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直线振动筛并联旋振筛提高筛分效率

(2)装料系数q指筛箱所装物料的体积与筛箱本身的容积之比,用百分数(%)表示,它反映了筛箱中物料的多少及物料层的厚度,对筛分有直接的影响。为保证旋振筛良好的筛分效率和一定的工作寿命,应取合理的装料系数q:若物料的密度d大,q宜小些,装物应少些;反之,如物料的密度d小,则q宜大些,装物可多些,但q应小于20%~30%。

(3)透筛率p即单位时间内筛分出筛下物质量,单位kg/s。p越大,说明筛分效果越好。

(4)筛分效率η某时间段t筛分后筛下物(小于筛孔的物料)质量与未筛分前筛箱中小于筛孔物料的总质量之比,η越大,说明筛分效果越好。显然,透筛率p及筛分效率η均可作为衡量筛分效果的指标。笔者设计的试验方案是通过同量物料的完全筛分和同量物料在各时间段内的筛分2种情况,对并联旋振筛和直线旋振筛的透筛率及筛分效率进行对比试验分析。

3 筛分效率的测定与比较

3.2 试验内容及方法

3.2.1 同量物料的完全筛分取装料系数q为6.8%、10.2%和13.6%3种不同的情况,即分别称取2kg、3kg和4kg的黄沙,其中,小于筛孔的物料质量分别为1.6kg、2.4kg和3.2kg。分别通过并联筛和直线筛进行完全筛分,记录每次的筛分时间及筛下物质量,并计算出筛分效率η及透筛率p。通过试验得出以下结论:

(1)并联筛所用时间明显少于直线筛,分别是直线筛的45/54≈83.3%、50/60≈83.3%和53/65≈81.5%,且随着装料系数q的增大,并联筛的优势越明显。

(2)随着装料系数q的增大,筛箱中可容纳较多物料时,并联筛仍具有较高的筛分效率,且始终比直线筛高;而直线筛的筛分效率η有所下降,因此,对直线筛而言,装料系数q不宜过大,为保证一定的筛分效率,直线筛筛箱中以投放较少的物料为宜。

(3)随着装料系数q的增大(即筛分物料的增多,所含筛下物随之增多),并联筛的透筛率p逐步增大,分别为0.032、0.045和0.056;而直线筛的透筛率p增大量较小。这说明,对于并联筛,可以通过适当增大投料量来提高透筛率;而对于直线筛,当增大投料量不仅不会提高透筛率,反而会因受载过大使旋振筛动力学性能下降。

3.2.2 同量物料在不同时间段内的筛分由上述可知,装料系数q=6.8%、10.2%、13.6%的黄沙,通过并联旋振筛和直线旋振筛的完全筛分,分别约需53s、65s,分别计算出2种旋振筛在0~20s、20~40s、40~60s内的筛分效率η和透筛率p,如表2所列;而q=13.6%时筛下物随时间的变化4。可以看出:

(1)无论是并联筛还是直线筛,约90%的筛下物是在前1/3时间内筛出的,因此,可用前1/3时间段内的透筛率p和筛分效率η来衡量描述筛分效果;

(2)3种装料系数q下,并联筛前10s的筛下物占完全筛分时的筛下物的1.286/1.452≈88.6%、2.04/2.28≈89.5%和2.34/2.96≈79.1%;直线筛前10s的筛下物占完全筛分时的筛下物的1.20/1.44≈83.3%、1.90/2.17%≈87.6%和2.07/2.74≈75.5%。且无论并联旋振筛还是直线旋振筛,前10s基本上是完全筛分时间的20%。因此,用完全筛分时间的20%左右,即可筛分出筛下物的80%,这符合由意大利经济学家帕累托提出的2/8法则。

(3)从筛分效率η来看,一方面,并联筛的筛分效率η高于直线筛,分别是直线筛的0.90/0.837≈1.075、0.925/0.867≈1.067和0.866/0.756≈1.146倍,平均1.096倍,提高约9.6%;另一方面,随着装料系数q的增大,筛箱中可容纳较多物料时,并联筛仍具有较高的筛分效率,分别为90.8%、95.0%和92.5%;而直线筛的筛分效率,随着装料系数q的增大有所下降,分别为90%、90.4%和87.3%。这2种现象与物料完全筛分时的特征一致,因此,对直线筛而言,装料系数q不宜过大,为保证一定的筛分效率,筛箱中以投放较少的物料为宜。

(4)前1/3时间内,从透筛率p来看,一方面,并联筛的透筛率p明显高于直线筛,分别是直线筛的0.078/0.067≈1.164、0.121/0.104≈1.163和0.139/0.121≈1.149倍,平均1.157倍,提高约15.7%;另一方面,随着装料系数q的增大,并联筛的透筛率p逐步增大,分别为0.078、0.121和0.139;而直线筛的透筛率p随着q的增大也增大,分别为0.067、0.104和0.121。这说明,对于并联筛和直线筛,都可以通过适当增大物料投料量来提高筛分效率,但并联筛的透筛率明显高于直线筛,比直线筛提高约15.7%。

4 并联旋振筛输出扭矩的精确测定

4.1 试验条件试验设备为ZRN-500型扭矩仪、电脑、并联旋振筛各1台,其余试验条件同2.1节所述。4.2 转矩曲线曲柄转速为140r/min,转动周期T0≈0.43s,测出2kg、3kg筛分时连续4个周期的曲柄扭矩数据,(1)物料正常筛分时,由于物料不断地筛下,曲柄扭矩波动始终存在,但后2个周期比前2个周期的曲柄扭矩峰值逐步变小,说明随着物料的逐渐筛出,电动机输出功率变小。(2)用ZRN-500型数字扭矩仪测出的并联旋振筛的电动机扭矩值为精确值,其曲线的形状,用常规电流测定方法测定的功率曲线的形状基本一致,由于扭矩与功率成正比。

5 结论

(1)无论是并联筛还是直线筛,约90%的筛下物是在前1/3时间内筛出的,因此,可用前1/3时间段内的透筛率p和筛分效率η来衡量描述筛分效果;

(2)从筛分效率η来看,一方面,对于不同的装料系数q,并联筛的筛分效率η恒比直线筛提高10%左右;另一方面,随着装料系数q的增大,并联筛的筛分效率η变化不大,说明筛箱中可投放较多物料时,并联筛仍具有较高的筛分效率;而直线筛的筛分效率η随着q的增大有所下降,因此,对直线筛而言,装料系数q不宜过大,为保证一定的筛分效率,筛箱中以投放较少的物料为宜。

(3)从透筛率p来看,一方面,对于不同的装料系数q,并联筛的透筛率p恒比直线筛提高约15%左右;另一方面,随着装料系数q的增大,并联筛的透筛率p逐步增大;而直线筛的透筛率p随着q的增大有所下降,这说明,对于并联筛,可以通过适当增大投料量来提高透筛率,从而提高生产率。

(4)随着筛分物料增加,运行所需扭矩也增加;物料正常筛分时扭矩曲线波动较大,随着物料的筛分电动机输出扭矩逐渐变小。

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