简单介绍新标准验粉筛的工作原理
新标准验粉筛是检验小麦粉粗细度的重要工具,关于其工作原理,涉及到较多的理工科的知识,下面为大家简单的介绍一下该类验粉筛的工作原理,验粉筛(以下简称验粉筛)是小麦制粉工业的两大主机之一。自上世纪初自由摆动式挑担筛在欧洲兴起,历经百年不断发展提高,形成今日的无立轴自衡式验粉筛。
验粉筛设计服务于物料筛理,物料在筛面上的运动理论是俄罗斯某教授提出来的。其内容简言为:物料对新标准验粉筛面作与筛面相同角速度,而划圆半径小于筛面(划圆半径)的匀速圆周运动。如何使物料在筛面上的相对运动行程最长,促使物料在“等厚筛理”过程中呈现良好的分层(分级)与透筛联动效果,是验粉筛原理和结构设计追求的目标。作为筛体平面回转的惯性振动机械,为实现最佳综合筛理效果,与分级物料的筛面摩擦系数和画圆半径密切相关的筛体加速度是验粉筛性能的核心技术参数。在验粉筛发展的长期实践中,我们所接触过的新、老验粉筛,均以满足后路面粉筛理要求为参照点给定筛体加速度值(≈21m/s2)。
本文以不同的机械学理论,以筛体加速度为求解内容,对验粉筛工作原理做一简要解释。恳请读者指正。验粉筛是由偏重转子惯性激振器驱动的远共振式惯性振动机械。它是由激振元件(偏重转子),弹性/阻尼元件(吊杆)和惯性元件(筛体)组成的振动系统。按机械振动原理,质量为m的偏重块,以角速度ω,偏心距r作匀速圆周运动,产生周期变化的激振力,质量为M(含m)的筛体受激振力驱动,响应为与激振力相同角频率ω,振幅为λ的平面回转谐运动。作为远共振惯性振动机,激振频率与系统固有频率之比≥2.5,工作转速远低于共振转速,这类机械的一个显著特点是:筛体的位移落后激振力相位差角≈180°。因此,与筛体刚性组装成一体的偏重转子,其偏重块m随筛体作与激振力反向运动。按力学模型建立筛体二自由度振动方程。远共振机械处于超共振状态,从振动系统矢量可知弹性力和阻尼力小于振动体惯性力。对落后差角≈180°的验粉筛来说,弹性力和阻尼力远小于筛体惯性力,实际也是如此。比如,挑担筛用钢丝绳作弹性元件,弹性力、阻尼力可以不计。原西蒙公司六仓验粉筛的吊杆数量比布勒公司的少一半,照常工作。再从布勒公司为用户提供的说明书也能说明这个问题。在其尾页上(M50724-1)给出验粉筛624-628厂房钢梁载荷图。
转子动力学有一个术语叫“同步进动”。即转子支承系统对转子不平衡量的响应。任何转子只要有不平衡量存在,都会表现出这种特性。如航空发动机转子机匣(按装节)作为转子支承系统,作与转子同步的回转振动。为了减少有害的振动,通过转子平衡使不平衡量达到最低值。而验粉筛为了满足制粉筛理要求,必需加大激振转子的不平衡量,以致需要制成惯性偏重转子,筛体借助钢架支承偏重转子,筛体就是偏重转子的支承系统,对偏重转子作同步进动。由于筛体位移落后偏重块激振力≈180°,并按位移和加速度的矢量关系,筛体惯性力与筛体位移同向,而与偏重转子激振力反向,使惯性力与激振力呈平衡状态。同步进动状态是机械的稳定工作状态,非同步进动是机械的不稳定工作状态。验粉筛启动过程中,由电机带动的偏重转子转速>筛体回转转速,验粉筛处于非同步进动的不稳定过度状态,大约十分钟左右验粉筛进入同步进动的稳定工作状态,筛体甩圆达到要求的圆形轨迹。停车时验粉筛处于无动力自由摆动的非同步进动状态,直到静止。同步进动状态就是筛体惯性力(M+m)λω2与偏重转子激振力mrω2平衡状态,与简化振动方程是一致的。
对于新标准验粉筛的三种不同解释理论是相通的,互相兼容的,虽切入点原理各异,但都结尾于振动方程,表明验粉筛工作原理以振动学为基本理论。用三种不同的机械原理解释验粉筛工作原理,等于对验粉筛做了一次相关特性的“体检”,表明验粉筛是以坚实的机械理论为支撑,久经考验的高效制粉主机设备。