一种能显示筛余量的振筛机及度量颗粒破碎的方法

摘要

本发明公开了一种能显示筛余量的振筛机及度量颗粒破碎的方法。它包括筛具和振动装置，所述筛具包括多个振动筛和固定架，所述固定架将多个振动筛固定于振动装置顶部，多个振动筛根据筛孔孔径依次递减的方式从上到下叠层布置，所述振动筛包括筛网、筛壁和卡箍，还包括称量系统，所述称量系统包括测量电路和显示屏，所述筛壁为双层结构，所述测量电路设置在筛壁的夹层内，所述显示屏安装在筛壁表面，所述测量电路输出端与输入端显示屏电连接。本发明提供一种自带称量功能的振筛机，筛分完后可以直接得出筛余量，大大缩减了试验工作量，并减小试验误差；同时本发明采用面积法来衡量颗粒破碎的大小更准确，求解方法更简单实用。

权利要求

1.一种能显示筛余量的振筛机，包括筛具和用于带动筛具振动的振动装置，所述筛具包括多个振动筛和固定架，所述固定架将多个振动筛固定于振动装置顶部，多个振动筛根据筛孔孔径依次递减的方式从上到下叠层布置，所述振动筛包括筛网、筛壁和卡箍，卡箍设置于筛壁顶部和底部，相邻振动筛之间通过卡箍连接，其特征在于：还包括可测量筛余量的称量系统，所述称量系统包括测量电路和显示屏，所述筛壁为双层结构，所述测量电路设置在筛壁的夹层内并与筛网连接，所述显示屏安装在筛壁表面，所述测量电路输出端与显示屏输入端电连接；

所述测量电路包括用于感应筛网压力变化的压力传感器、放大电路和用于将电压信号转换为可在显示屏上显示的质量信号的数据转换器，所述压力传感器安装于筛壁的夹层内并与筛网连接，所述压力传感器连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接数据转换器的输入端，数据转换器的输出端连接显示屏；

所述放大电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述压力传感器一端连接第一运算放大器的同相输入端和数据转换器的电源端，压力传感器另一端连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的反相输入端连接数据转换器的参考电压正输入端，第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的反相输入端，第二运算放大器的同相输入端连接数据转换器的参考电压负输入端，第二运算放大器的输出端连接接数据转换器的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的能显示筛余量的振筛机，其特征在于：所述测量电路还包括用于对压力传感器非线性误差进行补偿的补偿电路，所述补偿电路连接在第一运算放大器和第二运算放大器与数据转换器之间。

3.根据权利要求2所述的能显示筛余量的振筛机，其特征在于：所述补偿电路包括基准电压二极管、第一电位器、第二电位器和第三电位器，所述第一电位器的两个固定端分别与基准电压二极管两端连接，第一电位器的滑动端连接第一运算放大器的反相输入端；所述第二电位器的两个固定端分别与基准电压二极管两端连接，第二电位器的滑动端连接数据转换器的参考电压正输入端；基准电压二极管的阴极连接数据转换器的电源端；所述第三电位器的一固定端连接第二运算放大器的同相输入端、另一固定端连接第一电位器的滑动端，第三电位器的滑动端连接数据转换器的参考电压负输入端。

4.根据权利要求1所述的能显示筛余量的振筛机，其特征在于：所述筛网包括两层筛面，两层筛面上下间隔布置，所述两层筛面上的筛孔孔径相同。

5.根据权利要求4所述的能显示筛余量的振筛机，其特征在于：所述测量电路包括两个用于感应筛面压力变化的压力传感器，两个压力传感器串联，两个压力传感器分别与两个筛面固定连接。

6.一种度量颗粒破碎大小的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、根据原始级配每个粒径颗粒的质量及粒径大小确定原始级配每个粒径颗粒的截面面积；

2)、通过如权利要求1-5任意一项中的称量系统检测颗粒破碎后每个粒径颗粒对应的筛余量，根据每个粒径的筛余量及粒径大小确定颗粒破碎后每个粒径颗粒的截面面积；

3)、将原始级配每个粒径颗粒的截面面积与破碎后每个粒径截面面积相减得到每个粒径颗粒的破碎量；

4)、将每个粒径颗粒的破碎量的绝对值相加即为颗粒的总破碎量。

7.根据权利要求6所述的度量颗粒破碎大小的方法，其特征在于：所述原始级配每个粒径颗粒的截面面积和颗粒破碎后每个粒径颗粒的截面面积的计算方法分别为：其中，S0i为原始级配每个粒径颗粒的截面面积，k为颗粒密度

常数，M0i为原始级配每个粒径颗粒的质量，ri为每个粒径颗粒的粒径，Si为颗粒破碎后每个粒径颗粒的截面面积，Mi为颗粒破碎后每个粒径颗粒的筛余量。

说明书

一种能显示筛余量的振筛机及度量颗粒破碎的方法

技术领域

[0001] 本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种能显示筛余量的振筛机及度量颗粒破碎的方法。

背景技术

[0002] 颗粒土材料(如碎石土、砂土、堆石等)在土木工程各个领域中被广泛应用，例如碎石路基、大型堆石坝等用到的填筑料；同时，颗粒土材料也作为交通、建筑、水利、海洋等各种岩土工程的地基材料。在受到一定应力水平荷载作用下颗粒土会产生颗粒破碎，如一些已建的大型堆石坝，大坝变形较大的主要原因就是作为筑坝基本材料的粗粒土在高压作用下重分布及颗粒破碎引起的；含角砾或碎石的滑坡滑带土在滑动变形过程中产生颗粒破碎改变滑带土的颗粒级配，如三峡库区的黄土坡滑坡；如在波浪荷载以及工程结构物的作用下，近海大陆架的钙质砂会产生颗粒破碎。颗粒土材料产生颗粒破碎后将会改变其压缩特性及强度特性，最终可能造成结构的整体失稳破坏。因此对颗粒土材料的颗粒破碎研究越来越引起人们的重视。对颗粒破碎的研究最基本的就是进行颗分试验，必定用到振筛机，同时振筛还广泛应用于粉末、冶金、化工、医药、矿山、建材、玻璃、食品、涂料、陶瓷、煤炭、石英砂等各行业。

[0003] 目前度量颗粒破碎的方法只是从质量的角度去衡量破碎的大小，忽视了粒径对破碎的影响，仅通过质量度量颗粒破碎的求解过程复杂，精确度较低。同时，现有振筛机都只能进行筛分，不能直接得出筛余量，需要将颗粒转移再进行二次称量，在此过程中，会产生各种误差，影响试验结果。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种能显示筛余量的振筛机及度量颗粒破碎的方法。

[0005] 本发明采用的技术方案是：一种能显示筛余量的振筛机，包括筛具和用于带动筛具振动的振动装置，所述筛具包括多个振动筛和固定架，所述固定架将多个振动筛固定于振动装置顶部，多个振动筛根据筛孔孔径依次递减的方式从上到下叠层布置，所述振动筛包括筛网、筛壁和卡箍，卡箍设置于筛壁顶部和底部，相邻振动筛之间通过卡箍连接，还包括可测量筛余量的称量系统，所述称量系统包括测量电路和显示屏，所述筛壁为双层结构，所述测量电路设置在筛壁的夹层内并与筛网连接，所述显示屏安装在筛壁表面，所述测量电路输出端与输入端显示屏电连接。

[0006] 进一步地，所述测量电路包括用于感应筛网压力变化的压力传感器、放大电路和用于将电压信号转换为可在显示屏上显示的质量信号的数据转换器，所述压力传感器安装于筛壁的夹层内并与筛网连接，所述压力传感器连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接数据转换器的输入端，数据转换器的输出端连接显示屏。

[0007] 进一步地，所述放大电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述压力传感器一端连接第一运算放大器的同相输入端和数据转换器的电源端，压力传感器另一端连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的反相输入端连接数据转换器的参考电压正输入端，第一运算放大器的输出端连接第二运算放大器的反相输入端，第二运算放大器的同相输入端连接数据转换器的参考电压负输入端，第二运算放大器的输出端连接接数据转换器的信号输入端。

[0008] 进一步地，所述测量电路还包括用于对压力传感器非线性误差进行补偿的补偿电路，所述补偿电路连接在第一运算放大器和第二运算放大器与数据转换器之间。

[0009] 进一步地，所述补偿电路包括基准电压二极管、第一电位器、第二电位器和第三电位器，所述第一电位器的两个固定端分别通过电阻R2和电阻R3与基准电压二极管两端连接，第一电位器的滑动端连接第一运算放大器的反相输入端；所述第二电位器的两个固定端分别通过电阻R5和电阻R6与基准电压二极管两端连接，第二电位器的滑动端连接数据转换器的参考电压正输入端；基准电压二极管的阴极连接数据转换器的电源端；所述第三电位器的一固定端连接第二运算放大器的同相输入端、另一固定端连接第一电位器的滑动端，第三电位器的滑动端连接数据转换器的参考电压负输入端。

[0010] 进一步地，所述筛网包括两层筛面，两层筛面上下间隔布置，所述两层筛面上的筛孔孔径相同。

[0011] 更进一步地，所述测量电路包括两个用于感应筛面压力变化的压力传感器，两个压力传感器串联，两个压力传感器分别与两个筛面固定连接。

[0012] 一种度量颗粒破碎大小的方法，包括以下步骤：

[0013] 1)根据原始级配每个粒径颗粒的质量及粒径大小确定原始级配每个粒径颗粒的截面面积；

[0014] 2)通过如上述振筛机中的称量系统检测颗粒破碎后每个粒径颗粒对应的筛余量，根据每个粒径的筛余量及粒径大小确定颗粒破碎后每个粒径颗粒的截面面积；

[0015] 3)将原始级配每个粒径颗粒的截面面积与破碎后每个粒径截面面积相减得到每个粒径颗粒的破碎量；

[0016] 4)将每个粒径颗粒的破碎量的绝对值相加即为颗粒的总破碎量。

[0017] 进一步地，所述原始级配每个粒径颗粒的截面面积和颗粒破碎后每个粒径颗粒的截面面积的计算方法分别为：

[0018] 其中，S0i为原始级配每个粒径颗粒的截面面积，k为颗粒密度常数，M0i为原始级配每个粒径颗粒的质量，ri为每个粒径颗粒的粒径，Si为颗粒破碎后每个粒径颗粒的截面面积，Mi为颗粒破碎后每个粒径颗粒的筛余量。

[0019] 本发明提供一种自带称量功能的振筛机，筛分完后可以直接得出筛余量，大大缩减试验工作量，并减小试验误差，精度明显提高；同时每个单元筛面采用两层结构，概率筛分，能减小料层厚度，使物料有效分层，极薄的料层带来极有利的筛分条件，也能进一步降低筛面磨损。本发明采用面积法来衡量颗粒破碎的大小更准确，同时此方法免去了其他破碎率要求积分的过程，求解方法更简单实用。

附图说明

[0020] 图1为本发明的结构示意图。

[0021] 图2为本发明振动筛的侧视图。

[0022] 图3为本发明振动筛的主视图。

[0023] 图4为本发明称量系统的电路图。

[0024] 图中：1-筛具；2-振动装置；2.1-机座；2.2-摆动电机；2.3-偏心轴；2.4-震击电机；2.5-凸轮；2.6-击打轴；3-振动筛；3.1筛网；3.1.1筛面；3.2-筛壁；3.3-卡箍；3.4-夹层；4-固定架；4.1-压紧块；5-称量系统；5.1-压力传感器；5.2-显示屏。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

[0026] 如图1-4所示，本发明能显示筛余量的振筛机包括筛具1和用于带动筛具振动的振动装置2，所述筛具1包括多个振动筛3和固定架4，所述固定架4将多个振动筛3固定于振动装置2顶部，多个振动筛3根据筛孔孔径依次递减的方式从上到下叠层布置，所述振动筛3包括筛网3.1、筛壁3.2和卡箍3.3，卡箍3.3设置于筛壁3.2顶部和底部，相邻振动筛3之间通过卡箍3.3连接，还包括可测量筛余量的称量系统5，所述称量系统5包括测量电路和显示屏5.2，所述筛壁3.2为双层结构，筛网3.1边缘延伸至筛壁3.2夹层内，所述测量电路设置在筛壁3.2的夹层内并与筛网3.1连接，所述显示屏5.2安装在筛壁3.2表面，所述测量电路输出端与输入端显示屏电连接。

[0027] 上述方案中，测量电路包括用于感应筛网压力变化的压力传感器5.1、放大电路和用于将电压信号转换为可在显示屏上显示的质量信号的数据转换器IC1，所述压力传感器5.1安装于筛壁3.2的夹层内并与筛网3.1连接，所述压力传感器5.1连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接数据转换器IC1的输入端，数据转换器IC1的输出端连接显示屏
5.2，压力传感器5.1即图4中的电阻R1。

[0028] 上述方案中，放大电路包括第一运算放大器IC2和第二运算放大器IC3，所述压力传感器一端连接第一运算放大器IC2的同相输入端和数据转换器的电源端，压力传感器另一端连接第一运算放大器IC2的输出端，第一运算放大器IC2的反相输入端连接数据转换器的参考电压正输入端，第一运算放大器IC2的输出端连接第二运算放大器IC3的反相输入端，第二运算放大器IC3的同相输入端连接数据转换器的参考电压负输入端，第二运算放大器IC3的输出端连接接数据转换器IC1的信号输入端。

[0029] 上述方案中，测量电路还包括用于对压力传感器非线性误差进行补偿的补偿电路，所述补偿电路连接在第一运算放大器IC2和第二运算放大器IC3与数据转换器IC1之间。具体地，补偿电路包括基准电压二极管IC4、第一电位器RP1、第二电位器RP2和第三电位器RP3，所述第一电位器RP1的两个固定端分别通过电阻R2和电阻R3与基准电压二极管IC4两端连接，第一电位器RP1的滑动端连接第一运算放大器IC2的反相输入端；所述第二电位器RP2的两个固定端分别通过电阻R5和电阻R6与基准电压二极管IC4两端连接，第二电位器RP2的滑动端连接数据转换器IC1的参考电压正输入端；基准电压二极管IC4的阴极连接数据转换器IC1的电源端，基准电压二极管IC4的阴极还分别通过电阻R4和电阻R9连接第一运算放大器IC2的同相输入端和数据转换器IC1的电源端；所述第三电位器RP3的一固定端通过电阻R8连接第二运算放大器IC3的同相输入端、另一固定端连接第一电位器RP1的滑动端，第三电位器RP3的滑动端连接数据转换器IC1的参考电压负输入端，第二运算放大器IC3的同相输入端与输出端之间设有电阻R7。

[0030] 上述方案中，筛网3.1包括两层筛面3.1.1，两层筛面3.1.1上下间隔布置，所述两层筛面3.1.1上的筛孔孔径相同。测量电路包括两个分别用于感应筛面压力变化的压力传感器5.1(即图4中的两个电阻R1)，两个压力传感器5.1串联，两个压力传感器分别与两个筛面3.1.1固定连接。

[0031] 上述振动装置为常规结构，包括：摆动机构和震击机构，摆动机构和震击机构均设置在机座2.1内部。摆动机构由摆动电机2.2和偏心轴2.3组成，摆动电机2.2驱动偏心轴2.3旋转，从而使整个筛具摆动；震击机构由震击电机2.4、凸轮2.5和击打轴2.6组成，震击电机驱动凸轮上升，进而带动击打轴周期地顶起对筛具进行震击。

[0032] 上述压力传感器R1采用E350～ZAA箔式电阻应变片，其常态阻值为350Ω。压力传感器R1产生的电阻应变量转换成电压信号输出。放大电路将经转换后的弱电压信号进行放大，作为数据转换器的模拟电压输入。基准电压二极管IC4提供1.22V基准电压，它同时经电阻R5、电阻R6及第二电位器RP2分压后作为数据转换器的参考电压。数据转换器的参考电压正输入端，由第二电位器RP2中间触头引入，负端则由第三电位器RP3的中间触头引入。两端参考电压可对压力传感器非线性误差进行适量补偿。数据转换器IC1选用ICL7126集成块；第一运算放大器IC2和第二运算放大器IC3选用高精度低温标精密运放OP-07；基准电压二极管IC4选用LM385－1.2V集成块；各电阻元件宜选用精密金属膜电阻。第一电位器RP1选用精密多圈电位器，第二电位器RP2、第三电位器RP3经调试后可分别用精密金属膜电阻代替。

[0033] 采用上述振筛机进行颗分的操作过程为：

[0034] 1、在安放振动筛3时，应按照筛孔大小顺序叠放，同时另加一个筛子底盘。

[0035] 2、打开各个振动筛的电源，将振动筛筛面去皮。

[0036] 3、将需筛分化验的物料倒入最上层的振动筛内，盖好筛盖然后安放在振筛机承筛座内。

[0037] 4、调节固定架4上的压紧块4.1把整套筛具1固定在振动装置2顶部。

[0038] 5、把振筛机上的定时器旋钮拨到筛析所需时间，打开电源开关，振动装置就会开始筛转式的工作。

[0039] 6、待定时器到达先定时间的定位，振筛机自动停止工作。

[0040] 7、记录各个振动筛数显读数即为筛余量。

[0041] 8、松开固定架，取下振动筛。

[0042] 9、工作结束关闭电源。

[0043] 本发明提供的度量颗粒破碎大小方法的过程包括如下步骤：

[0044] 步骤1，将颗粒定义为球型，在进行颗粒破碎研究时，原始级配每个粒径的颗粒的质量均已知，分别为M1、M2、M3、M4……，由于是同一类材料的颗粒，所以各粒径颗粒的密度相同，因此，由密度公式和球的体积公式我们知道：

[0045] 对公式进行变换：

[0046] 对于同一种颗粒的密度相同，用常数k来替代，公式简化为：

[0047]

[0048] 因此，对于每一个粒径的颗粒筛余量M已知，粒径r已知，k已知，则可求得对应粒径颗粒的截面面积S。

[0049] 步骤2，根据上述确定的原始级配每个粒径颗粒的质量及粒径大小确定原始级配每个粒径颗粒的截面面积S0i： k为颗粒密度常数，M0i为原始级配每个粒径颗粒的质量，ri为每个粒径颗粒的粒径。

[0050] 步骤3，通过如上述振筛机中的称量系统检测颗粒破碎后每个粒径颗粒对应的筛余量Mi，根据每个粒径的筛余量及粒径大小确定颗粒破碎后每个粒径颗粒的截面面积Si，[0051] 步骤4，将原始级配每个粒径颗粒的截面面积与破碎后每个粒径截面面积相减得到每个粒径颗粒的破碎量ΔSi：ΔSi＝S0i-Si。

[0052] 步骤5，将每个粒径颗粒的破碎量的绝对值相加即为颗粒的总破碎量P，[0053] 本发明在求对应的截面面积S中包含了质量M和粒径r，因此，用面积法来衡量破碎的大小更准确，同时此方法免去了其他破碎率要求积分的过程，求解简单实用。

[0054] 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。