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蔡玉良,等:滚筒筛内物料运动过程的分析
设计研究
中图分类号:TQ172文献标识码:B文章编号:1007-0389(2010)02-05-04
滚筒筛内物料运动过程的分析
蔡玉良,杨学权,丁晓龙,翟东波,赵美江(中国中材国际工程股份有限公司(南京),江苏南京211
摘要:运用数学分析的方法,研究了物料在滚筒筛内的运动过程,得出了滚筒筛最佳运行状态下的部分技术参数,为滚筒筛
的开发设计提供依据。同时,对滚筒师结构参数(包括直径、长度)的确定,安倾角和破袋刀具选择等,提出了一些原则性的
意见和建议。
关键词:生活垃圾;滚筒师;开发计算
Analysis of the materials movement in rotating sieve
Cai Yuliang, Yang Xuequan, Ding Xiaolong, Zai Dongbo, Zhao Meijiang(China Sinoma International Engineering Co, Lt
Nanjing, Jiangsu, 211100)
Abstract: By mathematics analysis method, the movement of material in rotating sieve was studied and some technical parameters of
rotating sieve in the best moving state was gave which offers reference for the development and design of rotating sieve. At the same
time, some advice and suggestions in principle was put forward about the structure parameters( iameter and length, installation inca
tion and bag cutting tool
Key words: urban garbage; rotating sieve; development ealculation
运动部分;沿z轴线方向的直线运动是由于筛体的
0前言
倾斜安装而产生的。另外物料作上述运动过程中
滚筒筛是生活垃圾分选主要机械之一,主要利与筛体之间还可能存在滑动。
用内装刀具的筒体回转运动和筒体筛网,将袋装垃
在硏究滚筒筛内物料的运动规律时,作了如下
圾进行破袋、分级。滚筒筛的破袋功能主要依靠内假设:①物料随筒体的转动沿筒体轴线作螺旋筛分
部长短适宜的破袋刀具;筛分功能主要依靠筒体筛运动,暂不考虑内部刀具对物料运动过程的影响
面,该筛面一般由编织网或打孔薄板和框架构成,采②不考虑物料之间的相互干扰。
用倾斜式安装,被筛分的垃圾随筒体的转动作螺旋
翻动,粒度小于筛孔的物料被筛出,大于筛孔的留在
筛体上直至从筒体尾部排出。本文着眼于滚筒筛内
物料的运动规律及最佳的理论控制参数进行分析硏
究,以期为滚筒筛的结构设计提供理论依据。
Ⅰ滚簡筛内物料的运动分析
1.1物料的运动轨迹
由于滚筒筛筒体倾斜安装,并围绕自身轴线作
B
回转运动,因此物料在滚简筛内的运动过程较为复
图1物料在滚筒筛内运动轨迹
杂。在物料层中取某一单元体P,其在滚筒筛内的
运动如图1所示。单元体P进人滚筒筛后,被旋转1.1.1单元体P在xoy平面内的运动和分析
的筒体提升至点,在の点脱离筛面做抛物运动;当
单元体P在xoy平面内的运动如图2所示”,其
到达最高点D处后,落回筛面B处,如此往复循环运运动过程分为两部分:B点到o点的圆周运动、0点到
动,直至排出滚简筛。单元体P在滚筒筛内的运动D点再到B1点的抛物线运动,具体的运动方程如下:
可分解为xoy平面内的平面运动和沿z轴线方向的
=rcos+7cOSのr
直线运动。物料在xy平面内的抛落运动又可以分
圆周运动方程
y=-rsin& +rsin ar
解为两部分:物料随筛体的圆周运动部分和抛物线
x=yf e
*国家“十一五”科技支计划项目(课题编号:2008 BAJO5B04)
抛物线运动方程:{y=woa-eg
水?20
年第2期
万方数据
设计研究
蔡玉良,等:滚筒筛内物料运动过程的分析
令
d
da
0,可解得cotz=√2,a=35.264°。
E
由上述计算可得,当a=35,264时,(yo-ya)值最
大,物料在滚筒筛内翻动也最充分。
1.1.2单元体P沿z轴线的运动和分析
假设单元体P在筛体内不发生轴向滑动,则单
元体P沿z轴线运动为间歇式的。由图1可知,单元
体P毎完成一个循环,沿z轴线方向移动BB位移。
因此,可先计算出单元体P每完成一个循环所需的
时间和移动的位移,再计算出单元体P沿z轴线的平
均速度。
图2物料在xy平面内的运动轨迹
(1)单元体P每完成一个循环的时间包括随滚
筒筛进行圆周运动的时间和抛物运动的时间t。
式中:r一单元体P在xoy平面内距筛体轴线的距离;
若假设单元体P与筒体之间不存在滑动,则其
a-单元体P的脱离角;v一在xoy平面内单元体P脱随滚筒筛进行圆周运动的时间可由∠0OB和筒体
离时的线速度;a一滚筒筛的角速度;一单元体P的的转速计算得出。由B点的坐标可以计算出
运动时间。
由单元体P的运动方程可以得出其运动轨迹方
∠oOB=4a,则t
程,具体如下。
由抛物线运动方程和B点坐标,可以得出单元
圆周运动轨迹方程
体P作抛物运动的时间:2
20 ) sina co,其中n
(x-rcosa)+(y+sina)
0为滚筒筛的转速。因此,单元体P每完成一个循环
抛物线运动轨迹方程:
的时间=t1+t2
y= cota
0(2)单元体P每完成一个循环,沿滚筒筛的z轴
线移动BB1长度。由单元体P的运动方程和运动时
间,可以得出单元体P每完成一个循环的位移
根据方程式(1)和(2)不难解出任意圆和抛物线
l-4rsin acos atan 0
两条曲线的交点坐标分别为原点0(0,0)和因此,单元体P沿z轴线方向的平均运动速度=lt。
(4rsin3 acos a,-4 rsin acosta)。若r=R(R为滚筒筛1.13单元体P在滚筒筛内圆周向的滑动和分析
的半径)时,即物料位于筛体的内壁处,两条曲线的
单元体P在滚筒筛内是否出现园圆周向的滑动与
交点分别为(0,0)和(4Rsin2 acos o,-4 Rsinacos"c)。滚筒筛转速的高低相关,具体分析如下。
为了获得较高的筛分效率,应使物料在筛体内
单元体P在xoy平面内受力分析如图3所示
作较大的翻动,使物料在筛体内能够获得最大抛落
重力C在xoy平面内的分力为Geosθ,离心力
落差,即要求图2中( Yoy)取最大值。将方程(2)对
x求导可得:
dy
cotィ
若=0,可得x= rsin'acos a
x
将x带入方程(2),可得:yn= r