CN212189962U - 座式碟形耦合振动筛分机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种振动筛分机，具体涉及一种座式碟形耦合振动筛分机，包括，电机架，内设置有碟簧Ⅱ；碟簧Ⅰ；筛箱，通过该碟簧Ⅰ与所述电机架顶部呈倾斜式安装；及电机，设置有旋转偏心块，该电机位于该筛箱中部下方，并固定安装于所述电机架，其中，所述旋转偏心块的回转频率等于筛箱的固有频率。本实用新型具有使用可靠性高，筛分效率高，节能等特点。

Description

座式碟形耦合振动筛分机

技术领域

本实用新型公开一种振动筛分机，具体涉及一种座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。

座式筛分机是振动筛中的一种结构形式，传统的座式筛分机的结构形式如图1所示；该传统振动筛分机具体结构连接为：激振组件固定安装于振动筛箱，振动筛箱一端通过碟簧件与刚性机座固定连接，另一端通过碟簧件与电机架顶部固定连接，电机架底部固定安装于刚性机座，电机架内安装电机，电机与激振组件传动连接；利用安装在筛框上的振动器产生振动，筛箱随之振动而进行物料分级。与该种座式筛分机相似结构的还有如中国专利文献 CN1100673A和CN103623997A；这些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，增加筛箱自身重量，进而增加筛箱振动负荷，相应地增加能耗，也导致振动器寿命缩短；(2)机座整体呈刚性，无缓冲振动，致使振动对机器的周边设备设施和建筑物的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术缺陷，而提供一种座式碟形耦合振动筛分机。

为了实现上述本实用新型的目的，所采取的技术方案：

一种座式碟形耦合振动筛分机，包括，

电机架，内设置有碟簧Ⅱ；

碟簧Ⅰ；

筛箱，通过该碟簧Ⅰ与所述电机架顶部呈倾斜式安装；及

电机，设置有旋转偏心块，该电机位于该筛箱中部下方，并固定安装于所述电机架；其中，所述旋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。

本实用新型工作原理：电机驱动旋转偏心块旋转，旋转偏心块迫使电机架的上机座产生振动，而上机座通过碟簧II与下机座滑动弹性连接，上机座在碟簧II作用下发生激振，进而带动电机架上的第一支撑柱和第二支撑柱激振，第一支撑柱和第二支撑柱分别通过碟簧I与筛箱滑动弹性连接；偏心块旋转，激振上机座，碟簧I和碟簧II之间产生联动；旋转偏心块的回转频率等于筛箱的固有频率，产生振动耦合，旋转偏心块的振动力通过振动耦合传递至第一支撑柱和第二支撑柱，第一支撑柱和第二支撑柱再通过碟簧I传递至筛箱，筛箱实现振动耦合筛分作业。

作为本实用新型的进一步改进，所述碟簧II和碟簧I的碟簧刚度不相同；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＝ω₁ ²m₁，K₂＝ω₂ ²m₂，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。

作为本实用新型的进一步改进，所述碟簧II、碟簧I均包括碟簧、I型杆和压盘；该压盘包括上压盘和下压盘，所述上压盘和下压盘之间安装碟簧，所述I型杆依次贯穿上压盘、碟簧与下压盘连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述I型杆一端与电机架顶部固定连接，另一端与筛箱滑动连接。滑动连接能确保筛箱振动筛分工作，给与碟簧充足的弹性变形位移。

作为本实用新型的进一步改进，所述电机架包括上机座、下机座、第一支撑柱和第二支撑柱，所述上机座与下机座安装有碟簧II，该上机座一端安装有第一支撑柱，另一端安装有第二支撑柱。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二支撑柱高于第一支撑柱。能使得筛箱呈倾斜式安装。

作为本实用新型的进一步改进，所述电机设置有2个，该两个电机并排固定安装于电机架。

本实用新型的理论依据是二次隔振振动耦合理论(本实用新型所说的“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。

本实用新型与现有筛分机不同之处在于筛箱上不安装激振器，且采用带有旋转偏心块的电机替代激振器；本实用新型的工作方式为：电机固定安装于电机架上，电机架底部内设置有碟簧Ⅱ，电机架顶部通过碟簧Ⅰ与筛箱连接；因此，电机驱动旋转偏心块旋转，旋转偏心块激振电机架，电机架振动后，碟簧Ⅰ和碟簧Ⅱ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筛箱的固有频率时，产生振动耦合，旋转偏心块产生的振动力通过振动耦合传递至碟簧Ⅰ，碟簧Ⅰ再传递至筛箱，从而使得筛箱实现振动耦合筛分作业。

本实用新型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、本实用新型振动分离筛分机是在现有的振动筛基础上改进创造的，本实用新型的筛箱上不安装激振部件，减轻筛箱负重，筛箱通过电机架、碟簧Ⅰ和碟簧Ⅱ与带有偏心块电机实现间接连接；利用带有偏心块电机对电机架进行激振，从而电机架带动筛箱发生激振；而在发生激振过程，碟簧Ⅰ和碟簧Ⅱ实现联动；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，产生振动耦合，电机架与电机静止不动，旋转偏心块电机的振动力通过耦合传给筛箱振动筛分工作。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、本实用新型克服了传统振动筛各零部件的制造与装配要求高、弹性元件易损、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；本实用新型动力消耗小，能有效提高生产效率。

3、本实用新型的振动筛采用双电机电机，电机两端带有偏心块，且双电机的转动为同时相向或反向运转，使得筛箱在工作时沿着直线上下振动，物料筛分效果好。

4、本实用新型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实用新型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为本实用新型一种座式碟形耦合振动筛分机的主视结构示意图；

图3为碟簧的结构示意图；

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：碟簧I1，I型杆101，上压盘102，碟簧103，下压盘104，碟簧II2，筛箱3，电机4，电机架5，上机座51，下机座52，第一支撑柱53，第二支撑柱54。

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实用新型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。

参看图2，图2显示为本实用新型座式碟形耦合振动筛分机。从图2中可见，本实用新型所用到的激振器103与筛箱101是分开的，从而可降低筛箱负载，提高筛箱工作效率，延长设备使用寿命。

如图2所示，一种座式碟形耦合振动筛分机，包括电机架5、碟簧I1、筛箱3和电机4，电机架5内设置有碟簧II2；筛箱3通过该碟簧I1与所述电机架5顶部呈倾斜式安装；电机 4设置有旋转偏心块，该电机4位于该筛箱3中部下方，并固定安装于所述电机架5，其中，所述旋转偏心块的回转频率等于筛箱3的固有频率。

筛箱3的固有频率由支承筛箱的弹簧刚度与筛箱质量决定(见下方的耦合工作原理)。碟簧II2和碟簧I1的碟簧刚度不相同；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＝ω₁ ²m₁，K₂＝ω₂ ²m₂，其中频率ω＝ω₂。而个振动体的质量m₁和m₂是不相同的，所以刚度也不相同。

碟簧II2、碟簧I1均包括碟簧103、I型杆101和压盘；该压盘包括上压盘102和下压盘104，所述上压盘102和下压盘104之间安装碟簧103，I型杆101依次贯穿上压盘102、碟簧103与下压盘104连接。

I型杆101一端与电机架5顶部固定连接，另一端与筛箱3滑动连接。

电机架5包括上机座51、下机座52、第一支撑柱53和第二支撑柱54，所述上机座51与下机座52安装有碟簧II 2，该上机座51一端安装有第一支撑柱53，另一端安装有第二支撑柱54。

第二支撑柱54高于第一支撑柱53。使得电机架5上安装筛箱3呈倾斜式安装。

第二支撑柱54底部下方上机座51和下机座52间安装有碟簧Ⅱ2，碟簧Ⅱ2的I型杆101 一端固定于下机座52，另一端与上机座51滑动连接。使得上机座51和下机座52实现弹性振动。

第二支撑柱54顶部与筛箱3之间通过碟簧Ⅰ1连接，碟簧Ⅰ1中的I型杆101一端固定于第二支撑柱54顶部，另一端与筛箱3滑动连接。既能实现对碟簧Ⅰ限位固定，又能使得筛箱3实现弹性振动。

第一支撑柱53底部下方上机座51和下机座52间安装有碟簧Ⅱ2，碟簧Ⅱ2的I型杆101 一端固定于下机座52，另一端与上机座51滑动连接。使得上机座51和下机座52实现弹性振动。

第一支撑柱53顶部与筛箱3之间通过碟簧Ⅰ1连接，碟簧Ⅰ1中的I型杆101一端固定于第一支撑柱53顶部，另一端与筛箱3滑动连接。既能实现对碟簧Ⅰ限位固定，又能使得筛箱3实现弹性振动

电机4设置有2个，该两个电机3并排固定安装于电机架5。电机作为振动源。两个电机要求旋转时同时同向或反向。目的是确保两个电机的旋转方向一致。

本实用新型的具体工作方式为：

电机4驱动旋转偏心块旋转，旋转偏心块迫使电机架5的上机座51产生振动，而上机座 51通过碟簧Ⅱ2与下机座52滑动弹性连接，上机座51在碟簧Ⅱ2作用下发生激振，进而带动电机架5上的第一支撑柱54和第二支撑柱53激振，第一支撑柱54和第二支撑柱53分别通过碟簧Ⅰ1与筛箱3滑动弹性连接；偏心块旋转，上机座51振动，碟簧Ⅰ1和碟簧Ⅱ2之间产生联动，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3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递至第一支撑柱54和第二支撑柱53，第一支撑柱54和第二支撑柱53再通过碟簧Ⅰ1传递至筛箱3，筛箱3实现振动耦合筛分作业。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。

所述筛箱3的固有频率是由支承筛箱的弹簧刚度与筛箱质量决定。

本实用新型筛箱3与激振器分离安装，减轻筛箱3的负重，进而减轻筛箱3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4表示；

二、而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-分别为碟簧I和碟簧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＝B_1c cos ωt+B_1s sin ωt

x₂＝B_2c cos ωt+B_2s sin ωt

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：

为使上式恒等，sin ω_t和cos ωt的系数必为零，即

(K₁₁-M₁₁ω²)B_1c+K₁₂B_2c+C₁₁ωB_1s+C₁₂ωB_2s＝0

(K₁₁-M₁₁ω²)B_1s+K₁₂B_2s-C₁₁ωB_1c-C₁₂ωB_2c＝F₁

(K₂₂-M₂₂ω²)B_2c+K₁₂B_1c+C₁₂ωB_1s+C₂₂ωB_2s＝0

(K₂₂-M₂₂ω²)B_2s+K₁₂B_1s-C₁₂ωB_1c-C₂₂ωB_2c＝0

根据以上四个代数方程，可以求得四个未知数B_1c、B_2c、B_1s和B_2s。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，本实用新型的振动分离筛分机，实现了振与动的分离，即激振器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实用新型创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种座式碟形耦合振动筛分机，其特征在于：包括，

电机架(5)，内设置有碟簧Ⅱ(2)；

碟簧Ⅰ(1)；

筛箱(3)，通过该碟簧Ⅰ(1)与所述电机架(5)顶部呈倾斜式安装；及

电机(4)，设置有旋转偏心块，该电机(4)位于该筛箱(3)中部下方，并固定安装于所述电机架(5)；

其中，所述旋转偏心块的回转频率等于筛箱(3)的固有频率。

2.根据权利要求1所述的座式碟形耦合振动筛分机，其特征在于：所述碟簧Ⅱ(2)和碟簧Ⅰ(1)的碟簧刚度不相同。

3.根据权利要求1或2所述的座式碟形耦合振动筛分机，其特征在于：所述碟簧Ⅱ(2)、碟簧Ⅰ(1)均包括碟簧(103)、I型杆(101)和压盘；该压盘包括上压盘(102)和下压盘(104)，所述上压盘(102)和下压盘(104)之间安装碟簧(103)，所述I型杆(101)依次贯穿上压盘(102)、碟簧(103)与下压盘(104)连接。

4.根据权利要求3所述的座式碟形耦合振动筛分机，其特征在于：所述I型杆(101)一端与电机架(5)顶部固定连接，另一端与筛箱(3)滑动连接。

5.根据权利要求1所述的座式碟形耦合振动筛分机，其特征在于：所述电机架(5)包括上机座(51)、下机座(52)、第一支撑柱(53)和第二支撑柱(54)，所述上机座(51)与下机座(52)间安装有碟簧Ⅱ(2)，该上机座(51)一端安装有第一支撑柱(53)，另一端安装有第二支撑柱(54)。

6.根据权利要求5所述的座式碟形耦合振动筛分机，其特征在于：所述第二支撑柱(54)高于第一支撑柱(53)。

7.根据权利要求1所述的座式碟形耦合振动筛分机，其特征在于：所述电机(4)设置有2个，该两个电机(4)并排固定安装于电机架(5)。

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