【发明公布】一种基于摩擦系数差异的煤矸智能干选装置及其分选方法_安徽理工大学_202110749390.2 

申请/专利权人:安徽理工大学

申请日:2021-07-02

公开(公告)日:2021-10-01

公开(公告)号:CN113457989A

主分类号:B07B13/11(20060101)

分类号:B07B13/11(20060101);B07B13/14(20060101);B07B13/16(20060101);B07B13/18(20060101)

优先权:

专利状态码:在审-公开

法律状态:2021.10.01#公开

摘要:本发明涉及一种基于摩擦系数差异的煤矸智能干选装置及其分选方法,包括给煤和煤矸石加速的输送带A,倾斜放置的用于煤和煤矸石产生不同加速度的带有橡胶纤维的输送带B,以及用于测量倾角、控制倾角和清除煤泥的相关组件;煤矸石的密度大于煤的密度,煤矸石与橡胶纤维的接触面积要大于同体积的煤与橡胶纤维的接触面积,相当于煤矸石与输送带B之间的摩擦系数大于煤与输送带B之间的摩擦系数;可以设定倾斜角,使得煤矸石在输送带B上减速到停留在输送带B上,煤在输送带B上加速至脱离输送带B,完成煤矸分选;解决了煤矸分选错误率高、受环境影响大和副作用大等问题,时效性强、易维护、智能程度高。

主权项:1.一种基于摩擦系数差异的煤矸智能干选装置及其分选方法,其特征在于:包括设置在机架上用于支撑四个支座,滚筒A和滚筒B分别通过轴A和轴B连接在支座上,滚筒A和滚筒B之间通过输送带A滚动连接;永磁电机A安装在机架上,主动带轮与永磁电机A的电机轴连接固定,从动带轮固定在轴A上,主动带轮与从动带轮之间通过V型带连接;在机架之上,支架通过销钉C和销钉D与机架连接,液压缸A和液压缸B的底端分别通过销钉E和销钉F与机架连接,液压缸A和液压缸B的顶端别通过销钉A和销钉B与支架连接;滚筒C和滚筒D分别通过轴C和轴D与支架连接,滚筒C和滚筒D之间通过输送带B滚动连接;永磁电机B和轴C通过联轴器连接;所述支架的侧边横梁的底部安装有姿态传感器,姿态传感器与PIC单片机通数据线连接;所述支架的底部横梁的上方安装有一排高压喷嘴,高压喷嘴通过输气软管与气泵上的电磁阀A连接,电磁阀A与PIC单片机通数据线连接;所述液压缸A和液压缸B与平衡阀之间通过液压软管连接,同时所述平衡阀通过液压软管与液压泵站上的电磁阀B连接,所述液压泵站与电磁阀B通过数据线与PIC单片机连接;所述永磁电机A与变频器B通过数据线连接,同时所述变频器A与PIC单片机通过数据线连接;所述永磁电机B与变频器A通过数据线连接,同时所述变频器B与PIC单片机通过数据线连接;所述输送带B不与滚筒C、滚筒D接触的外表面上,有与输送带B平面垂直并且均匀分布的橡胶纤维;所述输送带A的运动方向是将煤和煤矸石输送到输送带B上,所述输送带B的运动方向是将煤矸石输送到液压缸A所在的一侧;所述姿态传感器至少要安装一个,并且每个姿态传感器与支架的侧边横梁的下表面所在面平行安装;所述高压喷嘴的数量在六个以上,并且均匀布置在底部横梁上,喷嘴的方向朝向输送带B,输送带B上的每一列橡胶纤维都会被高压气体作用到;所述橡胶纤维在不受作用力时,能够恢复原状;所述输送带A水平布置,所述输送带B倾斜布置,并且,轴A、轴B、轴C和轴D相互平行;一种基于摩擦系数差异的煤矸智能干选装置及其分选方法,包括以下步骤:S1:将支架、机架、输送带A、输送带B和永磁电机A等组件按照连接方式和参考图例安装好;S2:将PIC单片机和姿态传感器、电磁阀A和电磁阀B等用数据线连接;S3:检查装置的完整性,启动装置,进行调试和校正,保证装置在PIC单片机控制下,装置正常运转,输送带A和输送带B能匀速工作;S4:输送带A保持匀速v运行,将块状的煤和煤矸石分散投放到传送带A上,煤块和煤矸石块在输送带A上先加速,速度达到v时保持匀速;当煤和煤矸石刚滚落到倾斜的输送带B上端时,具有初速度v1由于自身重力的存在,会导致输送带B上的橡胶纤维产生变形;煤和煤矸石会受到摩擦力和重力分量的合力作用,进行减速或者加速;煤矸石的与橡胶的之间的摩擦系数大于煤与橡胶之间的摩擦系数,由于煤矸石的密度大于煤的密度,导致橡胶纤维在煤矸石作用下的形变量,大于同体积煤的作用下的形变量,因此煤矸石与橡胶纤维之间的摩擦系数和煤与橡胶纤维之间的摩擦系数的差距进一步加大;所以煤矸石块会减速并停留在输送带B上,煤块会在输送带B上进一步加速,远离传送带;煤和煤矸石在输送带B上,沿不同的方向运动,完成煤矸分选任务;所述S4步骤中,所述输送带B与水平面的夹角为θ,夹角θ取决于煤矸石与橡胶纤维的摩擦系数μ1和煤与橡胶纤维的摩擦系数μ2,对煤和煤矸石进行受力分析可知:FN=Gcosθ1f=μGcosθ2Fy=Gsinθ3其中,f为摩擦力,μ为摩擦系数,G为重力,为输送带对煤或煤矸石块的支持力,Fy为重力沿输送带B向下的分力;由于煤矸石在输送带B上做减速运动,所以有:f1Fy4解得夹角θ的取值为:θtan-1μ15由于煤在输送带B上做加速运动,所以有:f2Fy6解得夹角θ的取值为:θtan-1μ27根据以上结果可知,夹角θ的取值为:tan-1μ1θtan-1μ28所述夹角θ通过液压缸A和液压缸B的伸缩进行调控,达到煤矸分离的效果。

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