雙質體穩定節能篩

《雙質體穩定節能篩》是天津大學於2004年12月20日申請的發明專利，該專利申請號為2004100939764，公布號為CN1308093C，專利公布日為2007年4月4日，發明人是陳予恕、曹樹謙。

《雙質體穩定節能篩》提供一種用於物料篩分的雙質體穩定節能振動篩。主要由上、下篩體、橡膠簧、導向板簧、主振彈簧、驅動電機、彈性曲柄連桿機構以及基礎梁等部件組成。上、下篩體之間設有彈簧組件，兩篩體由驅動電機通過彈性曲柄連桿驅動。該發明使用一組驅動系統驅動上下篩體同時反向振動，從而大大降低了振動篩傳給基礎的動反力。設計工作頻率位於雙質體振動篩第二階共振區內，從而大大降低能耗。由於使用硬式複合非線性橡膠主振簧，使振動系統的第二個共振區內的幅頻回響曲線明顯右偏，在第二階共振點之前形成一個寬廣平緩的振動區域，從而達到抗干擾強的目的。該發明作為產品可廣泛地用於物料三級篩分等套用場合。

2010年11月15日，《雙質體穩定節能篩》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《雙質體穩定節能篩》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：雙質體穩定節能篩
• 公布號：CN1308093C
• 公布日：2007年4月4日
• 申請號：2004100939764
• 申請日：2004年12月20日
• 申請人：天津大學
• 地址：天津市南開區衛津路92號
• 發明人：陳予恕、曹樹謙
• 代理機構：天津市學苑有限責任專利代理事務所
• 代理人：解松凡
• Int.Cl.：B07B1/28(2006.01)、B07B1/42(2006.01)、 B07B1/40(2006.01)
• 類別：發明專利

專利背景

2004年12月之前套用的振動篩，絕大多數屬於非共振機械，即工作點位於系統的共振區之後並遠遠大於共振頻率，因而屬於非共振強迫振動狀態。要想達到一定的工作效率，需要輸入系統較大的能量。如雙軸自同步單質體振動篩，為了達到一定的振幅（從而具有定的振動強度），需要增大偏心質量和偏心距，偏心質量塊本身要耗費巨大的能量，從而影響振動篩的有效功率。另外，根據工程需要，有時需要對物料進行三級分離，可由兩個單質體振動篩或一個雙質體振動篩實現。使用一個雙質體振動篩可以節省工作空間，由於兩個篩體在一組電機驅動下作反向振動，故可大大減少能量消耗。因而在需要對物料進行三級分離的場合，雙質體振動篩是合理的選擇。而2004年12月之前套用的少數雙質體振動篩採用分段線性彈簧作為主振簧，由於安裝等因素的影響，使分段線性彈簧的間隙難以調整到最佳狀態，這種主振簧的硬式非線性特性難以控制達到共振點前共振區幅頻曲線平緩的目的，所以工作狀態不是很穩定，一且系統受到干擾，如物料質量的變化、彈簧參數的變化、溫度變化等因素，容易使工作點偏離共振區，從而無法達到節能和工作平穩的目的。因此如何設計性能良好的非線性主振彈簧，使系統第二階共振區平緩過渡工作頻率落在較寬的平緩範圍之內，使振動篩能夠平穩、節能工作，是該發明所要解決。

發明內容

專利目的

《雙質體穩定節能篩》的目的在於提供一種用於物料篩分的雙質體穩定節能振動篩。

技術方案

《雙質體穩定節能篩》主要具有：上篩體1、下篩體2、橡膠簧3、上篩體支座4、基礎梁5、導向板簧6、主振彈簧7、驅動電機8以及彈性曲柄連桿機構9（如圖1）。在上篩體1與下篩體2之間設有主振彈簧7，主振彈簧7為硬式複合非線性彈簧。採用非線性程度較強的非線性複合主振彈簧，其特性為硬式非線性，能夠提供平緩的工作區，從而實現振動篩的超穩定節能運行。上篩體1和下篩體2由驅動電機8通過彈性曲柄連桿9驅動，上、下篩體均由橡膠彈簧3支撐導向板簧6導向。導向板簧採用複合材料製成。設計驅動電機8的轉速即節能篩的工作賴率位於第二階共振點之前的平緩共振區內。非線性複合主振彈簧7的結構如圖2所示，實際上有兩個主振彈簧7安裝於主振簧下支架11內部，其中一個主振簧7的上端面與主振簧下支架11頂端固定，另一個主振簧7的下端面與主振簧下支架11的底端固定主振簧上支架10的下端面位於兩個主振簧7之間並貼合接觸，主振簧上支架10與上篩體1固定，下支架11與下篩體2固定。

導向板簧6也分別與上篩體1、下篩體2固定該系統為雙自由度非線性振動系統，在電機8和彈性曲柄聯桿9的驅動下，上篩體1與下篩體2沿主振簧7的方向做相反方向的平動（如圖1），主振簧7的非線性剛度為硬式特性，因此其共振曲線如圖3所示。其第一階共報表現為線性共振，而第二階共振表現為硬式非線性共振，即共振峰向右偏移。由於採用非線性程度較強的複合非線性彈簧7，複合彈簧7的非線性性質除了來自於橡膠本身外，更大程度上來自於其中的塔型金屬螺旋彈簧，因而使改種節能篩的第二階共振峰明顯向右偏移，從而在該共振點之前出現一個平緩、寬大的幅頻範圍。通過設計計算系統的彈簧剛度，使振動篩的工作點位於該平緩區域之內，從而在系統受到外部擾動時節能篩的振幅波動不會很大，仍能保持穩定運行。同時該區域仍然屬於共振區，因此在輸入較小能量的條件下，篩體能夠獲得較大的振幅，達到節能的目的。同時，雙質體節能篩由一套電機系統驅動上、下兩個篩體作反向振動，與單質體振動篩相比，減少了傳到基礎上的附加動反力。在需要進行級物料分離的場合，比使用兩個單質體振動篩提高了篩分效率並節省了大量驅動能量。

改善效果

《雙質體穩定節能篩》利用硬式非線性振動系統的二階主共振原理，採用一種新型的複合非線性主振簧，使振動篩的工作點位於第二階共振點之前的平緩共振區內，從而實現振動篩的超穩定節能運行效果。該發明作為產品可用於物料篩分和輸送、工件清洗等工作領域。

附圖說明

附圖1為雙質體穩定節能篩的結構示意圖。

附圖2為非線性複合主振簧組件的結構示意圖。

附圖3為雙質體穩定節能篩共報曲線。

附圖4為實施例實測的共振曲線。

其中：上篩體-1；下篩體-2；橡膠簧-3；上篩體支座一4；基礎梁-5；導向板簧-6；主振彈簧-7；驅動電機-8；彈性曲柄連桿機構-9；主振彈簧上支架-10；主振彈簧下支架-11。

權利要求

1.《雙質體穩定節能篩》具有上篩體（1）、下篩體（2）、橡膠簧（3）、上篩體支座（4）、基礎梁（5）、導向板簧（6）、主振彈簧（7）、驅動電機（8）以及彈性曲柄連桿機構（9）其特徵在於上篩體（1）與下篩體（2）之間設有硬式複合非線性主振彈簧（7），上、下篩體（1、2）由驅動電機（8）通過彈性曲柄連桿（9）驅動，上、下篩體（1、2）均由橡膠彈簧（3）支撐，導向板簧（6）導向，設計電機（8）的轉速即節能篩的工作頻位於節能篩第二階共振點之前的平緩共振區內。

2.按照權利要求1所述的雙質體穩定節能篩，其特徵在於所述兩個主振彈簧（7）安裝於主振簧下支架（11）內部，其中一個主振簧（7）的上端面與主振簧下支架（11）頂端固定，另一個主振簧（7）的下端面與主振簧下支架（11）的底端固定，主振簧上支架（10）的下端面位於所述兩個主振簧（7）之間並貼合接觸，所述主振簧上支架（10）與所述上篩體（1）固定，所述下支架（11）與所述下篩體（2）固定，所述導向板簧（6）分別與所述上、下篩體（1、2）固定，所述導向板簧（6）採用複合材料製成。

實施方式

在該實施例中，設計參數為：工作頻率n=750轉/分鐘，振幅X=13毫米；結構參數為：上篩體1的質量M₁=71.9千克；下篩體2的質量M₂=7.1千克；橡膠彈簧3的剛度k₃=2213千牛/米；導向板簧6的剛度k₆=1.000；主振彈簧7的動剛度k₇=49.41千牛/米；彈性曲柄連桿機構9中彈簧剛度k₉=141.2；電機功率N=300瓦，電機轉速n₀=1875轉/分鐘，驅動機構傳動比為2.5。

啟動電機從低速至420轉/分鐘，待模型篩穩定運行後，測量篩體1的振幅並記錄該值；繼續升速至某一穩定轉速，測量並記錄篩體1的振幅；如此步驟至850轉/分鐘，可得到模型篩的共振曲線。

按照該實施例實測的共振曲線如圖4所示。可見該實施例設計的工作頻率位於共報點之前的平緩共振區內，工作頻率的浮動範圍可達土22轉/分鐘，工作狀態穩定。經測算，要達到同樣工作效率的普通報動篩，驅動電機功率至少要達到1500瓦以上，而該節能篩的功率只是普通振動篩驅動功率的20.00%。可見節能效果良好。

榮譽表彰

2010年11月15日，《雙質體穩定節能篩》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。