1892_弹簧摇床设计
1892_弹簧摇床设计,弹簧,设计
黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 综 述 ) 第 1 页弹簧摇床的研究与分析摘要:摇床在生产中的应用类型很多,属于重力选矿机械。从用途上分有:矿砂摇床(处理 2-0.075mm 粒级矿砂),矿泥摇床(处理-0.075mm 粒级矿泥),选矿用摇床,选煤用摇床等;从构造上来分,因床头结构,床面形式和支撑方式不同而分为 6-S 摇床,云锡式摇床和弹簧摇床等。本文主要介绍重力选矿机械的历史及在我国的发展,各类摇床的主要参数、实际生产中的应用,重点介绍弹簧摇床的结构及其优缺点等内容。通过这些对弹簧摇床有一个大致的了解,为设计做准备。关键词:弹簧摇床、选矿、重选设备1 前言选矿摇床通常是由床面、机架和传动机构三大部分组成。除此之外还有冲水槽,给矿槽,机座等,整个床面由机架支撑或吊起,机架上装有调坡装置。选矿摇床可以使矿粒按其密度和粒度不同而沿不同方向运动,并从给矿槽开始沿对角线呈扇形展开,依次沿床面的边沿排出,排矿线很长,能精确地产出多种质量不同的产物,如精矿、次精矿、中精矿和尾矿等。选矿摇床被作为重选设备,曾广泛用于砂金等矿物的分选,主要用于选金或选煤等。选矿摇床的分类大致有矿砂选矿摇床,矿泥选矿摇床,玻璃钢选矿摇床,6-S选矿摇床,LS 选矿摇床等。 弹簧摇床这种摇床以软,硬弹簧作为差动运动机构,床头包括传动装置和差动装置两部分。传动装置由电动机,偏心轮(或飞轮)和摇杆构成。弹簧摇床的主要缺点是冲程会随给矿量而变化,当负荷过重时甚至会自行停车,但在正常给矿条件下 ,看管工作量不大。2 摇床的发展摇床属于重力选矿机械, 重力选矿是按矿物密度差分选矿石的方法,在当代选矿方法中占有重要地位。它的发展历史悠久,从古代人类开始知道利用金属材料的时候,就使用兽皮在河溪中淘洗自然金属或天然矿物。以后又用木制的溜槽进行分选。大约在 400 余年前出现了原始型式的跳汰机,但那时的生产还是作坊式的。18 世纪 60 年代西方发生了产业革命,对金属原 l 料的需求量日渐增加。同时蒸气机的出现又为机械黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 综 述 ) 第 2 页化生产提供了动力,于是重选作为一个产业部门而出现。1830-1840 年在德国哈兹(Harz)矿区出现的早期活塞跳汰机继续得到改进而被推广应用。1892 年又发明了大型的风力驱动的选煤用鲍姆跳汰机。 摇床的应用已有近百年历史,最初的摇床是利用撞击造成床面不对称往复运动,1890 年美国制造了第一台选煤用打击式摇床用于选煤。1896-1898 年 A威尔弗利(Wilfley)发明了现代型式的摇床。尽管当时摇床还被视作溜槽的一种,称作淘汰盘,但以后则以其独特的分选方式而自成体系。随着摇床的出现,选别前的分级,脱泥等准备作业也广为应用。 1918 年普兰特一奥(Plat O)又以凸轮杠杆制成另一种传动机构。这两种 6-S 摇床头结构经过改进至今仍在使用。第二次世界大战 后德国制成了偏心轮传动的快速 6-S 摇床。我国于 1964 年研制成功惯性弹簧式 6-S 摇床,已在生产中推广应用。摇床是结合了国内摇床和重力选矿技术,具有富集比高、选别效率好、操作简单等优点,且一次得出最终精矿和最终尾矿。与传统工艺相比具有不用药剂、耗能低、便于管理等优点,具有较高的性能价格比。 3 摇床的类型及摇床在选矿中的应用 6S 摇床这种摇床基本上是沿袭了早期威尔弗利摇床的结构形式。也称为衡阳式摇床.这种摇床主要适合选别矿砂,但亦可用为处理矿泥。横向坡度的调节范围较大(010),调节冲程容易,在改变横向坡度和冲程时,仍可保持床面运行平稳。弹簧放置在机箱内,结构紧凑,这些都是 6-S 摇床的优点,缺点是安装的精度要求较高,床头结构复杂,易磨损件多,在操作中不当时还容易发生折断拉杆事故,改进后的摇床在箱体外面偏心轴末端安有小齿轴油泵,进行集中润滑,箱内只有少量机油,减免了漏油事故。 云锡式摇床这种摇床也称为贵阳式摇床,在结构上这又与国外的普拉特-奥(PlatO)型摇床类似。云锡式床头运动的不对称性较大,且有较宽的差动性调节范围以适应于不同的给料粒度和选别要求。床头机构运转可靠,易磨损的零件少,且不漏洞。缺点是弹簧安装在床面底下,检修和调节冲程均不方便(调冲程时需先放松弹簧);床面的横向坡度可调汇范围小(05);当横坡及冲程调节过大时,将由于床头拉杆的轴线与床面重心的轴线过分分离而引起床面振动,故这种摇床适合于在横向坡度较小时处理细黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 综 述 ) 第 3 页粒级,特别是矿泥时使用。 弹簧摇床这种摇床以软,硬弹簧作为差动运动机构,与前述摇床相比别具一格。床头包括传动装置和差动装置两部分。传动装置由电动机,偏心轮(或偏重轮)摇杆构成。弹簧摇床的主要缺点是冲程会随给矿量而变化,当负荷过重时甚至会自行停车,但在正常给矿条件下,看管工作量不大。 多层化摇床 摇床的单机处理量小,点地面积大是妨碍它大量应用的重要缺点。为解决此项问题,选矿摇床已向多层化发展。悬挂式摇床不难提高了单位地面的处理能力,而且省去了笨重的基础,不再对建筑物有冲击振动,运转噪声小,维护简单,在基建投资和操作管理上都是有利的。 6-S 双层摇床 传统的 6-S 摇床占地面积大、处理量低、客户资金投入较大,要使用 6-S 单层摇床的客户很是烦恼,但又没有更好的设备及方法能够解决这些问题。6-S 双层摇床的推出解决了 6-S 单层摇床使用过程中的诸多问题。6-S 双层摇床占地面积小、处理量大、省电节能、设备成本相对低廉,具有富矿比高,选别效率高,看管容易,便于调节冲程、冲次等优点。在改变横向坡度和冲程时仍可保持床面运行平衡,弹簧放置于在箱体内,结构紧凑,并且能一次得出最终精矿和最终尾矿。4 常见摇床的主要技术参数型号及规格冲程(毫米)冲次(次/分)给矿粒度(毫米) 床面横向坡度(度)处理量(吨/台日)配用电动机型号 配用电动机功率(千瓦)设备重量(吨)外型尺寸(毫米)9YC 悬挂三层选矿摇床 8-22 270-340 0.04-0.5 0-10 9.6-2.8 Y90L-4 1.5 2.145725202029506-S 型选矿摇床(粗、细沙 8-36 240-380 0.02-2 0-10 15-105 Y90S-4 1.1 0.85560018251560黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 综 述 ) 第 4 页橡胶床面)6-S 型选矿摇床(木刻槽生漆床面)8-36 240-380 0.02-2 0-10 15-105 Y90S-4 1.1 0.855600182515606-S 选矿摇床(漆灰刻床面) 8-36 240-380 0.02-2 0-10 15-105 Y90S-4 1.1 0.85 5600182515606-S 型选矿摇床(玻璃钢床面)8-36 240-380 0.02-2 0-10 15-105 Y90S-4 1.1 0.9560018251560LY452018251560选矿摇床(木刻槽生漆床面)8-36 240-380 0.02-2 0-10 15-105 Y90S-4 1.1 1.25560018251560LY452018251560选矿摇床(粗、细沙橡胶床面)8-36 240-380 0.02-2 0-10 15-105 Y90S-4 1.1 1.25560018251560LY452018251560选矿摇床(漆灰刻床面)8-36 240-380 0.02-2 0-10 15-108 Y90S-4 1.1 1.25560018251560LY452018251560选矿摇床(玻璃钢床面)8-36 240-380 0.02-2 0-10 15-108 Y100L-6 1.1 1.08560018251560云锡型选矿摇床(粗、细沙橡胶床面)8-22 240-360 0.09-2 0-8 50-35 Y100L-6 1.5 1.045545418251242云锡型选矿摇床(漆灰刻床面)8-22 240-360 0.09-2 0-8 50-35 Y100L-6 1.5 1.03545418251242云锡型选矿摇床(玻璃钢床面)8-22 240-360 0.09-2 0-8 50-35 Y100L-6 1.5 1.08309010501033黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 综 述 ) 第 5 页XZY21001050小型选矿摇床8-28 250-450 0-4 0-8 7.2-19.2 Y90L-6 1.1 0.6943090105010335 弹簧摇床的主要结构及优缺点弹簧床头主要是由惯性振动器以及带弹性碰击的差动机构两部分组成。惯性振动器主要由偏心轮、弹簧片和悬挂弹簧等组成。它的作用是使床面产生往复运动。差动机构主要由软弹簧、硬弹簧、弹簧座和打击板等组成。它的作用是使床面产生差动运动。当偏心轮转动时,悬挂弹簧轻微地上下运动,使皮带轮与皮带保持紧张状态。弹簧片则做前后运动,并带动床面做往复运动。当床面后退时。打击板与弹簧座之间产生了一个距离(即冲程长度),同时,软弹簧被压缩。在床面前进行程的末期,打击板与弹簧座强烈碰击,使床面上的矿粒受到一个很大的惯性力,于是矿粒向前移动。打击板与弹簧座碰击后,床面便立即反弹回来,使床面后退行程的初期得到了一个很大的加速度,因而矿粒继续向前运动。因此,这种结构的床头不对称性比前两种床头都大,特别适宜于处理细粒物料。弹簧床头的冲程可进行调节。调节冲程的方法有:调节较大的冲程,通过调节偏心轮的偏心距来实现,偏心距大,则冲程大;偏心距小,则冲程小;调节较小的冲程,通过调节软弹簧的松紧程度来实现,即在一定范围内,软弹簧上紧,则冲程大,软弹簧回松,则冲程大,操作中常使用这种方法。弹簧摇床的优点是不对称性大,处理矿泥效率高,结构简单,容易制造,维修方便,冲程调节方便,动力消耗少。缺点是运转过程中噪声大,影响冲程的因素较多。所以经过生产实践考验,可对弹簧床头作如下的一些改进:用橡皮弹簧代替钢质硬弹簧,减小了噪声;用摇杆代替弹簧片,降低了成本;将电机改装在偏心轴上方,用传动的三角皮带代替悬挂弹簧,兼起减振作用,防止电机受潮,且不产生共振现象;用弹簧箱代替弹簧座,结构紧凑,维修方便。参考文献1 濮良贵、纪名刚.机械设计(第八版)M.北京:高等教育出版社,2006.52 吴宗泽、罗圣国.机械设计课程设计手册(第三版)M.北京:高等教育出版 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 综 述 ) 第 6 页社,2006.53 孔凌嘉.简明机械设计手册M.北京:北京理工大学出版社,2008.24 机械设计手册编委会.机械设计手册M.北京:机械工业出版社,2004.5 朱龙根.简明机械零件设计手册(第二版)M.机械工程出版社,20056 成大先.机械设计手册(第五版)M.北京:化学工业出版社,2010.17 成大先.机械设计图册M.北京:化学工业出版社8 陈立德.机械设计基础(第二版)M.北京:高等教育出版社9 顾海明、周勇军.机械振动理论与应用M.南京:东南大学出版社,2007.210 倪振华.振动力学M.西安:西安交通大学出版社,198911 Dynamic analysis of a chaotic vibrating screen J.Procedia Earth and Planetary Science 1 (2009) 15251531 12 Morphology and mechanical properties of polypropylene micro-arrays by micro-injection moldingJ.Int J Adv Manuf Technol (2009) 40:490496 DOI 10.1007/s00170-007-1364-6 单位代码 0 2 学 号 100305001 分 类 号 TH6 密 级 秘密 毕业设计 文献综述院 ( 系 ) 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 马 春 阳 指 导 教 师 杨 汉 嵩2012 年 03 月 10 日黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 翻 译 ) 第 1 页混合振动筛动力学分析摘要:一种新型的多自由度振动筛和高效率的多自由度机械动力学原理介绍。其突出的特点是有一个额外的高频率和振幅振动时间短。它能有效地增加物料破碎概率,消除致盲光圈,以及筛分效率高。一系列的力学方程的参数。建立了振动波形图进行仿真计算。关键词:振动筛;筛分效率;混沌动力学分析1 简介精确筛选煤的过程是一种提高产品质量结构的煤炭生产和提高经济效益和社会节能效益的有效方法。目前,关键问题是精确筛选过程抑制潮湿原煤的颗粒大小、表面积大小,水引起的孔径和致盲。普通振动筛完成筛选这个任务是困难的。现有的湿法筛选机很难使用粉煤干法筛分潮湿原煤。因此,在最近几年的机械工程和矿物加工工程,重点是在研究了加工的难筛物料。因为筛选机是很容易被蒙蔽的筛选,这个话题在国内和国外被广泛而深入的研究。在本文中,我们打算开发一个新型多自由度混合振动筛。2 混合振动筛的工作原理及结构图 1 是一个混合振动筛的结构,振动器构成部分 1,2,3,4,和 5。长杆 1 和 3导致加速度振动周期长,短杆 2 和 4 加速度振动周期短,叠加的振动使材料松散获得较高的筛分效率。为了使物料筛容易,筛箱应该倾斜,大角度(约 30)为粘性材料。振动筛,组件 1 为主动元件。驱动转矩,筛箱和材料形成一个动态系统。当电机驱动系统运动时,筛箱将有一个混合运动。这一运动将有效地促进筛选效率激励频率和设计。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 翻 译 ) 第 2 页1、曲柄 2、短杆 1 3、连杆 4、短杆 2 5 支撑杆图 1 混合振动筛的动力示意图图 1 所示的混合振动自由度是 F=35(260)=3 。根据经典机构的定义,充要条件是指定的运动是与原来的数目相等的运动的程度。如果一些自由运动是比原来的更大的数量,我们不能把它称为机制。然而,随着机构动力学的发展,机制的概念已经扩展。如果我们认为对于空间运动副或弹性元件在分析动态的组成部分,一些自由运动数量远远大于原来的组件,然后机制是动力机制。当一些原有的元件数小于自由运动,位置跟随功能的大规模的机制,惯性矩,和外部力量。适当的选择尺寸时,输出的运动机制可能是复合运动的长周期振动后,短周期振动。该机构有三个自由度的运动,一个产生长期的幅度振动筛网,其他两个创造高频率和混合 振动。目前,混合现象被认为是一个最复杂的运动动态系统,其中包括各种动态系统。混合是非线性动态行为,产生固定点和周期点,达到特定形式的“障碍”通过乘法过程。对于非线性动力学,人们用线性模型方法来进行对真实系统简化的动态分析与设计。然而,这种线性近似并不总是可行的,忽视非线性因素,往往造成不可接受的误差分析与计算。近年来,人们认识到,如果他们想设计和生产高品质的系统,他们必须掌握非线性系统的动态行为。振动筛取决于振动的丝网材料投入、碰撞、分离、滚动或滑动,从而实现筛箱通过相对碰撞之间的材料和丝网。有另外一个长周期振动可以通过短时间的概率增加碰撞之间的材料、材料与材料之间的网格,然后可以很容易地分散和筛选。这个新的混合振动筛的筛分效率可以达到目的。3 动态分析混合振动筛如图 1 所示在建立的坐标系的各部分,曲柄长度是 l1,角速度是 1,A1 点的转动惯量是 JA;长连杆是 l2,角位移是 2,C 点的转动惯量是 JC;短杆 2 和 4 的长度是 e1 和 e2,角位移是 1 和 2,短杆 4 在 D 点的转动惯量是 JD,E 点在坐标上水平和垂直方向的距离是 x5 和 y5。3.1 分解运动方程从图 2 中,我们可以得到分解的微分方程:)(cossin1121121 dyxA MlFlJ (1) 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 翻 译 ) 第 3 页图 2 应力分析 图 3 第一个偏心轴的应力分析 3.2 第一个偏心轴的运动方程从图3中,我们可以得到第一偏心轴的微分方程:1321321 cossineFeJyxB (2)xm (3)gyy23122 (4)3.3 导杆的运动方程从图4中,我们可以得到连杆的微分方程:图4 连杆的应力分析 图5 偏心轴的应力分析243243232 cossincos5.0 lFllgmJ yxC (5)x (6)gmyy3243 (7)3.4 偏心轴的运动方程 从图5中,我们可以得到偏心轴的微分方程:2542542 cossineFeJyxD (8)黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 翻 译 ) 第 4 页xFxm3454(9)gyy3(10)3.5 筛箱的运动方程 xNFx455sin(11)gmymy4co(12)图6 模型盒的应力分析从约束条件,我们可以得到封闭机制的矢量方程: 2211 052/5 iiriiii elexyel (13)12coslx(14)iny(15)113csselx(16)iiy (17)2114 coscoslelx(18)iniiny(19)一阶导数的时间变量方程是从公式(14)到公式(19) 112silx(20)coy(21)1113sinsielx(22)黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 翻 译 ) 第 5 页1113coscsely(23)224 iniin lx(24)111 cscscosely(25)二阶导数的时间变量方程是从公式(20)到公式(25) 11212sinllx(26)cosiy (27)11211213 siscos eellx(28)cincsiny(29)22211211214 sinosscos lleellx(30)2cicossicin y(31)根据消费设备欧拉公式(13) 2211 052/5 iiriiii elexyel (32)2211 cosscoss(33)5 iniini lely(34)第一、二导数的时间变量方程的分别在(32)和(33) 2225111 sisisisin lxel(35)5 cocococ ey(36)22222511111 sinssinso lleexll(37) 22222 11111 coicoin lleelly(38)加速筛箱框符合对角移动tan5xy (39)4 模拟曲线分析黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 翻 译 ) 第 6 页根据上述公式,应用程序,模拟运动的轨迹,我们可以得到曲线,并选择一些进行进一步分析。图7 当 e1=e2=0mm 时,筛箱的运动轨迹 图8 当 e1=e2=1mm 时,筛箱的运动轨迹 图9 当 e1=e2=3mm 时,筛箱的运动轨迹 图10 当 e1=e2=6mm 时,筛箱的运动轨迹 根据数字 7,8,9,和 10,水平方向(x)表示时间,垂直方(y)表示位移。为了在动力学方法的基础上测试出正确的解决方案,如图 7 所示,我们假设的短杆长度是 e1=e2=0mm。在转速恒定在这种情况下,本运动曲线的筛箱单和长幅往复运动。其运动轨迹固定,不存在混合现象,表明从类似于动态方法中获得动力学结果。因此,无论是通过动态方程和仿真都是准确的。如图 8 所示,在短杆长度是 e1=e2=1mm,虽然可以看到高谐波运动,但不明显;筛选粘性材料,材料之间崩溃的概率小。如图 9 所示,在短杆长度是 e1=e2=3mm,高谐波运动是明显的,原周期运动不会受损,混合运动是显而易见的。因此,性质的高谐波运动可以增加率崩溃,材料易分散。应在增加粘性材料、提高粘度和致盲作出努力, 。如图 9 所示,在短杆长度是 e1=e2=6mm,高谐波运动是非常明显的,但频率和振幅开始减少。平衡的运动被摧毁,它不再有积极努力提高粘度和盲目。5 结论一种新型的多自由度振动筛及高效多自由度的提出,使长期使用的振幅振动频率高、振幅叠加短振动。理论上,它可以有效地增加的材料或材料丝网,分散的粘性材料,和单独的材料网之间碰撞的概率。因此,它能有效的避免粘合材料之间的粘合和消除致盲孔径。根据 MATELAB 运动曲线,在它有可能获得高频率和振幅的振动的基础黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 翻 译 ) 第 7 页上,长期振幅要适当的选择短杆长度以达到更好的屏蔽作用的粘性材料。参考文献1 刘 C,设计和试验研究筛选机构,煤炭学报,3(2004)364 - 366。2 刘 C,动态特性的翻转筛箱,其工艺参数的研究,中国矿业大学学报,29(2000)290-292。3 赵 Y 和刘 C,干法筛分的理论和应用,科学出版社,1999。单位代码 0 2 学 号 100305001 分 类 号 TH6 密 级 秘密 毕业设计 文献翻译院 ( 系 ) 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 马 春 阳 指 导 教 师 杨 汉 嵩2012 年 03 月 10 日The 6th International Conference on Mining Science & TechnologyDynamic analysis of a chaotic vibrating screenSong Yan*, Jiang Xiao-hong, Song Juan, Zhang Jian-xunChina University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, ChinaAbstractA new type of multi-degree-of-freedom and highly efficient vibrating screen based on multi-degree of freedom mechanics principle of dynamics is presented. Its prominent character is to have an additionally high frequency and short amplitude vibration on long amplitude vibration. And it can efficiently increase probability of material crashing, eliminate blinding aperture,and get high screening efficiency. A series of mechanics Equ.s are set up and parameter vibrating wave charts are gained by emluator of Matlab.Keywords: vibrating screen; dynamic analysis; screening efficiency; chaos1. IntroductionThe precisely screening process of coal is an effective way to improve the quality and structure of coal production and to increase economic efficiency and social energy saving benefit. At present, the key problem of restraining the precisely screening process of moist raw coal is the small size of particles, big specific surface area, and blinding aperture caused by water. It is difficult for ordinary vibrating screen to complete this screening task. Existing wet screening machines make it difficult to use fine-coal dry screening to screen the wet raw coal. Therefore, in recent years for the mechanical engineering and mineral process engineering, the focus is on the research into proscessing the difficult screening materials. As the screening machine is very easy to be blinded when screening, this topic has been extensively and deeply studied both at home and abroad. In this paper, we intend to develop a new type of multi-degree-of-freedom chaotic vibrating screen.2. Structure and working principle of chaotic vibrating screenFigure 1 is the structure of a chaotic vibrating screen. Vibrator is constituted of components 1, 2, 3, 4, and 5.Long bars 1 and 3 cause acceleration vibration of long period, short bars 2 and 4 cause acceleration vibration of short period, the superposition of the two vibrations make the material loose and get a high screening efficiency.In order to make the material screen easier, the box of screen should be tilted for a large angle (about 30) for viscous material. The vibrating screen, component 1 is an initiative component. Driving torque, components, box of the screen and material form a dynamic system. When the motor drives the power system into motion, box of thescreen will have a chaotic motion. This motion will effectively promote screening efficiency if incentive frequency and bars are designed suitably.1 winch; 2 short bar 1; 3 connecting rod 2; 4 short rod; 5 stander5Fig. 1. Diagram of dynamics of the chaotic vibrating screenThe degree of freedom of the chaotic vibration shown in Fig. 1 is F35-(26 0)=3. According to the definition of classic institutions, the necessary and sufficient condition of the specified movement is that the number of the original is equal to the number of the degree of motion. If the number of freedom of motion is greater than the number of the original, we can not call it mechanism. However, with the development of the mechanism dynamics,the concept of mechanism has become extended. If we think about the space of kinematic pair or elasticity of components when analyzing dynamic of components, the number of the freedom of motion is far greater than the number of the original components, then the mechanism is dynamic mechanism. When the number of original components is less than the number freedom of motion, the location of the follower is the function of the mass of the mechanism, moment of inertia, and external force. When the size is suitably selected, the output movement of the mechanism may be the compound movement of long period vibration followed with short period vibration. This mechanism has three freedom degrees of motion, one generates long amplitude vibration on screen mesh, the other two create high frequency and chaotic vibration. At present, chaotic phenomenon is considered to be one of the most complex motions in dynamic system, which includes all kinds of dynamic system. Chaos is a nonlinear dynamic behavior, which generate fixed point and periodic point, and reach specific form of disorder through multiplicative process. As for nonlinear dynamics, people used to make the linear model to approach to true system, simplify dynamic analysis and design. However, this linear approximation is not always feasible, the nonlinear factors whichare overlooked often cause unacceptable error in analysis and calculation. In recent years, people realized that, ifthey want to design and produce high-quality system, they must command the nonlinear dynamic behavior of the system.Vibrating screens depend on the vibrating of the screen mesh making materials to throw, collide, separate, and roll or slid so that it can implement screen through relative collision between materials and screen mesh. To have an additionally long period vibration on short period vibration can increase the probability of collision between materials and materials and between materials and screen meshs, then the materials can be easily decentralized and screened. This new chaotic vibrating screen can achieve the purpose of screening efficiency.3. Dynamic analysis of chaotic vibrating screenIn building coordinate system of every component shown in figure 1, given that the length of crack 1 is l1, angular velocity is 1, rotational inertia about point A1 is JA; the length of connecting bar is l2, angular displacement is 2, rotational inertia about point C is JC; the lengths of short bars 2 and 4 is e1 and e2 , angular displacement is 1 and 2,rotational inertia of short bar 4 about point D is JD, horizontal and vertical distance between point E on the screen box and the origin of the coordinate is x5 and y5.3.1. Motion equations of crackFrom figure 2, we can get the rotational differential equation of the crack:)(cossin1121121 dyxA MlFlJ (1)Fig. 2. Stress analysis model of the crack Fig. 3. Stress analysis model of the first eccentric shaft 3.2. Motion equations of the first eccentric shaftFrom figure 3, we can get differential equations of the first eccentric shaft:1321321 cossineFeJyxB(2)xm (3)gyy23122 (4)3.3. Motion equations of the guide barFrom figure 4, we can get differential equations of the connecting bar:Fig. 4. Stress analysis model of the connecting bar Fig. 5. Stress analysis model of the second eccentric shaft 243243232 cossincos5.0 lFllgmJ yxC (5)x (6)gmyy3243 (7)3.4. Motion equations of the second eccentric shaftFrom figure 5, we can get the differential equations of the second eccentric shaft:2542542 cossineFeJyxD(8)xm3(9)gyy45344(10)3.5. Motion equations of the box xNFx455sin(11)gmymy4co(12)Fig. 6. Stress analysis model of the boxFrom constrain conditions, we can get vector closed equations of the mechanism:2211 052/5 iiriiii elexyel (13)12coslx(14)iny(15)113csselx(16)iiy (17)2114 coscoslelx(18)iniiny(19)The first derivative on time of every variable is got from Equ. (14) to Equ. (19)112silx(20)coy(21)1113sinsielx(22)ccy(23)221114 sisisin lelx(24)coccoy(25)The second derivative on time of every variable is got from Equ. (20) to Equ. (25)11212sinllx(26)cosiy (27)11211213 siscos eellx(28)cincsiny(29)22211211214 sinossocos lleellx(30)22211211214 cssincssincssin lllly(31)Expend Equ. (13) according to Eulers formula 2211 052/5 iiriiii elexyel (32)2211 cosscoss(33)5 iniini lely(34)The first and the second derivatives with respect to time are got respectively in Equ. (32) and Equ. (33) 2225111 sinsisinsi lexel(35)5 cocococy(36)22222511111 sinssinso lleex ell(37) 22222 11111 coicoin lllly(38)The acceleration of the screen box moving diagonally satisfytan5xy (39)4. Simulating curves and analysisAccording to the above formulas, using MATLAB to program, simulating the movement trajectory, we can get curves, and choose some of them for further analysis.Fig. 7. When e1=e2=0mm,the movement trajectory of screen box Fig. 8. When e1=e2=1mm,the movement trajectory of screen boxFig. 9. When e1=e2=3mm,the movement trajectory of screen boxFig. 10. When e1=e2=6mm,the movement trajectory of screen boxAccording to figures 7, 8, 9, and 10, the horizontal direction (x) represent time, the vertical direction (y) represent displacement. In order to test the correctness of the solutions based on dynamics method, we suppose that the length of short bars be e1=e2=0mm. Given that the rotational speed is a constant in this situation, as shown in figure 7, the movement curve of the screen box is single and long amplitude reciprocating motion. Its movement trajectory is fixed and there is no chaotic phenomena, indicating that the result obtained from dynamic method is similar to theresult obtained from kinetic method. Therefore, both the dynamic equations and simulation through MATLAB are accurate.As shown in figure 8, when the length of the bars is e1=e2 =1mm, the character of the high harmonic movement can be seen but not obvious; for screening viscous material, the probability of crashing among materials is small. As shown in figure 9, when the length of the bars is e1=e2= 3mm, the character of the high harmonic movement is obvious, the original character of the periodic movement isnt damaged, and the chaotic movement is obvious. Therefore, the character of the highly harmonic movement can increase the rate of the crashing and make the materials easy to be dispersed. For increasing viscous materials, an obvious effort should be made to improve the viscosity and blinding. As shown in figure 9, when the length of the bars is e1=e2=6mm, the character of the high harmonic movement is very obvious, but the frequency and the amplitude begin to reduce. The balance of the movement is destroyed, it no longer has the positive effort to improve the viscosity and blind.5. Conclusion A new type of multi-degree-of-freedom and high efficient vibrating screen based on multi-degree of freedom is presented, which makes use of long amplitude vibrating superimposing high frequency and short amplitude vibration. In theory, it can efficiently increase probability of crashing among materials or between materials andscreen mesh, scatter viscous materials, and separate materials from screen mesh. Therefore, it will effectively avoid bonding between materials and eliminate blinding aperture. According to movement curves got from MATELAB, it is possible to get a high frequency and short amplitude vibration on the basis of long amplitude as long as the length of bars is suitably chosen so as to achieve better screening effect for viscous material.References 1 C. Liu, Design and experimental research of screening machine of two degrees of freedom. Journal of Coal. 3 (2004) 364-366. 2 C. Liu, Dynamic characteristics of the flip screen and researches of its process parameters. China University of Mining Journal. 29 (2000) 290-292. 3 Y. Zhao and C. Liu, Theory and application of dry screening. The Science Press, 1999.
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