zhì)體受力 均勻，主振彈簧應(yīng)沿篩箱側(cè)板的走向分布布置，主振彈簧可以是板彈簧、板彈簧和拉壓螺 旋彈簧的組合、板彈簧和反接壓縮式橡膠彈簧的組合、板彈簧和剪切式橡膠彈簧的組合；
主振彈簧如果選擇板彈簧，板彈簧的長(zhǎng)度方向應(yīng)和振動(dòng)方向垂直；如主振彈簧選擇板彈 簧和拉壓螺旋彈簧的組合，板彈簧的長(zhǎng)度方向應(yīng)和振動(dòng)方向垂直，拉壓螺旋彈簧的長(zhǎng)度方向 應(yīng)和振動(dòng)方向平行。
主振彈簧如果選擇板彈簧和反接式壓縮橡膠彈簧的組合，板彈簧的長(zhǎng)度方向應(yīng)和振動(dòng)方 向垂直，反接式壓縮橡膠彈簧的長(zhǎng)度方向應(yīng)和振動(dòng)方向平行；如主振彈簧選擇板彈簧和剪切 式橡膠彈簧的組合，板彈簧的長(zhǎng)度方向應(yīng)和振動(dòng)方向垂直，剪切式橡膠彈簧的剪切方向應(yīng)和 振動(dòng)方向平行。
激振器可以采用自同步和強(qiáng)制同步兩種結(jié)構(gòu)，以自同歩和強(qiáng)制同步兩種方式運(yùn)行。如采 用自同步結(jié)構(gòu)，兩激振器之間無任何機(jī)械聯(lián)系，靠反共振時(shí)的自同步原理同歩運(yùn)行；如釆用 強(qiáng)制同步結(jié)構(gòu)，強(qiáng)制同步可以采取齒輪傳動(dòng)、齒形帶傳動(dòng)、二角帶傳動(dòng)等各種傳動(dòng)方式。
激振器安裝在下質(zhì)體上，激振器質(zhì)量及激振器周圍的加固質(zhì)量都可以作為下質(zhì)體質(zhì)量的 一部分，實(shí)際上減小了下質(zhì)體的質(zhì)量，因?yàn)橄沦|(zhì)體不是工作部分，其形狀及大小不受工藝要 求的限制，另外下質(zhì)體幾乎不振動(dòng)，剛度和強(qiáng)度要求容易保證。 篩箱和激振體可以傾斜一定角度，也可水平安裝；
反共振振動(dòng)篩的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，其動(dòng)力學(xué)參數(shù)主要有
上下質(zhì)體質(zhì)量比// = ^，式中"是下質(zhì)體的質(zhì)量，加2是上質(zhì)體的質(zhì)量，質(zhì)量比//的
附j(luò)
選擇范圍是0.5-6,質(zhì)量比//選擇較小數(shù)值，將造成激振體下質(zhì)體重量偏大，整機(jī)重量較
大；
反共振頻率比"=~，式中"。=7^/附2為反共振頻率; 。 =7^7^,為下質(zhì)體子系統(tǒng)
的固有頻率，反共振頻率比a的取值范圍是1-15,工作頻率高時(shí)取較大值，工作頻率低時(shí)
取較小值。反共振頻率比a取較大值時(shí)兩共振點(diǎn)離得較遠(yuǎn)，有利于振幅的穩(wěn)定；
主振彈簧剛度&,主振彈簧剛度^=附2 ;。2,式中/ 2是篩箱上質(zhì)體的參振質(zhì)量，《。為
反共振頻率。
反共振振動(dòng)篩工作原理 圖13中給出了反共振振動(dòng)機(jī)的力學(xué)模型。不考慮阻尼，圖中/ 2是上質(zhì)體的質(zhì)量，該機(jī)
的工作部分，下質(zhì)體/n,上裝有慣性式激振器，其激振力是簡(jiǎn)諧力，^為主振彈簧剛度、/fc,為
隔振彈簧剛度、A為下質(zhì)體位移、^為上質(zhì)體位移，根據(jù)力學(xué)模型可直接列出系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方 程
<formula>formula see original document page 5</formula> (1)
式中F為激振力幅值，設(shè)^T卜(到sin紐，^}為位移列向量，代入(l)式，則得矩陣方程
<formula>formula see original document page 5</formula> (2)
式中，^為節(jié)點(diǎn)力向量幅值，= 洲為位移列向量幅值，{^} = d [Z]為位移阻抗矩陣，<formula>formula see original document page 5</formula>
由式(l)可得-
<formula>formula see original document page 5</formula>
式中，為導(dǎo)納矩陣<formula>formula see original document page 5</formula>, 而<formula>formula see original document page 5</formula>.
因此有
<formula>formula see original document page 5</formula> (3)
由式(3)可知, 當(dāng)<formula>formula see original document page 5</formula>時(shí), 系統(tǒng)出現(xiàn)原點(diǎn)反共振, 這時(shí)B1=0,而
因?yàn)閷?shí)際系統(tǒng)都存在一定的阻尼，質(zhì)體/n,的振幅不會(huì)為零，其大小取決于阻尼的大小。 這時(shí)傳給基礎(chǔ)的動(dòng)載荷為
尸=仏
因?yàn)閷?shí)際系統(tǒng)的阻尼一般較小，所以傳給基礎(chǔ)的動(dòng)載荷比一般二次隔振系統(tǒng)還要小，反 共振振動(dòng)機(jī)以質(zhì)體/ 2為工作機(jī)體，而激振器則安裝在質(zhì)體/^上，這樣就使工作機(jī)體的結(jié)構(gòu)大
大簡(jiǎn)化，參振質(zhì)量可以減少20% 30%，激振力也可以隨之減小，由于質(zhì)體m:不受激振力的 直接作用，機(jī)體的壽命可以提高，而激振器安裝在質(zhì)體w,上，設(shè)計(jì)時(shí)具有很大的靈活性，容
易保證剛度和強(qiáng)度的要求，整機(jī)的噪聲會(huì)大大降低，但反共振振動(dòng)機(jī)要求激振頻率比較穩(wěn)定， 另外振幅較易受物料量變化的影響。 反共振振動(dòng)篩的振幅控制
在一般情況下，物料的結(jié)合質(zhì)量很小，小于篩箱質(zhì)量的20%，而物料的波動(dòng)量更小，小 于物料量的20%,通過合理選擇動(dòng)力學(xué)參數(shù)，可以使反共振點(diǎn)附近的幅頻響應(yīng)曲線比較平緩， 使物料的波動(dòng)不會(huì)對(duì)篩機(jī)的運(yùn)行造成不良影響；
遇到特殊情況，物料量變化較大或激振頻率非常不穩(wěn)定，致使篩機(jī)不能正常工作，工作 振幅不能滿足需要或隔振效果不好時(shí)，解決的方法是將變頻器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，可以用變頻 器調(diào)整激振頻率，改變工作點(diǎn)，使篩機(jī)恢復(fù)正常工作；
調(diào)整變頻器的激振頻率有兩種方法手動(dòng)調(diào)整，手動(dòng)調(diào)整只適合于物料量或激振頻率變 化不頻繁的情況；通過計(jì)算機(jī)調(diào)整，計(jì)算機(jī)調(diào)整適合于物料量或激振頻率變化頻繁的情況，
而且可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。
手動(dòng)調(diào)整時(shí)，控制系統(tǒng)的連接框圖如圖ll所示，計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，控制系統(tǒng)的連接框 圖如圖12所示。
要使反共振振動(dòng)篩上質(zhì)體振幅穩(wěn)定同時(shí)下質(zhì)體振幅最小，可采取以下三種控制策略 只監(jiān)控上質(zhì)體
反共振振動(dòng)篩在物料量產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，能使上質(zhì)體振幅穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值，下質(zhì)體的振幅也就 近似地處于最小的狀態(tài)，用PID控制很容易實(shí)現(xiàn)上質(zhì)體振幅的穩(wěn)定控制，但這種控制方法'， 上質(zhì)體振幅能夠比較精確的穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值，但下質(zhì)體振幅由于沒有加以控制，只能實(shí)現(xiàn)近似
的最小值，當(dāng)物料結(jié)合質(zhì)量不超過上質(zhì)體質(zhì)量的30%,物料波動(dòng)量不大于物料量的30%的情況
下，這種控制方法可以滿足工程需要。
只監(jiān)控下質(zhì)體
反共振振動(dòng)篩在物料量產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，只要控制下質(zhì)體振幅始終處于最小狀態(tài)，上質(zhì)體的 振幅也就近似地在設(shè)計(jì)值附近，但采用這種控制方法，下質(zhì)體振幅能夠保持在最小值狀態(tài)， 但上質(zhì)體振幅由于沒有加以控制，只能近似地等于設(shè)計(jì)值，但當(dāng)物料結(jié)合質(zhì)量不超過上質(zhì)體
質(zhì)量的30%，物料波動(dòng)量不大于物料量的30%的情況下，這種控制方法可以滿足工程需要。 同時(shí)對(duì)上下質(zhì)體進(jìn)行監(jiān)控的最優(yōu)控制
要使反共振振動(dòng)篩上質(zhì)體振幅穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值，同時(shí)下質(zhì)體振幅最小，可以把上質(zhì)體振幅 的波動(dòng)量與下質(zhì)體的振幅之和作為目標(biāo)函數(shù)，通過控制激振頻率使目標(biāo)函數(shù)值最小，即
min(V^2+Mi) (A5220, Ml， Ml)
式中^為下質(zhì)體振幅；^2為上質(zhì)體振幅的波動(dòng)量；A、 ^為加權(quán)系數(shù)。
說明書附圖
圖1為大型非共振慣性式振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)原理圖2為大型非共振慣性式振動(dòng)篩正視圖3為反共振振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)原理圖4為反共振振動(dòng)篩正投影圖5為反共振振動(dòng)篩上下質(zhì)體水平安裝結(jié)構(gòu)圖6為反共振振動(dòng)篩主振彈簧為板彈簧和螺旋彈簧的組合時(shí)的結(jié)構(gòu)圖； 圖7為反共振振動(dòng)篩主振彈簧為板彈簧和螺旋彈簧的組合時(shí)的正視圖； 圖8為反共振振動(dòng)篩激振器在下質(zhì)體外面結(jié)構(gòu)圖； 圖9為反共振振動(dòng)篩激振器上下質(zhì)體質(zhì)量比較小時(shí)結(jié)構(gòu)圖； 圖10為反共振振動(dòng)篩激振器上下質(zhì)體質(zhì)量比較小時(shí)正視圖； 圖11為反共振振動(dòng)篩手動(dòng)調(diào)整連接框圖； 圖12為反共振振動(dòng)篩自動(dòng)調(diào)整連接框圖； 圖13為本發(fā)明反共振振動(dòng)篩力學(xué)模型圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明詳細(xì)結(jié)構(gòu)結(jié)合以下實(shí)施例和附圖加以說明。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)如圖3所示，篩箱(1)上質(zhì)體是反共振振動(dòng)篩的工作部分，激振體(2)下 質(zhì)體是驅(qū)動(dòng)部分，在激振體(2)上安裝有激振器(4)，篩箱(1)和激振體(2)之間通過主 振彈簧(3)相連，激振體(2)通過隔振彈簧(5)坐落在基礎(chǔ)(6)上，電機(jī)(7)安裝在電 機(jī)支架(9)上，并通過傳動(dòng)軸(8)與激振器(4)相連；本實(shí)施例主振彈簧為板彈簧，分多 組，每組多片，主振彈簧總剛度便于調(diào)節(jié)，上下質(zhì)體質(zhì)量比v^m2/nu較大，nu是下質(zhì)體質(zhì)量， m2是上質(zhì)體的質(zhì)量，整機(jī)重量較輕；圖5上下質(zhì)體水平安裝，其余與圖形3相同，圖6主振 彈簧為板彈簧和螺旋彈簧的組合，板彈簧可不分組，也可分多組，每組多片，螺旋彈簧為拉 壓彈簧，其余與圖3相同；圖8激振器不是裝在下質(zhì)體內(nèi)，而是安裝在下質(zhì)體的外面，便于
激振器的模塊化，其余與圖3相同；圖9上下質(zhì)體質(zhì)量比// = ^較小，^是下質(zhì)體的質(zhì)量，
附！
/ 2是上質(zhì)體的質(zhì)量，整機(jī)重量較重，但容易獲得較大的反共振頻率比a-^，式中
。=V^"，為反共振頻率；^為主振彈簧的剛度，《。=7^"為下質(zhì)體子系統(tǒng)的固有 頻率，it,為隔振彈簧的剛度。
權(quán)利要求
1、一種反共振振動(dòng)篩，其結(jié)構(gòu)包括有上質(zhì)體-篩箱、下質(zhì)體-激振體、主振彈簧、隔振彈簧、激振器，其特征在于篩箱(1)通過主振彈簧(3)和激振體(2)連接，激振體(2)通過隔振彈簧(5)坐落在基礎(chǔ)(6)上，在激振體(2)上裝有激振器(4)，電機(jī)(7)與激振器(4)相連。
2、 按權(quán)利要求1所述的反共振振動(dòng)篩，其特征在于激振體(2)對(duì)篩箱(1)的作用是通 過主振彈簧(3)傳遞的，主振彈簧(3)沿篩箱(1)側(cè)板的走向設(shè)置，主振彈簧(3)可以 是板彈簧、板彈簧和拉壓螺旋彈簧的組合、板彈簧和反接式壓縮橡膠彈簧的組合、板彈簧 和剪切式橡膠彈簧的組合。
3、 按權(quán)利要求1所述的反共振振動(dòng)篩，其特征在于激振器可以采用自同步和強(qiáng)制同步兩 種結(jié)構(gòu)，以自同步和強(qiáng)制同步兩種方式運(yùn)行，采用自同步結(jié)構(gòu)，兩激振器之間無任何機(jī)械聯(lián) 系，靠反共振時(shí)的自同步原理同歩運(yùn)行，采用強(qiáng)制同歩結(jié)構(gòu)，強(qiáng)制同步可以采取齒輪傳動(dòng)、 齒形帶傳動(dòng)、三角帶傳動(dòng)等各種傳動(dòng)方式。
4、 按權(quán)利要求1所述的反共振振動(dòng)篩，其特征在于所述上質(zhì)體下質(zhì)體其質(zhì)量比選擇范 圍是0.5 — 6。
5、 按權(quán)利要求1所述的反共振振動(dòng)篩，其特征在于該反共振振動(dòng)篩電機(jī)(7)與激振器 (4)成為一體，即構(gòu)成振動(dòng)電機(jī)。
6、 按權(quán)利要求1所述的反共振振動(dòng)篩，其特征在于所述電機(jī)(7)可通過傳動(dòng)軸與激振 器(4)相連。
7、 按權(quán)利要求2所述的反共振振動(dòng)篩，其特征在于主振彈簧選擇板彈簧，板彈簧的長(zhǎng)度 方向應(yīng)和振動(dòng)方向垂直，主振彈簧選擇板彈簧和拉壓螺旋彈簧的組合，板彈簧的長(zhǎng)度方向應(yīng) 和振動(dòng)方向垂直，拉壓螺旋彈簧的長(zhǎng)度方向應(yīng)和振動(dòng)方向平行。
8、 按權(quán)利要求2所述的反共振振動(dòng)篩，其特征在于主振彈簧選擇板彈簧和反接式壓縮橡 膠彈簧組合，板彈簧的長(zhǎng)度方向應(yīng)和振動(dòng)方向垂直，反接式壓縮橡膠彈簧長(zhǎng)度方向應(yīng)和振動(dòng) 方向平行，主振彈簧選擇板彈簧和剪切式橡膠彈簧的組合，板彈簧長(zhǎng)度方向應(yīng)和振動(dòng)方向垂 直，剪切式橡膠彈簧的剪切方向應(yīng)和振動(dòng)方向平行。
全文摘要
一種反共振振動(dòng)篩，屬于振動(dòng)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，它包括有篩箱為上質(zhì)體、激振體為下質(zhì)體、主振彈簧、激振器、隔振彈簧、基礎(chǔ)、電機(jī)等，篩箱上質(zhì)體是反共振振動(dòng)篩工作部分，激振體下質(zhì)體是驅(qū)動(dòng)部分，在激振體上裝有激振器，篩箱和激振體之間通過主振彈簧相連，激振體通過隔振彈簧坐落在基礎(chǔ)上，電機(jī)安裝在電機(jī)架上，并通過傳動(dòng)軸與激振器相連，優(yōu)點(diǎn)反共振振動(dòng)篩的篩箱上沒有激振器，參振質(zhì)量總共可以減少20-30％，激振力隨之減小，電機(jī)功率也就減小了，有利于節(jié)能；主振彈簧沿篩箱側(cè)板的走向分布，篩箱受力均勻，有利提高篩機(jī)壽命；激振器安裝在下質(zhì)體上，下質(zhì)體幾乎不振動(dòng)，剛度和強(qiáng)度要求容易保證。整機(jī)噪聲明顯降低。
文檔編號(hào)B07B1/42GK101357364SQ200810012489
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者杰 劉, 劉勁濤, 麗 戴, 李允公 申請(qǐng)人:東北大學(xué)