双轴振动筛刚体平面运动如何几何解析

    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。

    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。

    再者,利用SIMULINK,ADAMS或DEM等通用软件,通过建立三维模型、确定边界条件和输入有关参数,对振动筛进行了模拟或仿真,给出有关的位移、速度和加速度,改变输入参数或模型,输出的位移、速度和加速度亦随之改变,这种方法在振动筛设计、使用中都起到了积极的指导作用。

    本文从单轴振动筛的曲柄连杆等效运动入手,推导了双轴振动筛曲柄连杆的几何叠加特性,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的特性,发现了双轴平动筛的充分必要条件,利用几何和解析方法,找到了振动筛的速度和加速度瞬心,结合质心速度和加速度,可以容易获得振动筛任意点的速度和加速度,为振动筛筛面上物料运动规律和振动筛零部件受力的分析计算奠定了一定基础。

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