易啟偉

(武漢工業(yè)學院機械工程學院,湖北武漢 430023)

基于MATLAB的振動篩面上物料運動軌跡仿真

易啟偉

(武漢工業(yè)學院機械工程學院,湖北武漢 430023)

結合振動篩實際作業(yè)工況,用MATLAB對振動篩及篩面上物料的運動進行了分析、編程和運算,基于運算所得數(shù)據(jù)與結果,對振動篩以及篩面上物料的運動軌跡進行了仿真輸出,產生由傳統(tǒng)的計算方法和分析手段難以產生的精確、快速和直觀的效果,為計算和分析提供了一種有效手段。

振動篩;物料運動狀況;MATLAB;仿真;分析

振動篩是一種廣泛通用的分級設備,振動篩上物料的運動分析是設計和使用振動篩時確定篩體工作參數(shù)的關鍵,由于振動篩及其篩面上物料運動狀況的力學分析及計算比較復雜,且不能直接快速的給出運動軌跡曲線,給分析使用帶來不便。用MATLAB軟件對振動篩及篩面上物料的運動進行分析、編程和運算,采集由此得出的數(shù)據(jù)進行研究并獲取結果。對振動篩以及篩面上物料的運動軌跡進行仿真輸出,有助于在理論上進一步對物料運動規(guī)律與振動篩工作參數(shù)之間關系的深入研究。同時對于設備選型、分析、振動篩工作參數(shù)實時調整、增強振動篩的工作適應性以及加深對引進設備在理論上的探討都是很有幫助的。

1 篩體及物料運動參數(shù)的計算

為簡化敘述,以兩種實例說明物料運動參數(shù)的計算及運動軌跡仿真的過程。

1.1 工作參數(shù)

設備主要工作參數(shù)如表1所示。

表1 設備主要工作參數(shù)

1.2 篩體振動強度和物料臨界振動強度計算

篩體振動強度和物料臨界振動強度的計算如表2所示。

表2 篩體振動強度和物料臨界振動強度

1.3 運動狀態(tài)參數(shù)計算

根據(jù)理論分析[1-2]可知：篩體振動強度 K0大于K1、K2、K3,物料顆粒同時具備產生下滑、上滑和拋擲運動的條件。

將上述已知值代入經處理后的數(shù)學模型 (同時求得拋始相位),利用 MATLAB[3]編程 (程序略),采集程序計算的數(shù)據(jù)后分別得出實例 1和實例 2的拋始相位ωte時的拋止相位ωtf并計算理論上滑、下滑起始相位ωtc和ωta,相應相位計算值如表3所示。

表3 相應相位計算值 /°

2 篩體、物料的運動分析及基于MATLAB的運動軌跡仿真

2.1 實例 1

根據(jù)物料顆粒運動時,滑移和拋擲之間的銜接關系,可分析確定實際滑移運動和起止相位,由于拋擲運動的拋止相位ωtf=268°大于上滑運動的始滑相位ωtc=208°,故實際上滑運動的始滑相位等于拋擲運動的拋止相位,即ωtcs=ωtf=268°,令理論上滑速度=0,可計算出實際上滑止滑相位ωtds=383°。

由于上滑止滑相位ωtds(=383°)-360°小于拋擲運動的始拋相位ωta(=36°),故產生下滑運動,實際下滑始滑相位ωtas=ωtds-360°=23°,實際下滑終止相位為下一個循環(huán)周期中的拋始相位ωtbs=ωte=36°。振動篩與篩面上物料的拋擲與滑移運動銜接關系可基于MATLAB編程顯示其運動軌跡仿真圖如圖1所示。

圖1 拋擲與滑移運動銜接關系的運動軌跡仿真圖 (實例 1)

從圖中可清楚地看到物料顆粒的運動過程：36°(第一周)起跳→268°落回篩面→開始上滑→383°(第二周)上滑結束開始下滑→396°下滑結束,開始第二次拋擲起跳運動。

此例中雖然物料產生了拋擲加滑移運動,但從物料運動軌跡圖中可以看出,其物料顆粒相對起跳高度較小,對于起跳高度要求較大的篩分工藝而言,還需要調整振動方向角β和篩面傾角α。

2.2 實例 2

由于拋擲運動的拋止相位ωtf=322°,大于上滑運動的始滑相位ωtc=227°,故實際上滑運動的始滑相位等于拋擲運動的拋止相位ωtcs=ωtf=322°,令=0,可計算出實際上滑止滑相位ωtds=331°,計算出下滑始滑相位ωta=366°。

由于上滑止滑相位ωtds(=331°)＜下滑始滑相位 ωta(=336°) ＜拋始相位 ωte(=385°),故上滑終止和下滑開始間有一段時間處于靜止 (366°-331°=35°)到 366°時 ,開始下滑 ,到 385°停止下滑 ,再跳起,開始新一輪循環(huán)。振動篩與篩面上物料的拋擲與滑移運動銜接關系可基于MATLAB編程顯示其運動軌跡仿真圖如圖2所示。

圖2 拋擲與滑移運動銜接關系的運動軌跡仿真圖 (實例 2)

相對實例 1而言,由于改變了振動方向角β(130°改至 135°)及篩面傾角 α(4°改至 8°),改動雖不大,且同樣是拋擲和滑移運動,但滑移運動的實際情況有所改變,且主要改變是物料顆粒跳離篩面的最大距離是前者的 2倍左右,約為 4 mm,有利于物料篩分穿孔。由此可清楚看出,分析不同篩面上物料的運動軌跡,對于確定篩面運動參數(shù),提高振動篩工作適應性非常重要的。

3 結論

通過兩個實例,用MATLAB軟件對振動篩運動參數(shù)模型進行編程和運算,并對其運動軌跡進行了仿真輸出,得出大量的數(shù)據(jù)及圖形供采集后進行分析、比較。利用本文的分析方法及相應的程序,可以在計算機上輸入不同的參數(shù)編程計算,并得到振動篩與物料拋擲與滑移運動的銜接關系運動軌跡圖,這對于在實踐中進一步摸索、設計、調制出更多具有不同特點的物料運動狀況,為振動篩實現(xiàn)更好的篩分效果或更高的產量、提高其工作適應性提供了一種有效手段。

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Simulation of the moving path of materials on screen surface based on MATLAB

YI Qi-wei
(School of Mechanical Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China)

Considering the actual working conditions of the vibrating screen,the movement of the vibrating screen and the materials on its screen surface was analyzed,programmed and calculated by MATLAB software,and the moving paths of them were also simulated based on the calculating data and results.It is revealed that this approach is more accurate,rapid and visualized than the traditional calculating and analytical methods,which provides an effective means for calculation and analysis.

vibrating screen;movement status of materials;MATLAB;simulation;analysis

TS 210.3

A

1009-4881(2010)01-0029-03

10.3969/j.issn.1009-4881.2010.01.009

2009-07-20.

易啟偉 (1952-),男,副教授,E-mail：qiweiyi@126.com.