YA 型圓振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)與分析

張 鵬 王振乾 劉曉倩

（臨沂大學(xué)機(jī)械與車(chē)輛工程學(xué)院，山東 臨沂 276000）

本文以YA 型圓振動(dòng)篩作為研究對(duì)象[1-6]，對(duì)圓振動(dòng)篩的工作原理進(jìn)行分析，并對(duì)圓振動(dòng)篩進(jìn)行部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作參數(shù)選取。

1 圓振動(dòng)篩的工作原理和主要結(jié)構(gòu)

1.1 工作原理

YA 型圓振動(dòng)篩在篩箱的側(cè)板上安裝一個(gè)激振器，依靠電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)通過(guò)帶輪帶動(dòng)篩箱，由此產(chǎn)生離心慣性力，使篩箱產(chǎn)生周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡大致為圓形。當(dāng)被篩分物料進(jìn)入篩箱后，通過(guò)篩面的振動(dòng)，小顆粒物料能透過(guò)篩網(wǎng)下落，大顆粒物料不能透過(guò)篩網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了粗、細(xì)顆粒分離，最終完成篩分過(guò)程。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的YA 型圓振動(dòng)篩由篩箱、激振器、隔振裝置等部分組成，其中篩箱由篩框、篩面以及其壓緊裝置組成，總體結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 YA 型圓振動(dòng)篩的總體結(jié)構(gòu)

篩框由側(cè)板和橫梁組成。側(cè)板用以傳遞激振力，側(cè)板一般用8～10 mm 的Q235 鋼板，在有強(qiáng)度不足的地方適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行補(bǔ)足強(qiáng)度。橫梁常采用圓形鋼管、槽鋼、方鋼管或工字鋼制造。篩框通過(guò)鉚接、焊接和高強(qiáng)度螺栓連接。為滿(mǎn)足正常的工作需要，篩框必須保證足夠的剛性。篩框的連接多選用不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的鉚接方式，焊接多會(huì)因局部受熱而產(chǎn)生應(yīng)力，長(zhǎng)時(shí)間工作可能會(huì)產(chǎn)生斷裂，因此本次設(shè)計(jì)中的YA 型圓振動(dòng)篩采用螺栓連接側(cè)板和橫梁。

篩面一般分為上篩面和下篩面，上層篩面采用不銹鋼材質(zhì)的篩面，下層篩面則采用編織篩面。其加固方法為沿著篩箱的兩側(cè)進(jìn)行壓實(shí)處理。為了達(dá)到篩分高密度物料和清除煤矸石的工藝要求，篩面需要具有較大的承載能力、耐磨性和抗沖擊性。篩面的強(qiáng)度、有效面積、耐腐蝕性會(huì)影響振動(dòng)篩工作時(shí)候的可靠性和使用壽命，篩孔大小會(huì)對(duì)振動(dòng)篩的工作效果產(chǎn)生影響。篩面的開(kāi)孔率通常與篩孔的直徑和形狀有一定關(guān)聯(lián)，開(kāi)孔率變大會(huì)使透篩的機(jī)會(huì)變大，從而提高其篩分效率。

激振器會(huì)產(chǎn)生周期變化的激振力，可以為煤炭顆粒的篩分和輸送提供動(dòng)力。激振器通過(guò)固定在一些機(jī)械設(shè)備上產(chǎn)生激振力。圓振動(dòng)篩在整個(gè)振動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪皮帶驅(qū)動(dòng)激振器主軸進(jìn)行回轉(zhuǎn)，激振力通過(guò)主軸上偏心塊的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生，改變偏心塊的偏心距，可以得到不同的振幅，其篩箱運(yùn)動(dòng)軌跡為正圓形。

底層隔振裝置一般采用剛度較大的彈簧。隔振彈簧起到支撐振動(dòng)體的作用，其能在一定范圍內(nèi)將動(dòng)載荷減小再傳遞到地基或結(jié)構(gòu)架中，并使振動(dòng)機(jī)體實(shí)現(xiàn)必要的振動(dòng)。底座的彈簧剛度較大，結(jié)構(gòu)較為緊湊，彈簧的變形尺寸小，振動(dòng)篩不需要額外的緊固原件來(lái)固定，能夠有效地減小傳給底座的動(dòng)載荷。

2 圓振動(dòng)篩的工作參數(shù)選取

振動(dòng)篩的工作參數(shù)指篩面的長(zhǎng)度和寬度、篩面傾角、振幅、振動(dòng)強(qiáng)度、拋擲指數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)，這些參數(shù)直接決定了振動(dòng)篩的主要結(jié)構(gòu)，同時(shí)也影響著振動(dòng)篩的具體篩分效果。

2.1 篩面長(zhǎng)度L 和篩面寬度B

為了提高振動(dòng)篩的篩分能力和效果，需要合理選取振動(dòng)篩的長(zhǎng)度和寬度。一般情況下，當(dāng)篩分的其他條件相同時(shí)，篩面寬度B將成為決定生產(chǎn)率的主要因素，而篩分效率則主要取決于篩面長(zhǎng)度L。

篩面長(zhǎng)度L直接影響物料的篩分效率，因?yàn)槲锪系暮Y分時(shí)間與篩面長(zhǎng)度有直接關(guān)系，篩面越長(zhǎng)，篩分時(shí)間就越長(zhǎng)，篩分效率就越高。但是根據(jù)篩分理論，任意增加篩分時(shí)間對(duì)于提高篩分效率的意義不大。在篩分過(guò)程中，在最初的一段時(shí)間，篩分效率快速增長(zhǎng)，但是隨時(shí)間的增長(zhǎng)，篩分效率的增加逐漸減緩。這時(shí)候，如果用增加篩分時(shí)間來(lái)提高篩分效率，實(shí)際上是不合理的。因此，篩面應(yīng)當(dāng)選取適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。另外，振動(dòng)篩的長(zhǎng)度也不宜太長(zhǎng)，當(dāng)篩面長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)時(shí)，篩機(jī)的可靠性便難以保證。

篩面寬度B是決定振動(dòng)篩生產(chǎn)率的主要因素。在物料厚度確定時(shí)，物料的進(jìn)入能力主要取決于振動(dòng)篩的寬度，所以篩面越寬，生產(chǎn)能力越大。但是，振動(dòng)篩的寬度也不能太大，如果寬度過(guò)大，使用時(shí)很難保證均勻給料。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)上，振動(dòng)篩所允許的寬度又受篩框強(qiáng)度的限制，如果振動(dòng)篩太寬，篩框的強(qiáng)度和剛度便很難保證。

因此，考慮具體的工況要求，本次所設(shè)計(jì)的YA 型圓振動(dòng)篩的篩面長(zhǎng)度L為6 m，篩面寬度B為3 m。

2.2 篩面傾角α 的確定

篩面傾角α為篩箱與地面的傾斜角度。篩面傾角α在一定范圍內(nèi)變大，振動(dòng)篩所處理的物料顆粒增多，由于物料的運(yùn)動(dòng)速度在一定范圍內(nèi)變大，其篩分時(shí)間就會(huì)縮短，所以篩分效率就會(huì)下降；反之，篩面傾角α變小，其效率就會(huì)提升。篩面傾角α的大小是決定篩上物料運(yùn)動(dòng)速度以及篩上物料通過(guò)率的一個(gè)關(guān)鍵性參數(shù)，與其篩分效率緊密相關(guān)。因此，依照篩上物料的各方面狀況選擇合理的篩面傾角對(duì)提高振動(dòng)篩的篩分效率非常重要。通常圓型振動(dòng)篩一般取篩面傾角為15°～25°。因此，本文設(shè)計(jì)的YA 型圓振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)選擇篩面傾角α為20°。

2.3 振幅A 的確定

增大振幅A可以降低篩孔堵塞的現(xiàn)象，但幅度A過(guò)大，會(huì)限制設(shè)備的頻率，其構(gòu)件破壞性變大，降低其使用壽命。當(dāng)用于脫水或者篩孔較小時(shí)，振幅A也應(yīng)小一些。篩箱的振幅A應(yīng)確保篩分后的物料完全分層，以減少篩孔的堵塞，一般選取A為3～6 mm。因此，本文設(shè)計(jì)的YA 型圓振動(dòng)篩選取振幅A為5 mm。

2.4 振動(dòng)強(qiáng)度K 的確定

振動(dòng)篩的振動(dòng)特性由振動(dòng)強(qiáng)度K表示，振動(dòng)強(qiáng)度K的大小不僅可以影響篩箱的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)也可以表示篩面加速程度的大小。振動(dòng)強(qiáng)度K主要根據(jù)材料強(qiáng)度、構(gòu)件剛度等方面因素進(jìn)行選取。振動(dòng)強(qiáng)度K值一般為3～8。因此，本文設(shè)計(jì)的YA 型圓振動(dòng)篩選擇振動(dòng)強(qiáng)度K為4。

2.5 拋擲指數(shù)Kv 的確定

拋射強(qiáng)度Kv代表物料被拋起時(shí)的加速程度，也可以表示被拋起的可能性。拋射強(qiáng)度Kv值變大，其受到的慣性力就會(huì)變大，從而使得物料在篩面上起跳的更早，使得拋出的高度更高，更高的高度對(duì)物料的分層作用更好，從而達(dá)到更有效篩透物料的目的，但也會(huì)影響篩箱的使用壽命。通常不同類(lèi)型的振動(dòng)篩選擇不同的Kv值，如圓型振動(dòng)篩一般選取Kv為3～4，較難篩選的物料則取較大的Kv值，簡(jiǎn)單易于選取的物料，則選用相對(duì)較小的Kv。對(duì)于小篩孔，Kv取較大值，對(duì)于大篩孔，Kv則取較小值。因此，本次設(shè)計(jì)的YA 型圓振動(dòng)篩選擇拋擲指數(shù)Kv為4。

綜上，本文所設(shè)計(jì)的YA 型圓振動(dòng)篩主要工作參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 YA 型圓振動(dòng)篩主要工作參數(shù)

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)YA 型圓振動(dòng)篩進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作參數(shù)選型，通過(guò)對(duì)YA 型圓振動(dòng)篩工作原理的分析，確定了圓振動(dòng)篩的總體結(jié)構(gòu)以及篩框、篩面、激振器、彈簧等關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)，根據(jù)性能要求，選取了篩面的長(zhǎng)度和寬度、拋擲指數(shù)、振動(dòng)強(qiáng)度、篩面傾角以及振幅等工作參數(shù)，滿(mǎn)足了圓振動(dòng)篩的工藝要求和篩分性能，為圓振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)和選型提供了參考。