[发明专利]三机倍频自同步驱动可变轨迹振动筛及参数确定方法

说明书

本发明属于振动筛技术领域，涉及三机倍频自同步驱动可变轨迹振动筛及参数确定方法。该类设备包括：三个激振器、质体、弹簧；质体通过弹簧与地基相连；激振器1、激振器2和激振器3分布于质体上，激振器1和激振器2关于y轴对称并且旋转方向相反，激振器3与激振器2的旋转方向相反，每个激振器中各有一偏心转子，偏心转子由对应的感应电动机驱动，分别绕着各自的旋转轴线中心旋转。应用远超共振条件，利用倍频同步的振动状态对振动筛进行参数确定，当系统只打开激振器1和2时，质体的运动轨迹为y方向上的直线运动，此时打开激振器3便可以实现变轨迹的功能，并且双频驱动下的筛分效率或脱水效率会显著提高，从而实现其工程应用价值。

技术领域

本发明属于振动筛装置领域，涉及一种三机倍频自同步驱动可变轨迹振动筛及其参数确定方法。

背景技术

振动筛分设备广泛应用于骨料、矿山、钢厂等行业；而振动泥浆脱水筛广泛应用于石油钻井系统的固液分离，工程隧道泥浆及环保行业有关污泥的渣浆分离或固液分离等净化处理领域，其属于在物理上实现固液分离的一种设备及方法。传统的振动筛分设备及振动泥浆脱水筛，多是以双机单频的方式处理物料、工程泥浆或污泥，具有以下缺点：

1.在单一激振频率作用下，筛网上的颗粒只能受到相同的振动作用，这时临界颗粒可能楔在网孔上面使之通流面积逐渐减小甚至造成堵塞，很容易发生“筛糊、筛堵”现象，使得筛分和脱水的质量和效率受到影响。

2.传统的双机驱动的振动筛分机振动脱水设备，只能实现单一运动轨迹(如圆周运动轨迹或直线运动轨迹)，当筛网发生“筛糊、筛堵”现象时，不能有效消除，从而降低工作效率。

3.对于振动筛分或振动泥浆脱水设备，不同待分级的物料具有不同的特性，不同土质情况下对应的工程泥浆特性也不同，因此，应该根据实际情况选用最佳筛机运动轨迹实现尽量理想的分级或脱水效果。但大部分情况下，具有各自特性的物料都会混在一起，而一条隧道工程中会遇到多种土质情况，从而导致一条隧道的工程泥浆特性也不同。因此，传统上只具有一种运动轨迹功能的筛分设备或泥浆脱水设备显然已经不能满足现有工程需求，急需一种同一台振动筛分或振动脱水设备具有变轨迹(即轨迹可调)，以此满足设备功能要求，即可以实现两种轨迹可调，并满足不同物料或不同隧道土质情况下的设备功能需求。而本发明正好能够实现这种变轨迹多功能的要求。

为了克服现有技术中双机单频驱动振动筛分或脱水设备之不足，本发明提出了一种三机倍频自同步驱动具有变轨迹多功能振动筛分及振动泥浆脱水设备及其参数确定方法。

发明内容

以单质体三机驱动动力学模型为研究对象，应用渐近法和Routh-Hurwitz判据得到了系统实现倍频同步稳定的理论条件，定义了稳定性系数，数值方面，给出了系统稳定性系数，以及倍频条件下的各激振器间的稳定相位关系。而稳定相位关系就是机械设备最终功能的体现。通过仿真以及试验，证明了数值分析和理论方法的正确性。本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种三机倍频自同步驱动具有变轨迹振动筛及其参数确定方法，该振动筛包括：三个激振器、质体、弹簧；质体通过弹簧与地基相连；激振器1和激振器2关于y轴对称分布于质体上并且旋转方向相反，激振器3与激振器2的质心在同一高度处并且两激振器的旋转方向相反，每个激振器中各有一偏心转子，偏心转子由感应电动机驱动，分别绕着各自的旋转轴线中心旋转。上述的振动系统的参数确定方法，包括如下步骤：

步骤1，建立动力学模型和系统运动微分方程

如图1所示，建立坐标系。o是整个系统的质心，旋转中心o₁和o₂是共线的，o₂和o₃是共线的，和分别是三个激振器的旋转角。设定oxy为固定坐标，质体运动有三个自由度，可分为x，y方向振动及绕质心的摆动ψ。

根据拉格朗日方程，得到振动系统的运动微分方程：