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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(文獻(xiàn)翻譯) 第 7 頁
混合振動(dòng)篩動(dòng)力學(xué)分析
摘要：一種新型的多自由度振動(dòng)篩和高效率的多自由度機(jī)械動(dòng)力學(xué)原理介紹。其突出的特點(diǎn)是有一個(gè)額外的高頻率和振幅振動(dòng)時(shí)間短。它能有效地增加物料破碎概率，消除致盲光圈，以及篩分效率高。一系列的力學(xué)方程的參數(shù)。建立了振動(dòng)波形圖進(jìn)行仿真計(jì)算。
關(guān)鍵詞：振動(dòng)篩；篩分效率；混沌動(dòng)力學(xué)分析
1 簡介
精確篩選煤的過程是一種提高產(chǎn)品質(zhì)量結(jié)構(gòu)的煤炭生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)節(jié)能效益的有效方法。目前，關(guān)鍵問題是精確篩選過程抑制潮濕原煤的顆粒大小、表面積大小，水引起的孔徑和致盲。普通振動(dòng)篩完成篩選這個(gè)任務(wù)是困難的?，F(xiàn)有的濕法篩選機(jī)很難使用粉煤干法篩分潮濕原煤。因此，在最近幾年的機(jī)械工程和礦物加工工程，重點(diǎn)是在研究了加工的難篩物料。因?yàn)楹Y選機(jī)是很容易被蒙蔽的篩選，這個(gè)話題在國內(nèi)和國外被廣泛而深入的研究。在本文中，我們打算開發(fā)一個(gè)新型多自由度混合振動(dòng)篩。
2 混合振動(dòng)篩的工作原理及結(jié)構(gòu)
圖1是一個(gè)混合振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)，振動(dòng)器構(gòu)成部分1，2，3，4，和5。長桿1和3導(dǎo)致加速度振動(dòng)周期長，短桿2和4加速度振動(dòng)周期短，疊加的振動(dòng)使材料松散獲得較高的篩分效率。為了使物料篩容易，篩箱應(yīng)該傾斜，大角度（約30o）為粘性材料。振動(dòng)篩，組件1為主動(dòng)元件。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，篩箱和材料形成一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，篩箱將有一個(gè)混合運(yùn)動(dòng)。這一運(yùn)動(dòng)將有效地促進(jìn)篩選效率激勵(lì)頻率和設(shè)計(jì)。
1、 曲柄 2、短桿1 3、連桿 4、短桿2 5 支撐桿
圖1 混合振動(dòng)篩的動(dòng)力示意圖
圖1所示的混合振動(dòng)自由度是F=3×5－(2×6＋0)=3。根據(jù)經(jīng)典機(jī)構(gòu)的定義，充要條件是指定的運(yùn)動(dòng)是與原來的數(shù)目相等的運(yùn)動(dòng)的程度。如果一些自由運(yùn)動(dòng)是比原來的更大的數(shù)量，我們不能把它稱為機(jī)制。然而，隨著機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，機(jī)制的概念已經(jīng)擴(kuò)展。如果我們認(rèn)為對于空間運(yùn)動(dòng)副或彈性元件在分析動(dòng)態(tài)的組成部分，一些自由運(yùn)動(dòng)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原來的組件，然后機(jī)制是動(dòng)力機(jī)制。當(dāng)一些原有的元件數(shù)小于自由運(yùn)動(dòng)，位置跟隨功能的大規(guī)模的機(jī)制，慣性矩，和外部力量。適當(dāng)?shù)倪x擇尺寸時(shí)，輸出的運(yùn)動(dòng)機(jī)制可能是復(fù)合運(yùn)動(dòng)的長周期振動(dòng)后，短周期振動(dòng)。該機(jī)構(gòu)有三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)產(chǎn)生長期的幅度振動(dòng)篩網(wǎng)，其他兩個(gè)創(chuàng)造高頻率和混合振動(dòng)。目前，混合現(xiàn)象被認(rèn)為是一個(gè)最復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其中包括各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。混合是非線性動(dòng)態(tài)行為，產(chǎn)生固定點(diǎn)和周期點(diǎn)，達(dá)到特定形式的“障礙”通過乘法過程。對于非線性動(dòng)力學(xué)，人們用線性模型方法來進(jìn)行對真實(shí)系統(tǒng)簡化的動(dòng)態(tài)分析與設(shè)計(jì)。然而，這種線性近似并不總是可行的，忽視非線性因素，往往造成不可接受的誤差分析與計(jì)算。近年來，人們認(rèn)識到，如果他們想設(shè)計(jì)和生產(chǎn)高品質(zhì)的系統(tǒng)，他們必須掌握非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。
振動(dòng)篩取決于振動(dòng)的絲網(wǎng)材料投入、碰撞、分離、滾動(dòng)或滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)篩箱通過相對碰撞之間的材料和絲網(wǎng)。有另外一個(gè)長周期振動(dòng)可以通過短時(shí)間的概率增加碰撞之間的材料、材料與材料之間的網(wǎng)格，然后可以很容易地分散和篩選。這個(gè)新的混合振動(dòng)篩的篩分效率可以達(dá)到目的。
3 動(dòng)態(tài)分析混合振動(dòng)篩
如圖1所示在建立的坐標(biāo)系的各部分，曲柄長度是l1，角速度是δ1，A1點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是JA；長連桿是l2，角位移是δ2，C點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是JC；短桿2和4的長度是e1和e2，角位移是τ1和τ2，短桿4在D點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是JD，E點(diǎn)在坐標(biāo)上水平和垂直方向的距離是x5和y5。
3.1 分解運(yùn)動(dòng)方程
從圖2中，我們可以得到分解的微分方程：
(1)
圖2 應(yīng)力分析 圖3 第一個(gè)偏心軸的應(yīng)力分析
3.2 第一個(gè)偏心軸的運(yùn)動(dòng)方程
從圖3中，我們可以得到第一偏心軸的微分方程：
(2)
(3)
(4)
3.3 導(dǎo)桿的運(yùn)動(dòng)方程
從圖4中，我們可以得到連桿的微分方程：
圖4 連桿的應(yīng)力分析 圖5 偏心軸的應(yīng)力分析
(5)
(6)
(7)
3.4 偏心軸的運(yùn)動(dòng)方程
從圖5中，我們可以得到偏心軸的微分方程：
(8)
(9)
(10)
3.5 篩箱的運(yùn)動(dòng)方程
(11)
(12)
圖6 模型盒的應(yīng)力分析
從約束條件，我們可以得到封閉機(jī)制的矢量方程：
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)
一階導(dǎo)數(shù)的時(shí)間變量方程是從公式（14）到公式（19）
(20)
(21)
(22)
(23)
(24)
(25)
二階導(dǎo)數(shù)的時(shí)間變量方程是從公式（20）到公式（25）
(26)
(27)
(28)
(29)
(30)
(31)
根據(jù)消費(fèi)設(shè)備歐拉公式（13）
(32)
(33)
(34)
第一、二導(dǎo)數(shù)的時(shí)間變量方程的分別在（32）和（33）
(35)
(36)
(37)
(38)
加速篩箱框符合對角移動(dòng)
(39)
4 模擬曲線分析
根據(jù)上述公式，應(yīng)用程序，模擬運(yùn)動(dòng)的軌跡，我們可以得到曲線，并選擇一些進(jìn)行進(jìn)一步分析。
圖7 當(dāng)e1=e2=0mm時(shí)，篩箱的運(yùn)動(dòng)軌跡 圖8 當(dāng)e1=e2=1mm時(shí)，篩箱的運(yùn)動(dòng)軌跡
圖9 當(dāng)e1=e2=3mm時(shí)，篩箱的運(yùn)動(dòng)軌跡 圖10 當(dāng)e1=e2=6mm時(shí)，篩箱的運(yùn)動(dòng)軌跡
根據(jù)數(shù)字7，8，9，和10，水平方向（x）表示時(shí)間，垂直方（y）表示位移。為了在動(dòng)力學(xué)方法的基礎(chǔ)上測試出正確的解決方案，如圖7所示，我們假設(shè)的短桿長度是e1=e2=0mm。在轉(zhuǎn)速恒定在這種情況下，本運(yùn)動(dòng)曲線的篩箱單和長幅往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)軌跡固定，不存在混合現(xiàn)象，表明從類似于動(dòng)態(tài)方法中獲得動(dòng)力學(xué)結(jié)果。因此，無論是通過動(dòng)態(tài)方程和仿真都是準(zhǔn)確的。
如圖8所示，在短桿長度是e1=e2=1mm，雖然可以看到高諧波運(yùn)動(dòng)，但不明顯；篩選粘性材料，材料之間崩潰的概率小。如圖9所示，在短桿長度是e1=e2=3mm，高諧波運(yùn)動(dòng)是明顯的，原周期運(yùn)動(dòng)不會(huì)受損，混合運(yùn)動(dòng)是顯而易見的。因此，性質(zhì)的高諧波運(yùn)動(dòng)可以增加率崩潰，材料易分散。應(yīng)在增加粘性材料、提高粘度和致盲作出努力，。如圖9所示，在短桿長度是e1=e2=6mm，高諧波運(yùn)動(dòng)是非常明顯的，但頻率和振幅開始減少。平衡的運(yùn)動(dòng)被摧毀，它不再有積極努力提高粘度和盲目。
5 結(jié)論
一種新型的多自由度振動(dòng)篩及高效多自由度的提出，使長期使用的振幅振動(dòng)頻率高、振幅疊加短振動(dòng)。理論上，它可以有效地增加的材料或材料絲網(wǎng)，分散的粘性材料，和單獨(dú)的材料網(wǎng)之間碰撞的概率。因此，它能有效的避免粘合材料之間的粘合和消除致盲孔徑。根據(jù)MATELAB運(yùn)動(dòng)曲線，在它有可能獲得高頻率和振幅的振動(dòng)的基礎(chǔ)上，長期振幅要適當(dāng)?shù)倪x擇短桿長度以達(dá)到更好的屏蔽作用的粘性材料。
參考文獻(xiàn)
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