悬挂式碟形耦合振动筛分机的制作方法

本发明公开一种振动筛分机，具体涉及一种悬挂式碟形耦合振动筛分机。

背景技术：

振动筛利用机械振动的原理，使物料在筛面上被抛起，同时向前作直线运动加以合理匹配的筛网从而达到筛分的目的。因此，利用振动筛对混合在一起的大小颗粒物料进行分级,是一种工业上常见的分级方法。

利用振动的原理工作，在理论上，动力消耗相对其它形式的物料分级小，而生产能力大。因此，振动筛不仅广泛应用于矿山的选矿筛分,还应用于其它工农业生产行业筛分各种粒度的物料，或进行物料的脱水、脱泥和脱介等。

悬挂式筛分机是振动筛中的一种结构形式，传统的悬挂式筛分机的结构形式如图1所示；其振动器与筛箱通过联接件固为一体，驱动振动器的电机固定安装于地面，筛箱通过吊杆与单组弹簧组件固定连接,筛箱再与吊杆连接；筛箱由筛框和多层筛网组成；电机驱动振动器，振动器产生振动，筛箱随之振动而进行物料分级。与该种悬挂式筛分机相似结构的还有如中国专利文献一种悬挂式振动筛(公布号：cn103639113a)；这两种结构形式所存在共有的缺点为：(1)振动器与筛箱是固连在一起工作振动，增加筛箱振动负荷，相应地增加了能耗，也导致振动器寿命缩短；(2)电机驱动振动器时，会产生牵引拉动力，会使得筛箱及与筛箱连接的弹簧组件受到额外拉动力，增加筛箱及弹簧组件的负载。还有中国专利一种宽幅悬挂式振动筛(公告号：cn204638514u)，虽然该种结构的筛箱也呈悬挂式结构，但是，该种振动筛是摆动式筛分，筛箱在竖直方式无振动。鉴于此，本发明研制出一种悬挂式碟形耦合振动筛分机。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术缺陷，而提供一种悬挂式碟形耦合振动筛分机。

为了实现上述本发明的目的，所采取的技术方案：

一种悬挂式碟形耦合振动筛分机，包括，

固定梁，两端安装有碟形弹簧ⅰ；

电机架，固定安装有带有旋转偏心块的电机和碟形弹簧ⅱ，该碟形弹簧ⅱ与其正上方对齐的碟形弹簧ⅰ通过钢丝吊绳连接；及

筛箱，具有第一吊杆和第二吊杆，所述第一吊杆与其正上方对齐的碟形弹簧ⅱ固定连接，所述第二吊杆与其正上方对齐的碟形弹簧ⅱ固定连接；其中，所述悬转偏心块的回转频率等于筛箱的固有频率。筛箱的固有频率由支承筛箱的弹簧刚度与筛箱质量决定。

本发明的工作原理：筛箱通过第一吊杆、第二吊杆对应与安装在电机架上的碟形弹簧ⅱ固定连接，碟形弹簧ⅱ通过钢丝吊绳与安装于固定梁上的碟形弹簧ⅰ对应固定连接，电机架上还安装有带有旋转偏心块的电机，电机驱动旋转偏心块旋转，旋转偏心块迫使电机架振动，电机架振动作用下，碟形弹簧ⅰ、碟形弹簧ⅱ产生联动；依据二自由度耦合理论，当旋转偏心块的回转频率等于筛箱的固有频率时，产生振动耦合，电机架及电机静止不动；旋转偏心块的振动力通过振动耦合传给筛箱，进而筛箱实现振动筛分工作

作为本发明的进一步改进，所述电机包括2个电机，该两个电机的转动方向为同时同向或反向运转。

作为本发明的进一步改进，所述电机回转频率等于筛箱的固有频率；同时满足：

k为刚度，e为弹性模量，d为碟簧外径，μ为泊松比，h0为碟簧锥高，t为碟簧厚度，f为变形量，k1，k4为计算系数；

二次隔振振动两组弹簧刚度分别由下式决定:k1＝ω1²m1,k2＝ω2²m2,其中频率ω＝ω2。筛箱的固有频率由支撑筛箱的弹簧刚度与筛箱质量决定。

作为本发明的进一步改进，所述碟形弹簧ⅰ、碟形弹簧ⅱ均包括i型杆、压盘和碟簧，所述压盘间安装有碟簧，所述i型杆依次贯穿底部压盘、碟簧及顶部压盘与螺母螺纹固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一吊杆长度短于第二吊杆，第一吊杆、第二吊杆各自固定安装后，筛箱向第二吊杆呈倾斜式安装。

作为本发明的进一步改进，所述电机架具有倾斜支撑面和水平支撑面，该倾斜支撑面竖直固定安装于水平支撑面；所述倾斜支撑面固定安装电机，所述水平支撑面两端安装有碟形弹簧ⅱ。

作为本发明的进一步改进，所述筛箱设置有筛网。筛网对进入筛箱内的物料进行振动筛选。

本发明的理论依据是二次隔振振动耦合理论(本发明所说的“耦合”指两个或两个以上的体系或两种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合起来的现象)研究而成的。本发明与现有筛分机不同之处在于筛箱上不安装激振器；且利用带有旋转偏心块的电机替代激振器；固定梁顶部安装有碟形弹簧ⅰ，固定梁下方的电机架安装有碟形弹簧ⅱ，碟形弹簧ⅱ与碟形弹簧ⅰ在竖直方向上形成一一对应连接；电机驱动旋转偏心块旋转，旋转偏心块激振电机架，碟形弹簧ⅱ与碟形弹簧ⅰ产生联动；依据二次隔振振动耦合理论,当旋转偏心块的回转频率等于筛箱的固有频率时，电机架静止不动，旋转偏心块的振动力通过振动耦合传给筛箱，进而筛箱实现振动耦合筛分作业。

本发明相对于现有技术所具有突出的实质性特点和显著的进步：

1、本发明振动分离筛分机是在现有的振动筛基础上改进创造的，本发明的振动筛采用激振器与筛箱分离，并利用带有旋转偏心块的电机替换激振器，减轻筛箱负重，筛箱通过吊杆、电机架、弹簧组ⅱ和弹簧组ⅰ与带偏心块的电机实现间接连接；利用电机带动旋转偏心块旋转，旋转偏心块激振电机架，从而电机架带动弹簧组ⅱ、弹簧组ⅰ和筛箱发生激振；而在发生激振过程，弹簧组ⅰ和弹簧组ⅱ实现联动；依据二次隔振振动耦合理论,当激振力频率等于筛箱的固有频率时，产生振动耦合，带有旋转偏心块的电机及电机架静止不动，旋转偏心块的振动力通过振动耦合传给筛箱，进而筛箱实现振动筛分工作，而电机架处于静止不动；消除振动对外界的影响，实现安全、高效、节能的目的。。比目前的振动筛减少功率消耗30％以上。

2、本发明克服传统振动筛各零部件的制造与装配要求高、弹簧易损坏、筛分机的振幅随给料量的变化而变化，造成工作不稳定的缺点。本发明采用振动耦合，可使得动力消耗小，能提高生产效率。

3、本发明振动源采用带有旋转偏心块电机，共安装两个带有旋转偏心块电机，且该双电机的转动为同时同向或反向运转，使得筛箱在工作时沿着直线上下振动，物料筛分效果好。

4、本发明适用于各个行业对大小颗粒混合物料的分级，亦用于物料的脱水、脱泥和脱介等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为传统的座式筛分机的结构示意图；

图2为本发明一种悬挂式碟形耦合振动筛分机的主视结构示意图；

图3为本发明的蝶形弹簧组的结构示意图；

图4为普通振动筛振原理的示意图；

图5为耦合振动筛分机是从传统振动筛中，把激振器从筛箱分离出来，其力学模型的示意图；

图中各部件名称及序号：碟形弹簧件ⅰ1，i型杆101，压盘102，碟簧103，钢丝吊绳2，电机3，碟形弹簧ⅱ4，电机架5，第一吊杆6，筛箱7，筛网8，固定梁9，第二吊杆10。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本申请中的技术方案，下面将结合附图和实施例来对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图2显示为本发明悬挂式碟形耦合振动筛分机。从图2中可见，本发明所用的振动源为带有旋转偏心块的电机3，且电机3与筛箱7是分离的，从而可降低筛箱负载，提高筛箱工作效率；并且对筛箱不存在拉力，不会对筛箱造成额外的作用力，延长设备使用寿命。

如图2和3所示，一种悬挂式碟形耦合振动筛分机，包括固定梁9、电机架5和筛箱7，固定梁9两端安装有碟形弹簧ⅰ1；电机架5固定安装有带有旋转偏心块的电机3和碟形弹簧ⅱ4，该碟形弹簧ⅱ4与其正上方对齐的碟形弹簧ⅰ1通过钢丝吊绳2连接；及筛箱7具有第一吊杆6和第二吊杆10，所述第一吊杆6与其正上方对齐的碟形弹簧ⅱ4固定连接，第二吊杆6与其正上方对齐的碟形弹簧ⅱ4固定连接，所述旋转偏心块的回转频率等于筛箱7的固有频率。

筛箱7的固有频率由支撑筛箱的弹簧刚度与筛箱质量决定(见下方耦合工作原理)。碟形弹簧ⅰ1和碟形弹簧ⅱ4的刚度不相同；同时满足：

k为刚度，e为弹性模量，d为碟簧外径，μ为泊松比，h0为碟簧锥高，t为碟簧厚度，f为变形量，k1，k4为计算系数；

二次隔振振动,两组弹簧刚度分别由下式决定:k1＝ω1²m1,k2＝ω2²m2,其中频率ω＝ω2。两者刚度的范围由各自的参振体质量决定，且与质量大小成正比,与振动频率成反比。而个振动体的质量m1和m2是不相同的,所以刚度也不相同。

电机3个数为2个，该两个电机3的转动方向为同时同向或反向运转。确保两个电机的转向是一致的。

碟形弹簧ⅰ1、碟形弹簧ⅱ4均包括i型杆101、压盘102和碟簧103，压盘102间安装有碟簧103，所述i型杆101依次贯穿底部压盘102、碟簧103及顶部压盘102与螺母螺纹固定连接。压盘102既能对碟簧103实现保护作用，又能对碟簧103实现限位作用。

第一吊杆6长度短于第二吊杆10，第一吊杆6、第二吊杆10各自固定安装后，筛箱7向第二吊杆10呈倾斜式安装。利于筛箱7进行振动筛选。

电机架5具有倾斜支撑面和水平支撑面，该倾斜支撑面竖直固定安装于水平支撑面；倾斜支撑面固定安装有带有旋转偏心块的电机3，水平支撑面两端安装有碟形弹簧ⅱ4。带有旋转偏心块的电机3安装于倾斜支撑面能利于带有旋转偏心块的电机3产生的振动合力垂直于筛箱7的筛选面。

筛箱7设置有筛网8，筛网8对进入筛箱7内的物料进行振动筛选。

第一吊杆6与其对应连接的碟形弹簧ⅱ4中i型杆101同轴连接；第二吊杆10与其对应连接的碟形弹簧ⅱ4中i型杆101同轴连接；碟形弹簧ⅱ4中i型杆101与碟形弹簧ⅰ1中i型杆101通过钢丝吊绳2同轴连接。

碟形弹簧ⅰ1和碟形弹簧ⅱ4之间采用钢丝吊绳2同轴连接，钢丝绳具有柔性，振动过程中，能降低对碟形弹簧ⅰ1的拉伸冲击，保护碟形弹簧ⅰ1，延缓工作受损，提高使用寿命。

本发明的具体工作方式为：

本发明筛箱7通过第一吊杆6、第二吊杆10对应与安装在电机架5上的碟形弹簧ⅱ4固定连接，碟形弹簧ⅱ4通过钢丝吊绳2与安装于固定梁9上的碟形弹簧ⅰ1对应固定连接，电机架5上还安装有带有旋转偏心块的电机3，电机3带动旋转偏心块旋转，旋转偏心块激振电机架5，电机架5振动作用下，碟形弹簧ⅰ1、碟形弹簧ⅱ4产生联动；依据二次隔振振动耦合理论,当旋转偏心块的回转频率等于筛箱7的固有频率时，产生振动耦合，电机3与电机架5处于动态平衡静止，旋转偏心块的振动力通过振动耦合传给筛箱7，进而筛箱7实现振动耦合筛分工作。因此，能有效降低能量损耗，相比于传统筛分机能减少功率消耗30％以上。

本发明采用带有旋转偏心块的电机3替代激振器。

本发明筛箱7上未安装有激振器，减轻筛箱7负重，进而减轻筛箱7振动载荷，可延长设备使用寿命。

耦合工作原理：

一、普通振动筛振原理图4所示，在筛箱上的激振器作用下筛箱产生振动而实现对物料的筛分。根据动力学基本定律，筛箱振动微分方程式为：

x水平方向

y垂直方向

上式中：m－筛箱及物料参振质量,

m--偏心块质量,

c---粘性阻尼系数,

kx、ky—分别为x、y方向的弹簧刚度,

f----偏心激振力,

上述符号含义见图3表示；

二、耦合振动筛分机是从传统振动筛中，将激振器从筛箱分离出来，其力学模型见如图5所示，为具有粘性阻尼的二自由度受迫振动系统。该系统的受迫振动方程有以下形式：

式中：

m11＝m1,m22＝m2,c11＝c1+c2，c12＝c21＝-c2，

c22＝c2，k11＝k1+k2,k12＝k21＝-k2,k22＝k2，

m1—筛箱及物料参振质量，

m2—激振及机架的质量，

c1、c2---振动粘性阻尼系数，

k1、k2—分别为碟形弹簧ⅰ、碟形弹簧ⅱ的弹簧刚度，

f1----激振器偏心激振力，

具体见图5表示，

受迫振动方程的全解可表示为

有阻尼的振动，由于和的存在经过定时间后，将全部消失，而仅存在受迫振动，所以受迫振动方程的稳态解：

x1＝b1ccosωt+b1ssinωt

x2＝b2ccosωt+b2ssinωt

将位移x1、x2及它们的一阶二阶导数代人方程(1)中，经化简整理得：

[(k11-m11ω²)b1c+k12b2c+c11ωb1s+c12ωb2s]cosωt+[(k11-m11ω²)b1s+k12b2s-c11ωb1c-c12ωb2c-f1]sinωt＝0

[(k22-m22ω²)β2c+k12b1c+c12ωb1s+c22ωb2s]cosωt+[(k22-m22ω²)b2s+k12b1s-c12ωb1c-c22ωb2c]sinωt＝0

为使上式恒等，sinωt和cosωt的系数必为零，即

(k11-m11ω²)b1c+k12b2c+c11ωb1s+c12ωb2s＝0

(k11-m11ω²)b1s+k12b2s-c11ωb1c-c12ωb2c＝f1

(k22-m22ω²)b2c+k12b1c+c22ωb1s+c22ωb2s＝0

(k22-m22ω²)b2s+k12b1s-c12ωb1c-c22ωb2c＝0

根据以上四个代数方程，可以求得四个未知数b1c、b2c、b1s和b2s。这时位移可表示为

其中

由于在振动筛中，阻尼力相对不大，考虑c1＝c2≈0，

令(这个工程上做得到)，则有

b1＝0

也就是说，当激振频率ω等于筛箱m1振动固有频率时，激振器架m2的振幅为零，静止不动。在此，借用物理学上的一个概念“耦合”称这一现象为“振动耦合”，指两个或两个以上的振动体间通过相互作用而彼此影响的现象。

依据上述原理,本发明的振动分离筛分机，实现振与动的分离，即带有旋转偏心块的电机只产生振动力自身不动，筛箱需要振动作业才会振动，该动的动，不该动的不动，不做无畏功，从而实现节能目的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。