[0027] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
[0028] 卧式振动离心脱水机是用于煤泥及细粒煤脱水的一种振动机。振动离心脱水机的结构较复杂，但有良好的脱水效果，目前在煤炭工业部门的卧式振动离心机的机构；传统的卧式振动离心机的机构如图1所示，包括旋转动力源，双轴惯性激振器和离心脱水装置，所述旋转动力源驱动带动离心脱水装置对物料进行离心脱水处理，所述双轴惯性激振器振动方向与离心脱水装置离心方向垂直，所述双轴惯性激振器包括圆齿轮传动机构和至少两个相同的偏心机构；所有偏心机构圆周均布在一平面；所述偏心机构包括绕转轴转动的偏心质量块；旋转动力源通过圆齿轮传动机构驱动偏心质量块绕转轴转动；每个偏心质量块的转速大小一致，所有偏心质量块产生的偏心力的合力在平面上的分力为0；本发明在传统的卧式振动离心机中，将双轴惯性激振器的圆齿轮传动机构替换为非圆齿轮机构；旋转动力源通过非圆齿轮机构传动，驱动偏心质量绕转轴转动；所述非圆齿轮机构中包括被旋转动力源直接或间接驱动的主动非圆齿轮12，以及与直接与偏心质量块同轴安装并驱动偏心质量块转动的从动非圆齿轮24。
[0029] 对于传统的卧式振动离心脱水机，结构简图如图1所示，筛篮15用一对轴承和轴承座固定于可作水平方向振动的激振体壳体2上，激振体壳体2用几组水品板弹簧支承，板弹簧下端支于被激装置机架1上，激振体壳体2两侧安装可做水平相对振动的弹簧，弹簧另一端与被激装置机架1连接。
[0030] 旋转动力源可以用电动机，液压马达，气动马达，柴油机等。
[0031] 如图1所示，双轴惯性激振器主要由电机19和两个相同的偏心质量块(偏心质量块一7和偏心质量块二5)、圆齿轮传动机构和一对同步圆柱齿轮组成，电机19输出轴与圆齿轮传动机构中的主动圆齿轮10连接，电机19驱动主动圆齿轮10绕转轴一11转动，圆齿轮传动机构中从动圆齿轮6与同步圆柱齿轮对的主动同步圆柱齿轮8连接，主动同步圆柱齿轮8和从动同步圆柱齿轮3的几何参数相同，偏心质量块一7和偏心质量块二5分别与两个同步圆柱齿轮固定连接，两个偏心质量块关于其回转中心连线的垂直平分线对称布置，电机19通过圆齿轮传动机构驱动偏心质量块一7和偏心质量块二5分别绕转轴二9、转轴三4转动。
[0032] 而离心脱水装置中，主要由旋转动力源，齿轮机构和主传动转轴组成，其中齿轮机构由主动圆柱齿轮21和从动圆柱齿轮23组成，旋转动力源输出轴与转轴四22通过弹性联轴器20连接，转轴四22与主动圆柱齿轮21连接，主动圆柱齿轮21与从动圆柱齿轮23啮合传动，从动圆柱齿轮23与转轴五13连接，转轴五13将从动圆柱齿轮23动力通过推力轴承14输入筛篮15。
[0033] 筛篮15与转轴五13刚性连接，给料管16固定于机架，靠近主传动转轴五13一侧的筛篮15下方设有离心液出口18，远离转轴五13一侧的筛篮15下方设有出料口17。
[0034] 双轴惯性激振器和离心脱水装置均通过螺栓刚性固定于可作水平方向振动的激振体壳体2上，激振体壳体2安装于可做水平相对振动的弹簧，弹簧固定于卧式振动离心脱水机机架。
[0035] 传统卧式振动离心脱水机筛篮15为锥形，如图1所示。物料受到离心力，与筛篮15内表面的摩擦力，以及双轴惯性激振器的惯性力。锥形筛篮导致物料轴线方向的速度不仅与双轴惯性激振器有关，而且与电机转速有关，传统的双轴惯性激振器与摇篮公用一个电机。双轴惯性激振器、筛篮15均与电机转速有耦合关系，此关系决定了传统卧式振动离心脱水机的脱水率，大大提升了传统振动离心脱水机控制过程的难度。传统的卧式振动离心脱水机只有在筛篮15锥面倾角小于物料的摩擦角的情况下，当调节某些参数时才可以改变生产率。锥形的筛篮15导致物料在轴线方向产生较大速度，虽然能够有效提高生产率，但由于物料在轴线方向有较大速度导致中心的物料来不及将水分甩出便排出筛篮15，导致传统卧式振动离心脱水机脱水率降低。
[0036] 传统卧式振动离心脱水机的双轴惯性激振器产生对称惯性激振力，驱动筛网作轴向振动。筛篮15表面均匀分布大小相同的孔。筛篮15在运行的过程中物料沿着筛篮15内表面运动。如果筛篮15的孔过小，较小的物料堵塞孔，导致筛篮15内部水分无法甩出，卧式振动离心脱水机脱水失效。如果筛篮15的孔过大，较大的物料通过筛篮15孔甩出，降低卧式振动离心脱水机产量。
[0037] 传统卧式振动离心脱水机中的对称惯性力激振器偏心质量块转角与激振力曲线如图3所示。传统对称惯性力激振器偏心质量块转角与激振力呈周期变化，周期为2π，随着偏心质量块转角在0-π/2的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递增趋势，当偏心质量块转角为π/2时，惯性激振力达到最大。偏心质量块转角在π/2-π的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递减趋势，当偏心质量块转角为π时，惯性激振力消失。偏心质量块转角在π-3π/2的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递减趋势，当偏心质量块转角为3π/2时，惯性激振力达到反向最大。偏心质量块转角在3π/2-2π的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递增趋势，当偏心质量块转角为2π时，惯性激振力消失。
[0038] 本发明的卧式振动离心脱水机的机构简图如图2所示。筛篮15用一对轴承和轴承座固定于可作水平方向振动的激振体壳体2上，激振体壳体2用几组水品板弹簧支承，板弹簧下端支于被激装置机架1上，激振体壳体2两侧安装可做水平相对振动的弹簧，弹簧另一端与被激装置机架1连接。
[0039] 如图2所示，双轴惯性激振器由非圆齿轮机构和一对同步圆柱齿轮组成，旋转动力源输出轴与非圆齿轮机构中主动非圆齿轮12连接，非圆齿轮机构中从动非圆齿轮24与同步圆柱齿轮对的主动同步圆柱齿轮8连接，主动同步圆柱齿轮8和从动同步圆柱齿轮3的几何参数相同，两个偏心质量块分别与两个同步圆柱齿轮固定连接，两个偏心质量块关于其回转中心连线的垂直平分线对称布置。
[0040] 而离心脱水装置中，主要由旋转动力源，齿轮机构和主传动转轴组成，其中齿轮机构由主动圆柱齿轮21和从动圆柱齿轮23组成，旋转动力源输出轴与转轴四22通过弹性联轴器20连接，转轴四22与主动圆柱齿轮21连接，主动圆柱齿轮21与从动圆柱齿轮23啮合传动，从动圆柱齿轮23与转轴五13连接，转轴五13将从动圆柱齿轮23动力通过推力轴承14输入筛篮15。
[0041] 筛篮15与转轴五13刚性连接，给料管16固定于机架，靠近主传动转轴五13一侧的筛篮15下方设有离心液出口18，远离转轴五13一侧的筛篮15下方设有出料口17。
[0042] 双轴惯性激振器和离心脱水装置均通过螺栓刚性固定于可作水平方向振动的激振体壳体2上，激振体壳体2安装于可做水平相对振动的弹簧，弹簧固定于卧式振动离心脱水机机架。
[0043] 本发明的卧式振动离心脱水机采用圆柱形筛篮15，轴线方向的速度只与双轴惯性激振器有关。卧式振动离心脱水机脱水率只与筛篮转速有关，通过改变转速能够有效提高卧式振动离心脱水机的脱水率。卧式振动离心脱水机生产率只与双轴惯性激振器有关，通过改变双轴惯性激振器振动能够有效提高卧式振动离心脱水机的生产率。
[0044] 本发明的卧式振动离心脱水机的双轴惯性激振器接收到匀速转动传入，经过非圆齿轮机构产生非匀速转动，使得偏心质量块产生非对称惯性力，使得物料受到的非对称惯性力和摩擦力的合力始终沿着远离转轴五13一侧，与传统的卧式振动离心脱水机相比有效的提高了脱水效率和单位面积产量。
[0045] 振动系统的主共振固有频率一般取强迫振动频率ω稍小于系统的等效固有频率ω0，选择ω＝(0.85-0.9)ω0。
[0046] 物料受到的非对称惯性力和摩擦力共同决定了卧式振动离心脱水机的效率。随着筛篮15在高速旋转的作用下，物料受到重力，离心力以及筛篮15对物料的正压力。由于在高速旋转的作用下，物料被紧紧压在筛篮15内表面，所以物料的重力在径向的分力，物料的离心力以及物料和筛篮15内表面之间的正压力平衡。在轴线方向物料受到运动过程中的惯性力以及物料与筛篮15之间的摩擦力。
[0047] 对于双轴惯性激振器，从动非圆齿轮24相对于主动非圆齿轮12的传递比的周期以及双轴惯性激振器的惯性力与非圆齿轮阶数有关，另外与从动非圆齿轮的长轴与偏心质量块回转中心和其质心的连线之间的夹角也有关。具体而言，当非圆齿轮机构中从动非圆齿轮24节曲线的阶数为1，且从动非圆齿轮24的长轴与偏心质量块回转中心和其质心的连线平行或垂直时，改性后的双轴惯性激振器可以为振动机械提供非对称惯性激振力或加强型对称惯性激振力。
[0048] 具体而言，当非圆齿轮机构中从动非圆齿轮24节曲线的阶数为1，且从动非圆齿轮24的长轴与偏心质量块回转中心和其质心的连线垂直时，改性后的双轴惯性激振器可以为振动机械提供加强型对称惯性激振力。改性后对称惯性激振器偏心质量块转角与激振力曲线如图4所示。改性后的加强型对称惯性激振器偏心质量块转角与激振力呈周期变化，周期为2π，随着偏心质量块转角在0-4π/5的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递增趋势，当偏心质量块转角为4π/5时，惯性激振力达到最大。偏心质量块转角在4π/
5-π的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递减趋势，当偏心质量块转角为π时，惯性激振力消失。偏心质量块转角在π-6π/5的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递减趋势，当偏心质量块转角为6π/5时，惯性激振力达到反向最大。偏心质量块转角在6π/5-2π的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递增趋势，当偏心质量块转角为2π时，惯性激振力消失。由图可知加强型对称惯性激振器最大激振力大约为传统双轴惯性激振器最大激振力的4倍。从而可知改性后双轴惯性激振器激振力大大增加，可以为振动机械提供加强型对称惯性激振力，即简谐惯性激振力，从而提高振动机械的效率以及性能。
[0049] 当非圆齿轮机构中从动非圆齿轮24节曲线的阶数为1，且从动非圆齿轮24的长轴与偏心质量块回转中心和其质心的连线平行时，改性后的双轴惯性激振器可以为振动机械提供非对称惯性激振力。改性后的非对称惯性激振器偏心质量块转角与激振力曲线如图5所示。改性后的非对称惯性激振器偏心质量块转角与激振力呈周期变化，周期为2π，随着偏心质量块转角在0-3π/5的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递减趋势，当偏心质量块转角为3π/5时，惯性激振力达到最小。偏心质量块转角在3π/5-π的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递增趋势，当偏心质量块转角为π时，惯性激振力达到最大。偏心质量块转角在π-7π/5的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递减趋势，当偏心质量块转角为7π/5时，惯性激振力达到反向最大。偏心质量块转角在7π/5-2π的区间内，惯性激振力随着偏心质量块转角的增加呈单调递增趋势，当偏心质量块转角为2π时，惯性激振力消失。由图可知改性的非对称惯性激振器正向最大激振力大约为反向最大激振力的3倍。
[0050] 在本发明实施例中，主动非圆齿轮12和从动非圆齿轮24的阶数取1，避免了系统多次出现前进和后退的交替现象。在筛篮15的高速旋转下，避免了物料的跳动现象，能够有效的实现脱水过程。
[0051] 当筛篮15转速较低时，物料受到较小的离心力，此时物料在径向的分力依然平衡，即物料受到更小的正压力。此时筛篮15与物料之间的摩擦力较小，在轴线方向上由于双轴惯性激振器的非对称惯性激振力的作用，物料会出现正向滑行、静止和反向滑行三种状态。反向滑行会增加筛网的磨损，降低卧式振动离心脱水机的脱水效率。
[0052] 当筛蓝15旋转过快时，物料受到较大的离心力，此时物料在径向的分力依然平衡，即物料受到更大的正压力，此时筛篮15与物料之间的摩擦力较大。尽管在轴线方向上双轴惯性激振器依然提供非对称惯性激振力，但由于筛篮15与物料之间的阻尼较大，物料保持静止，卧式振动离心脱水机无法排料。
[0053] 筛篮15与物料之间的摩擦力与它们之间的摩擦系数以及筛篮15的转速有关。由于筛篮15内壁与物料之间的摩擦系数不易改变。为了调整筛篮15与物料之间的摩擦力只能改变筛篮15的转速，即合理的选择筛篮的转速以及双轴惯性激振器的激振力，避免物料的反向滑行和跳动，有效提升卧式振动离心脱水机的脱水效率。
[0054] 本实施例中，调整一次激振体和二次激振体电机转速，使得物料在运行过程中滑动摩擦力小于前进最大非对称惯性力同时大于后退最大非对称惯性力，使物料在运行的过程中始终处于静止和前进两种状态，消除了物料的反向滑行和跳动，有效提升卧式振动离心脱水机的脱水效率。
[0055] 本实施例具体工作原理如下：
[0056] 离心脱水过程：物料从给料管16顶部进入给料管16，自动下滑至给料管16出口进入筛篮15。筛网在筛蓝15的旋转下，沿着转轴五13旋转。物料落入筛网后，因受到离心力的作用而紧贴筛篮15内表面。物料的水分在离心力的作用下透过筛篮15表面的孔甩出，甩出的水分沿着卧式振动离心脱水机的壳体内壁自由滑落，最终从离心液出口18排出，完成离心脱水过程。
[0057] 排料过程：在双轴惯性激振器的非对称激振力作用下，物料均匀的沿柱形筛篮15内表面向远离转轴五13一侧的筛篮15移动，物料最终从筛篮15出口甩出，甩出的物料沿着卧式振动离心脱水机的壳体内壁自由滑落，最终从出料口17排出，完成排料过程。
[0058] 卧式振动离心脱水机的传动机构使筛篮15绕动轴五13旋转，并通过振动体组件作轴向振动，强化了物料的脱水作用，并促使筛面上的物料向前移动。当物料层在抖动时，有助于清理过滤面，防止筛面堵塞，减轻了物料对筛面的磨损。
