文章编号:0253-9993(2000)06-0649-06动筛跳汰机床面运动曲线的研究陈建中(煤炭科学研究总院唐山分院,河北唐山063012)摘要:根据动筛跳汰分选过程的特点,分析了动筛下降期颗粒沉降规律,讨论了机械驱动装置产生的正弦速度曲线和液压驱动装置产生的梯形速度曲线特征,推导了床面纵向各点动力学参数变化规律,提出了床面各点上颗粒脱离筛面实现床层松散的通用条件,计算了两种床面运动曲线下不同密度颗粒在床层不同位置的脱离点.发现梯形波曲线驱动时筛面各点加速度远大于高密度颗粒沉降加速度,筛面各点物料均能脱离筛面,床层有足够的松散空间和时间且移动速度快、处理量大、分选精度高、适应性强;正弦曲线驱动时,在选煤工艺要求的频率、振幅条件下,排料端的高密度颗粒难以完全脱离筛面或脱离床面的时间短,矸石层的移动只能靠纵向压力梯度,移动速度慢,通过量仅为梯形波曲线的1/2～1/3,导致处理量小,而在相同处理量时分选精度低,矸石带煤量较高.中图分类号:TD922+11文献标识码:A动筛跳汰机工作过程动筛跳汰选煤不用顶水和冲水,不用压缩空气,而是靠动筛机构的上下运动带动床层周期性地松散使颗粒实现按密度分层.在动筛机构上升阶段,床层被筛板整体托起,颗粒之间大部分不能交换位置,但由于在上升阶段水流相对于床层作向下运动,它一方面使床层变得愈来愈紧密,另一方面介质阻力使得相对小的颗粒穿过相对大的颗粒缝隙继续向下运动.随着上升过程的继续进行,能穿过缝隙向下运动的颗粒变小,这种作用类似于定筛跳汰机下降期的吸啜作用.动筛机构上升到最高点后转入下降期.下降初期,在一定条件下,床层完全脱离筛面,呈悬浮松散状态,颗粒在水介质中沉降.由于颗粒受到重力、阻力及其它力的综合作用,高密度颗粒向下层运动,低密度颗粒相对向上层运动.物料经多个周期分选后,低密度颗粒在上层,高密度颗粒在下层,最后经产品分离装置分割后成精煤和矸石,透过筛板的颗粒成为透筛物.1颗粒在水介质中的沉降特性分析颗粒脱离筛面后,在水介质中沉降,颗粒的运动微分方程12(假定颗粒向下运动方向为正)为mdv(1)=G0-Pac+Rac-R,dt式中,m为颗粒的质量,g;G0为颗粒在介质中的重力,N;Pac为加速运动的介质流对颗粒的附加推力,N;Rac为介质的加速度惯性阻力,N;R为颗粒与水因相对运动而引起的介质阻力,N.由式(1)导出的颗粒在水介质中的沉降时间、沉降速度、沉降加速度、沉降距离分别为收稿日期:2000-01-13650煤炭学报2000年第25卷e2τt/vhs-(δ+ξρ)vhsvhs+v1t=2(δ-ρ)gln,v=e2τt/vhs+1vhs,vhs-v=4τe2τt/vhse2τt/vhs+12,a(2)2e2τt/vhs+e-2τt/vhsvhsh=τln,2g/(δ+ξρ);δ,ρ分别为颗粒密度和介质密度,g/cm3;g为重力加速度,cm/s2;vcm/s;vhs为颗粒干涉沉降速度.式中,τ=(δ-ρ)为颗粒的运动速度,上述表达式导出了颗粒在脱离筛面后加速期的速度、加速度及达到干涉沉降末速经过的距离.动筛跳汰机分选的典型颗粒(如小颗粒精煤、中等粒度中煤及大颗粒矸石)在加速期的沉降速度、加速度及行经距离的变化规律如图1所示.由图1可知,颗粒在加速沉降期,密度从低到高,颗粒的加速度、速度、行图1典型颗粒加速沉降期行经距离、速度及加速度变化规律Fig11Thechangeofthesettlingdistance,thesettlingspeedsandtheaccelerationsoftypicalparticleschangeswithtimes(a)行经距离;1～3———大块矸石、中块中煤、小块精煤;(b)沉降速度;(c)沉降加速度;1～3———矸石、中3动筛机构床面运动规律动筛机构的运动规律由其驱动装置决定.驱动装置产生的运动曲线必须适应床层颗粒的分层规律.工业上使用的驱动装置有液压驱动源和机械驱动源.不同的驱动源有不同的运动学特性,产生不同的分选效果.311机械驱动床面运动规律当动筛机构由机械装置驱动时,动筛机构速度曲线是作正弦或改良正弦曲线.构作正弦运动,偏心轮的偏心距为r,则动筛机构运动速度和加速度分别为v=rωsinωt,a=rω2cosωt,式中,ω为机械驱动曲柄摆杆机构或凸轮机构转动角速度,rad/s,ω=2πn/60;机构或凸轮机构转动速度,r/min.为便于分析,设动筛机(3)n为机械驱动曲柄摆杆动筛机构入料端位移或振幅h=∫vdt=∫rωsinωt=-rcosωt+k.当t=0时,动筛机构处于最低位h=r(1-cosωt).(4)从式(3),(4)可看...