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单轴振动筛运动的几何模拟及颗粒的运动规律

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振动筛,震动筛的工作原理

振动筛,震动筛的工作原理

震动筛的基本原理
系借电机轴上下端所安装的重锤（不平蘅重锤），将电机的旋转运动转变为水平、垂直、倾斜的三次元运动，再把这个运动传达给筛面。

若改变上下部的重锤的相位角可改变原料的行进方向。

震动筛的分类
震动筛分设备按重量用途可分为:矿用震动筛，轻型精细震动筛，实验震筛机震动筛
矿用震动筛可分为：高效重型筛，自定中心震动筛，椭圆震动筛，脱水筛，圆震筛，香蕉筛，直线震动筛等
轻型精细震动筛可分为：旋震筛，直线筛，直排筛，超声波震动筛，过滤筛等可参考震动筛系列
实验震动筛：拍击筛，顶击式震筛机，标准检验筛，电动震筛机等请参考实验设备当然这样的分类也不是最科学的，也有人建议按照振动筛的物料运行轨迹分类，我简单做下仅供参考：
按直线运动轨迹分：直线震动筛（物料在筛面上向前做直线运动）
按圆型运动轨迹分：圆震筛（物料在筛面上做圆形运动）
化工行业：树脂、涂料、工业药品、化妆品、油漆、中药粉等。

食品行业：糖粉、淀粉、食盐、米粉、奶粉、豆浆、蛋粉、酱油、果汁等。

金属、冶金矿业：铝粉、铅粉、铜粉、矿石、合金粉、焊条粉末、二氧化锰、电解铜粉、电磁性材料、研磨粉、耐火材料、高岭土、石灰、氧化铝、重质碳酸钙、石英砂等。

公害处理：废油、废水、染整废水、助剂、活性碳特点
①粒径范围适宜，物料的粒度越接近于分界直径时越不易分离；
②物料中含湿量增加，黏性增加，易成团或堵塞筛孔；
③粒子的形状、密度小、物料不易过筛；
④筛分装置的参数。

新乡市人从众振动机械厂，专业生产振动筛，震动筛，欢迎来厂洽谈。

第12章_振动筛-1-26、27

第12章_振动筛-1-26、27

液体振动筛
振动筛的类型： （1）振动筛按驱动方式可分为： 偏心振动筛
机械振动筛
惯性振动筛
共振筛 自定中心振动筛
电磁振动筛
概率筛
电振筛
（2）振动筛按筛面运动轨迹不同可分： 偏心振动筛
圆振动筛
纯振动筛
自定中心振动筛
直线振动筛
双轴振动筛
共振筛
根据结构和筛框运动轨迹的不同，分为： 单轴惯性振动筛：包括偏心振动筛、自定中心 振动筛和圆形空间旋转筛。 双轴惯性振动筛：包括双轴强制式机械同步振 动筛和双电机自同步振动筛。 电磁筛； 概率筛。 （参见下表）
(2) 双轴惯性振动筛
图5－10a所示为定向振动的双轴惯性振动筛—直线振动筛。
筛箱的振动由双轴激振器来实现。
激振器两个主轴的偏重质量相同、偏心距相同，且以 二轴中心连线的垂直平分线为对称轴。两轴间用一对速比 为1的齿轮联接（见图5－10b），和一台电机驱动，因两 轴回转方向相反，转速相等，故两偏心块产生的离心惯性
2) 振动方向角 双轴振动筛或共振筛一般接近水 平安装，振动方向角大，物料抛掷高，筛分效 率高，适用于难筛物料；振动方向角小，物料 运动速度快，生产能力高，适用于易筛物料。 振动方向角一般取30°~65°。 3) 振幅 振动筛的振幅一般在2~8mm之间。当筛 孔较小或用于脱水时，取小值；当筛孔较大时， 取大值。
图5－7振动筛和摇动筛运动的区别 α―安装角，即筛面与水平面的夹角； β―振动方向角，即筛面与振动方向的夹角
振动筛的优点： 小振幅（0.5～ 5mm），高频率（600～ 3000次/min）强烈振动， 运动特性有助于筛面上的 物料分层，消除物料堵塞 现象，强化筛分过程，筛 效率较高和处理能力大； 动力消耗小，构造简 单，维修方便； 使用范围广，可用于 细筛，也可用于中、粗筛 分；且可用于脱水和脱泥 等分离作业。

振动筛工作原理

振动筛工作原理
动轨迹.可以对物料进行精筛分、概率筛分等。
旋振筛主要特点
1、计精巧耐用，任何粉类、粘液均可筛分。
2、换网容易、操作简单、清洗方便。
3、网孔不堵塞、粉末不飞扬、可筛至500目或 0.028mm。 4、杂质、粗料自动排出，可以连续作业。
5、独特网架设计，筛网使用时间长久，换网快只需35分钟。 6、体积小，不占空间移动方便。 7、筛机最高可以达到五层，建议使用三层。
该激振器将产生一个直线的，大小变化的激振力。当 轴两端的偏心块具有不同的安装相位时，还会产生定 赂周期变期变化的激振力。
等质径积惯性振动筛
电机轴上的每个偏心块的质量和半径的乘积都相等的
振动筛
不等质径积惯性振动筛 电机轴上的每个偏心块质量和半径的乘积不相等的振 动筛
双轴惯性振动筛
对于双轴惯性振动筛，可分为以下几种：
砂、铁粉、二氧化钛、电解铜粉等
单轴/双轴惯性振动筛
由单轴式惯性激振器驱动的振动筛，通过产生沿圆周
方向变化的激振力。当轴两端的偏心块具有不同的安
装相位时，还会产生沿圆周方向变化的激振力。 由双轴式惯性激振器驱动的振动筛，其两轴通常作反 向等速运转，所以当两轴上的偏心块质量及偏心距相
等时，在两轴偏心块产生的惯性力相互抵消，因此，
旋振筛/振动筛行业分类
食 品 行 业：面粉、奶粉、淀粉、鱼粉、米粉、维生素、
调味品、糊精、饮料、果汁、砂糖、酱油、凤梨汁、
酵母液等 化 工 行 业：油漆、树脂粉、PVC树脂粉粒、柠檬酸、 聚乙烯粉、洗衣粉等
制 药 行 业：医药中间体、医用辅料、中药粉、中药液、
西药粉、西药液等 陶瓷磨料冶金行业：铝银浆、泥浆、高岭土、石英砂、 氧化铝、人造黑铝、石墨、碳化硅、喷雾土粒、金刚

双轴振动筛刚体平面运动的几何解析方法

双轴振动筛刚体平面运动的几何解析方法

双轴振动筛刚体平面运动的几何解析方法王新文;胡云龙;马超;王召召;白金峰;蒋武学;吴阳【摘要】为了简化振动筛的刚体平面运动的力学数学模型,利用曲柄连杆将其进行了等效——曲柄矢量合成为振动筛质心位移,连杆与其滑移轴线的夹角代数和等于振动筛绕质心转动的角位移,明确了曲柄长度决定振动筛质心振幅,连杆长度决定振动筛的摇摆程度,进而推得偏心质量矩大小及其安装位置的设计参数.根据振动筛角位移等于0,给出了振动筛只做平动的充分必要条件;求出了转动筛的速度、加速度瞬心,结合质心速度、加速度,给出了转动筛任意点速度、加速度的求解方法,为振动筛设计及物料运动的分析提出了一种简单方法.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2014(039)005【总页数】5页(P971-975)【关键词】振动筛;几何解析法;曲柄连杆;速度;加速度【作者】王新文;胡云龙;马超;王召召;白金峰;蒋武学;吴阳【作者单位】中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TD452振动筛广泛应用于矿山、煤炭、冶金和石油等行业,在工业生产中,起着非常重要的作用,目前,对振动筛的研究主要集中在筛面运动理论和大型振动筛的可靠性两个大的方向。

研究筛面的运动是为了找出其运动规律,使各种不同物料都具有较高的筛分效率和处理能力[1-5],例如,等直筛面前、中、后不同的运动轨迹,实现高效等厚筛分[1-2];石油系统的回收钻井液的振动筛,为平动椭圆轨迹为佳[6-7];脱介香蕉筛,激振力通过筛机质心偏出料端一侧,出料端比入料端振幅大,入料端筛面的大倾角加速物料运动,出料端的大振幅,使煤炭充分松散,有利于喷水清洗介质[8];近几年来,许多学者和专家对驰张筛筛面运动规律进行了较为详细的研究,为原煤深度筛分提供了理论依据[9]。

振动筛抖动原理(一)

振动筛抖动原理(一)

振动筛抖动原理(一)振动筛抖动原理1. 什么是振动筛？振动筛是一种常用的固-液分离设备，广泛应用于化工、矿山、建材等行业。

它通过筛板的振动将杂质从原料中分离出来，提高产品的纯度和质量。

2. 振动筛的结构和工作原理结构振动筛主要由振动器、筛板、导向装置、底座等组成。

其中，振动器是实现振动筛工作的核心部件。

工作原理振动筛的工作原理是利用振动器产生的振动力使筛板产生振动。

原料进入振动筛后，受到振动的作用下，被分为多个颗粒层次。

较大颗粒受到离心力作用被抛向筛网上层，而较小颗粒则进入下层，最终通过筛网被分离出来。

3. 振动筛的抖动原理什么是抖动？抖动是指物体在受到外力作用下产生的快速振动。

振动筛利用抖动的原理来实现固-液分离的目的。

抖动原理振动筛的抖动原理基于牛顿第二定律，即物体受到的合外力等于质量乘以加速度。

振动筛的振动器通过偏心块或偏心轮产生不平衡力，使得筛板发生振动。

振动力的大小与偏心块或偏心轮的质量和转速有关。

抖动对分离效果的影响抖动的大小和频率对振动筛的分离效果有着重要影响。

适当的抖动能够增加物料与筛网的接触次数，提高分离效率。

但过大的抖动会导致物料无法通过筛网，影响工作效果。

4. 振动筛的优点•高效：振动筛通过抖动原理，使得物料与筛网接触更加充分，实现高效分离。

•多功能：振动筛适用于不同颗粒、不同湿度的物料，并可根据需要调整筛分精度。

•节能：振动筛的抖动力源于振动器，消耗较少的能量。

总结振动筛的抖动原理是实现固-液分离的关键，通过振动器产生的振动力使得物料在筛板上分层，并通过不同颗粒的分离实现分级。

抖动的大小和频率对分离效果有着重要影响。

振动筛具有高效、多功能和节能的优点，在工业生产中得到广泛应用。

圆振动筛原理以及应用

圆振动筛原理以及应用

圆振动筛原理以及应用(一)圆振动筛工作原理圆振动筛也称单轴振动筛，筛箱上各点的运动轨迹是圆或近似于圆，其筛面由于筛机的运动特性，安装时需要较大倾角，角度一般为16°-21°。

圆振动筛适于粗粒级物料的筛分，多用于选矸前的块煤准备筛分和煤炭的一般分级。

根据激振器结构和原理的不同，单轴振动筛可分为三种：（1）简单惯性式单轴振动筛；（2）自定中心式单轴振动筛；（3）偏心式圆振动（单轴）筛。

目前偏心式圆振动筛已完全淘汰，自定中心式单轴振动筛和简单惯性式圆振动筛使用较多。

1.自定中心式圆振动筛自定中心式圆振动筛根据激振器的结构不同，可分为轴承偏心式和皮带轮偏心式两种。

2.简单惯性式单轴振动筛简单惯性式单轴（圆）振动筛的主轴上的飞轮为偏心式，转动时产生激振力，使筛机产生振动。

筛机工作时，主轴中心线的空间位置是变化的，它绕假想轴线转动，回转半径实际上就是筛子的振幅。

（二）圆振动筛特点与用途YK系列圆振动筛主要用于原煤准备筛分、破碎检查筛分和最终筛分。

该系列振动筛是在吸收德国、美国等几个国家振动筛优点，结合我国机械加工工艺、原材料情况以及我国选煤厂使用特点的基础上研制成功的。

该系列振动筛侧板采用整块钢板外沿折弯的型式，管梁与侧板联接采用高强度螺栓，整机无焊接，结构的刚度和强度很好；同时，YK系列振动筛的运动频率、振幅、筛面倾角均可调整，使得单一型号的$%振动筛适用面更广。

筛面更换方便，夹紧可靠，可选用不锈钢焊接筛网或冲孔筛板；使用橡胶弹簧作为减振系统，由于橡胶弹簧的非线性特性，使得振动筛启动、停车时更加平稳，同时减少了噪音。

（三）圆振动筛典型实例由河南红星研制生产的2DYK1540圆运动筛，应用在北京矿务局长沟峪煤矿。

北京矿务局煤种为无烟煤，其中长沟峪的煤质最好，灰分和硫分都很低，无须洗煤，只进行筛选和手选排矸就能达到用户要求，因此，筛分机质量的好坏，直接影响成品煤的质量。

以前该矿采用2ZSM2065直线筛用于分级作业，由于直线筛不适合用于原煤分级，堵孔现象严重，筛分效率很低，煤筛不透，块煤中末煤量超标。

沥青拌和楼集料振动筛分理论分析

根 据 达 达 朗伯原 理 ，作用在 振动物 体 ｍ上 的惯 性 力 、阻尼力、弹簧力和激 振力在 、 Ｙ方 向分别为 零 ，见
式 （） １。
ｌ ｍ ） ４ ＝ ０ ，ｏｇ （ ＋ ｏ － ｍ ． ｓ ｔ ｃ ｏ
由于系 统 中阻 尼的存 在 ， 自由振 动在 启动后会很快
２ １ ．Ｏ建设机械技术与管理 ７ Ｏ Ｏ１ ５
一
集料 结合系数 ；
ｍ —工作面上 集料 的质量 ； －一 等效 阻力系数 ； 厂
～
隔振 弹簧在垂 直方 向上 的刚度 ；
１ 振 动筛振动系统 的动力学分析
将单 轴振 动筛机构 简化 成 如图 １ 所示力学 模 型 图。
ｍ。 偏 心块质量 ； 一 Ｆ ｔ 、 （ ～ 偏心 块在Ｙ 向与Ｘ 向的相对 运 ｙ（ Ｆ ｔ ） ） 方 方
况进行分析。
集料颗粒在筛面上运动时， 其受力状况如图２ 所示。
消失， 因此下面仅研究振动机械 的强迫 振动。
当振动机 械正常工作 时， 机体 方 向和Ｘ 向的位 方
移应有如下形式 ：
Ｙ＝ ｓ （ ｔ ） ， ｉｃ一 ｎｏ ＝２ Ｏ（ ／ ） ｆ１ ｘ Ｓ ）一 ４ Ｃ Ｏ
ｌ ｆ一＋ 一 ＝ ０
ａｃ ｎ －ｆ ｒｔ ａ
动惯性力 （ 即绕轴 线回转运 动之惯性 力） ；
、
和
一 振动 机 体 在 方 向和 向的 速 度 方
和加速 度。
偏 心块相 对于 回转轴 线的惯性 力Ｆｙ（ 和Ｆ ｔ 以 ｔ ） （ ） 下式表示 ：
ｊ ｍＯｓｏ （ ｏｒ ｃ ） Ｏ ｉｔ ＝ ｎ ２
ｌ （ ＝ ｒｏｏ ｆ ｍ０ ｃｓｉ ） ｌ
所有 类 型混 合 料 的要求 ，而且 其 筛分 效率 不 可 能达 到

不同筛面形式振动筛颗粒运移的DEM模拟

不同筛面形式振动筛颗粒运移的DEM模拟吴先进;李圣一;方潘;席仲君;侯勇俊;刘有平【摘要】建立了凸、凹和平直三种筛面形式的振动筛离散元筛分模型,并采用JKR 湿颗粒接触模型模拟了钻井液振动筛上的颗粒运移与透筛特性.研究结果表明,平直筛面的振动筛的筛分能力良好,筛面上分固相颗粒具有运移速度快、分布均匀特点;凹形筛面筛分能力较差,固相颗粒容易在筛面凹部堆积;凸形筛面振动筛的筛分能力也弱于平直筛面的振动筛,固相颗粒也容易在筛面两侧堆积.研究结果对钻井振动筛设计和筛分能力评价具有重要参考意义.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2017(030)005【总页数】5页(P45-49)【关键词】振动筛;张紧方式;离散元法;JKR湿颗粒【作者】吴先进;李圣一;方潘;席仲君;侯勇俊;刘有平【作者单位】四川宝石机械专用车有限公司,四川广汉 613800;东方锅炉股份有限公司,四川自贡 643001;西南石油大学机电工程学院,四川成都 610500;川庆钻探工程有限公司川西钻探公司,四川成都 610051;西南石油大学机电工程学院,四川成都 610500;四川宝石机械专用车有限公司,四川广汉 613800【正文语种】中文【中图分类】TE926在钻井液振动筛的筛分过程中，固相颗粒运移是一个复杂的动态过程。

朱维兵[1-3]等用传统的筛分颗粒运移模型，从理论上对筛面上的颗粒运移进行了研究。

姚恒申[4]等针对筛面固相颗粒抛掷规律作了理论研究。

目前研究模型的缺陷只是考虑了筛面上的颗粒运移情况，无法分析不同粒度颗粒的运移和透筛行为。

DEM法是近年来出现的离散元研究方法，非常适合于模拟振动筛分过程颗粒的力学行为。

Delaney, G.W.、Dong, K.J、Fernandez, J.W等[5-9]研究了颗粒在振动平直筛面上运移特性，并建立模型证明了DEM方法对研究颗粒碰撞筛面有良好的模拟效果，以及球型颗粒模拟的可行性。

多轴惯性振动筛运动轨迹的几何模拟

如图 3 b) 所示，以 e 为基点平移 A 到 R 的矢 端，同时，以 R 矢端为圆心，旋转角为 1 2 旋转 A 为 A ， 从 A 点指向 A 的矢端就是 A 点的位 移矢量 RA 。 容易证明，多轴振动筛任意点的位移，等于该 点随质心的平动和绕质心的转动，质心位移等于单 轴在质心的位移合成 R 的和
单轴振动筛是惯性振动筛中最简单的一种，在 选煤厂常用脱水、脱泥、脱介的直线振动筛以及大 型圆振动筛，均为双轴激振器；为了满足某些筛分 作业的需要，有的还采用三轴或更多轴激振器[10]， 每根轴的偏心质量矩可以相等也可以不等，旋转角 速度和旋转方向可能相等(同)也可能不等(同)。 振动 筛各点的运动轨迹解析方法是非常复杂的，利用曲 柄连杆几何模拟研究其运动轨迹，把多轴振动筛复 杂运动简单化。 偏心块旋转产生的惯性力和振动筛位移的输 出为二阶线性系统，其位移满足叠加原理，是单轴 激振独立作用的位移叠加。 以双轴振动筛为例，说明其位移矢量的几何叠 加或合成方法： 如图 2 所示，偏心块 m1 和 m2 的偏心距分别为
0
同理，偏心块 m2 在 A 点形成的位移也是该点 随质心的平动和绕质心的转动：
R R1 R2
绕质心转动的转角等于单轴转角的和
RA2 R2 R2 （3） R2 、 R2 的意义同上 R2 2 A （4） 偏心块 m1 和 m2 在 A 点的位移合成为：
1 2
R A R A1 R A 2 R1 R1 R2 R2 R 1 A 2 A R (1 2 ) A R A R RA
所以，双轴振动筛任意点 A 的位移 RA ，等于 该点随质心位移 R 的平动和绕质心的转动 RA 。 质心位移等于单轴在质心的位移矢量和

振动筛分运动分析及筛网设计

振动筛分运动分析及筛网设计振动筛是一种高效的筛分设备，它广泛应用于建材、冶金、化工、陶瓷、食品等行业。

振动筛的表面由若干个筛网组成，以便分离不同粒径的物料。

在振动筛分运动过程中，筛网的设计非常重要，因为它直接关系到筛分效率和可靠性。

本文将对振动筛分运动进行分析，并探究筛网的设计原则及方法。

一、振动筛分运动分析振动筛分运动可以分为抖动、摇摆和旋转三种类型。

在这三种不同的运动状态下，物料颗粒的移动方式也不同。

1. 抖动运动振动筛的抖动运动是沿着水平方向进行的，筛网向前向后作往复运动。

这种运动方式适用于筛分大小较小、含水率较低的物料，抖动幅度小、筛面利用率高，筛分效率高。

2. 摇摆运动振动筛的摇摆运动是以固定点为转轴进行的，筛面以圆弧形式作往复运动。

这种运动方式适用于筛分粒径较大、含水率较高的物料，摇摆幅度大、筛面利用率低，筛分效率低。

3. 旋转运动振动筛的旋转运动是沿垂直轴线旋转的，物料颗粒在筛网上作圆周运动。

这种运动方式适用于细粒物料、具有高粘度的物料，旋转速度快、筛面利用率高，筛分效率高。

二、筛网设计原则1. 适当选择筛孔大小和形状筛孔大小和形状是影响筛分效率的关键因素。

若筛孔过小或者形状不规则，会大大降低筛分效率，甚至筛分失败。

因此，在筛网设计时，必须根据物料的粒径分布和形状特征来选择合适的筛孔形状和大小，以保证精度和效率。

2. 利用筛网振荡运动筛网振荡运动能够加速物料颗粒在筛孔上的通过速度，提高筛分效率。

在筛网设计过程中，应该根据物料特性，合理选择振荡幅度和频率，尽可能使物料颗粒能快速通过筛网。

3. 筛孔密度和筛网材质筛孔密度和筛网材质也是影响筛分效率的重要因素。

筛孔密度越大，能够分离出粒径更小的物料，但同样会增加筛网的阻力和耗能。

而筛网的材质也会影响整个设备的寿命和稳定性。

三、筛网设计方法就振动筛来说，筛网的设计首先要确定筛孔大小和形状。

常用的筛网有金属板孔式筛网、穿孔橡胶板筛网、合成纤维筛网等。

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这类机械常工作在远共振区，由于阻尼力、弹簧力 与惯性力、激振力相比很小，因此，忽略阻尼力和 弹簧力。建立机体随质心平动和绕质心转动的平衡 方程。
R
m 2 r cos t MX e 2 MYe m r sin t 2 J e yo m r cos t
X R 说明质心处的运动轨迹为半径为 Y 0
并且相位落后激振 R 旋转角速度也为 的圆运动， 力 1800。 另一方面，当 x 0 ， y R 时，
变为 p 点，引起点的位移为
X e R cos( 1800 ) R cos t 。以 e 为圆心 0 Ye R sin( 180 ) R sin t 旋转 pceA 使 A 点落在 y 轴上， p 转到 p ，依 此找出 p 点任意时刻的位置， 利用描点法绘出 p 点
中图分类号：TD452 文献标识码：A
Geometric simulation of single-shaft vibrating screen and movement law of particle
Abstract: Rectangular coordinate system is established, and its origin of coordinates is the screen center of mass, coordinate y-axis points to the center of rotation.Through the force analysis and solving differential equation of single-shaft vibrating screen, it could get the mathematical formula of the displacement of the screen at any point. It is found that the screen machine motion of center of mass is the circular ,and (0. R) of y-axis is straight reciprocating.and then , it is found that crank-link mechanism could be used to simulate the motion of single-shaft vibrating screen; and it could find out the displacement of any point of the screen surface at any time and the position of the screen surface by the method of geometric construction, which could be used to draw the trajectory of any point. According to the rotation speed of the mass center and the instantaneous center of connecting-rod velocity, it could get the velocity of any point of the screen surface at any time, and then, the analysis and calculation of particles movement could be obtained directly. Key words: single-shaft vibrating screen; crank-link mechanism; instantaneous center of velocity; screen surface movement; particles moveme 振动筛广泛应用于矿山、煤炭、冶金等行业， 一般地，根据振动筛运动轨迹不同，用途也不同， 研究振动筛运动规律，是为了使筛面上物料的 运动合理，提高生产能力和效率。例如，研究直线 振动筛的运动规律目的是为了提高脱水、脱泥、脱 介的效率和生产能力[1]；激振器位于筛面上方的单 轴振动筛，运动轨迹为椭圆，筛面上各点长轴、短 轴以及长轴与筛面的夹角都不相同，能够实现入料 快速铺开和出料慢速检查筛分，以提高筛分效率 [2,3] 。在钻井石油固液分离中，单轴椭圆振动筛应用 非常广泛，具有较好的松散物料的能力，筛分效率 比直线振动筛好[4,5]。近几年来，弛张筛对潮湿原煤 的细粒筛分起到了重要作用，它是在圆振动筛的框 架内，增加一个浮动筛箱，两筛箱作椭圆运动的同 时，浮动筛箱与另一筛箱还作相向和相背运动，使 筛机整体振幅不大的情况下，实现弹性筛面上具有 很大的振幅和抛射强度[6-8]， 提高了筛分效率和处理 能力。 直线振动的轨迹用振幅和振动方向角表述，椭 圆振动筛轨迹的表述有长轴、短轴及长轴与筛面的
F m 2 r ， m 为偏心质量， r 偏心距， 激振器 旋转角速度。选取绝对坐标系 XOY 和相对坐标系 质心 e xey ，y 轴由质心 e 指向激振器旋转中心 o ， 为坐标原点，o 点坐标 (0, y0 ) 。 激振力 F 在 X 、Y
y

e
o
R
x
FX m 2 r cos t 方向上的分力为 2 FY m r sin t
0 0
线之间距离为
g cos
2
， 筛面运动到红色阴影区域，
筛面上颗粒就会跳起，筛面上 1 点运动到 1 点，筛 面上该点处的颗粒就会跳起。 如图 6 所示， 将 10eA 平移， 并使1 点移至 1 点， 再以 1 为圆心旋转，A 点落到 y 轴上的 A 点， e 点 落到半径为 R 的圆周 e 点上， 0 落到椭圆的 0 点。 曲柄 ee 与 x 轴的夹角 t 1800 ， 0 1 就是偏 心质量旋转 Y 分别为摆动引起的任意点 p ( x, y ) 在 X 、 Y 方向的位移，当机体摆动较小时[11,12]：
（2）
X ye Y xe
X X e X R cos t ym cos t Y Ye Y R sin t xm cos t
3
pceA 变为 pceA ，图 3 b) 所示，连杆平动 p 点
Be R sin R ，在 eeB 中，
Be R cos[(t 180 ) 180 ] R cos t 所以， R R R cos t ， cos t m cos t R 从作图过程也可知， 曲柄连杆的平动位移 X e 、 Ye 和转角 均与（2）式相同。
（3）
mr X e M cos t R cos t mr sin t R sin t Ye M yo mr e J cos t m cos t
mr R M y o mr m J
（4）
x ) y 处总的位移为： 将（2） （4）代入（3） ， p (,
(5)
2 筛机上任意点的运动轨迹
从 （5） 中可以看出， 坐标原点 (0, 0) 的位移为：
R 为质心圆运动的半径， m 是机体摆动的最大摆
角。由于 J M ， 为机体绕质心的回转半径，
2
2 y mr R 所以；m o 2 ，R 表明机体摇摆程 yo M R 度， R 越小机体摆动越大， R 越大机体摆动就越 小，当激振器中心 o 与质心重合时， y0 0 ， R 无
的运动轨迹。如图 4 所示的曲柄连杆机构，在 ABe 中，由于 R R ， sin [12],
X 0 ，位移是沿 Y 轴的直线往复运动， Y R sin t
并且 t 0 时，
X 0 。 Y 0
[12]
t 1800
R
在坐标原点是半径为 R 圆周运动，y 轴上一点是幅 值为 R 的直线往复运动 ，所以，单轴振动筛的刚 体运动，可以用曲柄连杆机构中连杆模拟筛机运 动。如图 2 所示，质心 e 处圆运动是连杆与曲柄的 铰接点曲柄长度 R ， 滑块 A 只能沿 Y 方向做直线运 动，连杆长度 Ae R ，连杆与筛机固结在一起。 如图 3 所示，筛机静止时任一点 p ( x, y ) ，当 激振器转角为 t 时，曲柄逆时针转过角度为
单轴振动筛运动的几何模拟及颗粒的运动规律
摘要：建立了直角坐标系，其坐标原点与筛机质心重合， y 轴指向激振器轴心；通过对单轴振动筛受力 分析和微分方程求解，得到筛机上任意点的位移解析表达式，发现筛机的质心处为圆运动，而 y 轴上点 (0, R) 处的运动为幅值与圆半径相等的直线往复运动， 筛机的运动可以用曲柄连杆机构模拟。 依此方法， 能够容易地找出筛机上任意点任意时刻的位置，从而描绘出运动轨迹；根据连杆的速度瞬心及其旋转角 速度，用几何方法，能够得到筛面上任意点的运动速度，将筛面及颗粒的复杂运动变得简单又直观。 关键词：单轴振动筛；曲柄连杆；几何模拟；筛面运动；颗粒运动
1
y
FY
rm
F
yo

e
o
FX
M J
x
Y
X
O
图 1 单轴振动筛力学模型
Fig.1 Mechanical model of single-shaft vibrating screen
在选煤厂，双轴直线振动筛，常用于脱水、脱泥、 脱介；单轴振动筛一般用于原煤分级，为不同的分 选设备，准备合适的粒级，以保证很好的分选精度 和较高的生产能力。
夹角等，筛机各点振动轨迹各不相同，分析计算较 为复杂。
穷大，m 0 ，摆动完全消失，机体上任意点的运 动轨迹是与质心相同的圆运动。 机体上任意点 p ( x, y ) 的位移是由两部分组 成，一是该点随机体质心的平动位移，二是机体绕 质心摆动引起的位移。
1 圆振动筛任意点的位移[9,10]