双质体超级稳定节能筛 技术领域
本发明属于振动机械，具体涉及一种节能振动筛技术。
技术背景
当前应用的振动筛，绝大多数属于非共振机械，即工作点位于系统的共振区之后，并远远大于共振频率，因而属于非共振强迫振动状态。要想达到一定的工作效率，需要输入系统较大的能量。如双轴自同步单质体振动筛，为了达到一定的振幅(从而具有一定的振动强度)，需要增大偏心质量和偏心距，偏心质量块本身要耗费巨大的能量，从而影响振动筛的有效功率。另外，根据工程需要，有时需要对物料进行三级分离，可由两个单质体振动筛或一个双质体振动筛实现。使用一个双质体振动筛可以节省工作空间，由于两个筛体在一组电机驱动下作反向振动，故可大大减少能量消耗。因而在需要对物料进行三级分离的场合，双质体振动筛是合理的选择。而现在应用的少数双质体振动筛采用分段线性弹簧作为主振簧，由于安装等因素的影响，使分段线性弹簧的间隙难以调整到最佳状态，这种主振簧的硬式非线性特性难以控制达到共振点前共振区幅频曲线平缓的目的，所以工作状态不是很稳定，一旦系统受到干扰，如物料质量的变化、弹簧参数的变化、温度变化等因素，容易使工作点偏离共振区，从而无法达到节能和工作平稳的目地。因此如何设计性能良好的非线性主振弹簧，使系统第二阶共振区平缓过渡，工作频率落在较宽的平缓范围之内，使振动筛能够平稳、节能工作，是本发明所要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于物料筛分的双质体超级稳定节能振动筛。
以下结合图1和图2介绍本发明的技术原理。双质体超级稳定节能振动筛主要具有：上筛体1、下筛体2、橡胶簧3、上筛体支座4、基础梁5、导向板簧6、主振弹簧7、驱动电机8以及弹性曲柄连杆机构9(如图1)。在上筛体1与下筛体2之间设有主振弹簧7，主振弹簧7为硬式复合非线性弹簧。采用非线性程度较强的非线性复合主振弹簧，其特性为硬式非线性，能够提供平缓的工作区，从而实现振动筛的超稳定节能运行。上筛体1和下筛体2由驱动电机8通过弹性曲柄连杆9驱动，上、下筛体均由橡胶弹簧3支撑，导向板簧6导向。导向板簧采用复合材料制成。设计驱动电机8的转速即节能筛的工作频率位于第二阶共振点之前的平缓共振区内。非线性复合主振弹簧7的结构如图2所示，实际上有两个主振弹簧7安装于主振簧下支架11内部，其中一个主振簧7的上端面与主振簧下支架11顶端固定，另一个主振簧7的下端面与主振簧下支架11的底端固定，主振簧上支架10的下端面位于两个主振簧7之间并贴合接触，主振簧上支架10与上筛体1固定，下支架11与下筛体2固定。导向板簧6也分别与上筛体1、下筛体2固定。
该系统为双自由度非线性振动系统，其非线性刚度为硬式特性，因此其共振曲线如图3所示。其第一阶共振表现为线性共振，而第二阶共振表现为非线性共振(主共振)。由于采用非线性程度较强的复合非线性弹簧，其第二阶共振峰明显向右偏移，从而在该共振点前出现一个平缓、宽大的幅频范围。通过设计计算系统的弹簧刚度，使振动筛的工作点位于该平缓区域之内，从而在系统受到扰动时仍能保持稳定运行，同时该区域仍然属于主共振区，因此在输入较小能量的条件下，筛体能够获得较大的振幅，达到节能的目的。同时，双质体节能筛由一套电机系统驱动上、下两个筛体作反向振动，与单质体振动筛相比，大大减少了传到基础上的附加动反力。在需要进行三级物料分离的场合，比使用两个单质体振动筛大大提高了筛分效率并节省了大量驱动能量。
本发明的有益效果及优点在于：本发明利用硬式非线性振动系统的二阶主共振原理，采用一种新型的复合非线性主振簧，使振动筛的工作点位于第二阶共振点之前的平缓共振区内，从而实现振动筛的超稳定节能运行效果。本发明作为产品可用于物料筛分和输送、工件清洗等工作领域。
附图说明
附图1为双质体超级稳定节能筛的结构示意图。
附图2为非线性复合主振簧组件的结构示意图。
附图3为双质体超级稳定节能筛共振曲线。
附图4为实施例实测的共振曲线。
其中：上筛体-1；下筛体-2；橡胶簧-3；上筛体支座-4；基础梁-5；导向板簧-6；主振弹簧-7；驱动电机-8；弹性曲柄连杆机构-9；主振弹簧上支架-10；主振弹簧下支架-11。
具体实施方式
以下通过实施例并结合附图对本发明的原理和装置做进一步的说明。实施过程通过一个双质体振动筛模型进行，结构如附图1所示。在本实施例中，设计参数为：工作频率n＝750rpm，振幅X＝13mm；结构参数为：上筛体1的质量M1＝71.9kg；下筛体2的质量M2＝71.1kg；橡胶弹簧3的刚度k3＝22.13kN/m；导向板簧6的刚度k6＝1.000kN/m；主振弹簧7的动刚度k7＝49.41kN/m；弹性曲柄连杆机构9中弹簧刚度k9＝141.2kN/m；电机功率N＝300W，电机转速n0＝1875rpm，驱动机构传动比为2.5。
启动电机从低速至420rpm，待模型筛稳定运行后，测量筛体1的振幅并记录该值；继续升速至某一稳定转速，测量并记录筛体1的振幅；如此步骤至850rpm，可得到模型筛的共振曲线。
按照本实施例实测的共振曲线如图4所示。可见本实施例设计的工作频率位于共振点之前的平缓共振区内，工作频率的浮动范围可达±22rpm，工作状态稳定。经测算，要达到同样工作效率的普通振动筛，驱动电机功率至少要达到1500W以上，而该节能筛的功率只是普通振动筛驱动功率的20.00％。可见节能效果良好。