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1、中国矿业大学2013届本科生毕业设计 第 页 1 绪论1.1 引言全套图纸，加153893706 振动筛分机械是近几十年来得到迅速发展的一种新型机器，目前已广泛运用于采矿、冶金、煤炭、石油化工、水利电力、轻工、建筑、交通运输和铁道等工业部门中，用以完成各种不同的工艺过程。例如：在煤炭工业部门，采用圆振动筛、概率筛、等厚筛和直线振动筛作为粗煤、精煤和末煤的分级、脱水和脱介。随着我国建设事业迅猛发展和现代化建设的迫切需要，对这类振动筛分机械不仅在品种和规格上，而且在产品质量上也提出了越来越高的要求，因此，振动筛分机械的研究日益引起人们的注意。我国是一个以煤炭为主要能源的国家，难选煤和高硫煤所占比重
2、较大，而且随着我国洁净技术的发展及对人类生存环境的日益重视，大力发展高效率的选煤技术是必然结果。选煤是洁净煤技术的基础，先进高效和经济实用的选煤技术一直是人们追求的目标，虽然选煤技术的发展仍将趋于多元化，但基本趋势是：选煤装备大型化；重介技术占主要市场；装配式成为选煤厂建设的新模式；选煤过程控制自动化和全厂自动化。我国的煤炭洗选加工技术，通过自行研究开发和引进消化，已有长足的进步。国外已有的各种分选工艺我国均已具有，在个别领域已达到国际领先水平。近年来，在选煤工艺的研究开发方面有了较大发展，基本满足了不同条件选煤生产的需求。跳汰方面，在深入进行理论和实验室研究的基础上，采用多项新技术开发了SK
3、T系列和X系列跳汰机，其适应煤质的能力、自动化程度都可与国外同类设备相媲美，目前进一步向智能化、全自动化方向发展；自行开发的液压驱动式动筛跳汰机已初步形成系列，其技术指标、理论研究成果都接近或超过国际先进水平。重介质方面，研究开发的大型无压、有压三产品重介质旋流器选煤系统，技术指标优于国际先进水平，且实现了大面积推广；研制的大型重介质分选机，分选指标优于同型号的“TESKA”分选机，已形成系列；在国际上率先研制成功的500mm重介质旋流器和随后开发的05mm级煤泥重介质旋流器及其分选工艺，使选煤工艺流程得到简化并取得了良好的技术效果。我国自行开发的空气重介流化床干法选煤系统，在国际上首先应用于
4、生产。浮选方面，在对传统浮选工艺和设备进行进一步完善的基础上，已经形成了各种机械搅拌式、喷射旋流式浮选机系列，同时对强化细粒级浮选效果的各种浮选柱、高选择性浮选机等进行了初步的研究并取得了一定的进展。煤泥水处理方面，在压滤机得到广泛应用的基础上，提出了强气压穿流式压滤脱水的概念，并完成了200平方米强气压穿流式压滤机的工业性试验；经过二十多年的研究开发，研制成功了系列圆盘加压过滤机，技术指标与国际同类设备相近并已得到推广；研制的大型卧式沉降离心机、平带式过滤机、大型盘式真空过滤机等新型煤泥回收工艺及设备也已在工业生产中应用。原煤准备及筛分脱水方面，已开发使用了大型多齿辊破碎机和强力分级破碎机，
5、超过16平方米的大型分级筛也已在选煤厂应用；利用模态分析技术开发了系列重心偏移式振动脱水筛并广泛推广；节能的高频振动电磁筛、各种高频筛也已在生产中应用。此外，在复合式干法选煤、煤泥滤饼干燥破碎等方面，也取得了初步的成果；对高梯度磁选、选择性絮凝、摩擦静电选煤及微波、化学脱硫法等新技术，也进行了实验室的试验探索。振动筛具有结构简单、工作性能可靠、维修量小、故障率低、筛面不易堵塞、筛分效率高、造价低等特点，而且无论振动筛振动还是不振动时都能随时清理筛内杂物，不影响振动筛的正常工作。因此，振动筛在筛选煤中有着广泛的应用。振动筛是洗煤选中不可缺少的一种装置，在后续工作中起着非常重要的作用。它不仅对细煤
6、有筛选作用，而且对粗煤也有振动细化的作用。由于本次设计的振动筛激振力大，筛面的倾角为，筛箱及其上面的物料运动有很大的加速度，所以特别适合于煤炭的级处理。本次设计的新型振动筛不仅适合煤炭行业，同时也适合化工，冶金、矿山。1.2筛分机械的应用 在选煤厂和筛选厂中，筛分作业广泛地应用于原煤准备和产品处理上，按其任务不同，可以分为以下几种筛分作业。（1）准备筛分。也称预选筛分。在选煤厂，按破碎作业和分选作业的要求，将原料煤分成不同的粒级，为煤炭的进一步加工做准备。（2）检查筛分。用在物料破碎之后，将破碎产物中粒度不合格的大块物料分出，再进行破碎，以保证对产物的粒度要求。（3）最终筛分。用于筛选厂，其筛
7、分的各粒级产品是直接供给用户的商品煤。（4）脱水筛分。以脱水为目的的筛分，在选煤厂用于选后产品的脱水。用做脱水作业的筛子叫做脱水筛。（5）脱泥筛分。以脱出煤泥为目的的筛分。在选煤厂为了减少高灰分细泥对精煤的污染，在筛上脱水过程中，加喷水冲洗，以脱除部分细泥，这种作业叫做脱泥筛分。在重介质选煤厂，为了减少煤泥对介质系统的污染，在煤进入重介质分选机之前也要采用脱泥筛分。（6）脱介筛分。以脱除重介质为目的的筛分称为脱介筛分，在重介质选取煤厂，对重介质选煤的产品在筛子上用喷加清水的办法，使产品与加重质分离，这种作业叫脱介作业。（7）选择性筛分。选择性筛分是指在筛分过程中，煤炭不仅按粒度分级，而且也按质
8、量分级的筛分。对某些矿区，其末煤灰分较低而大块煤的灰分较高，通过筛分机械分出大块，可使末煤质量等级提高12级，反之，有些矿区的末煤灰分比大块煤高，通过选择性筛分则可提高块煤质量。 （8）煤泥回收。以回收煤泥为目的的筛分，用于选煤厂煤泥、尾矿脱水等作业。例如，用于简易跳汰选煤厂（不带浮选系统）精煤脱水筛筛下水或精煤捞坑煤泥回收，以减少沉淀池的面积；用于带浮选系统的跳汰选煤厂精煤脱水筛筛下水的粗煤泥回收，筛上煤泥可直接掺入精煤，筛下水入浮选系统，可减少浮选系统的煤泥量；用于重介质选煤厂精煤磁选尾矿煤泥回，筛上煤泥可直接掺入精煤，简化工艺系统。1.3 振动筛国内外的现状及发展趋势1.3.1国内振动筛
9、研究现状由于工业发展缓慢，基础比较薄弱，理论研究和技术水平落后，我国筛分机械的发展是本世纪50年的事情，大体上可分为三个阶段。仿制阶段：这期间，仿制了前苏联的RYT系列圆振动筛、BKT-11、KT-OMZ型摇动筛；波兰的WK-15圆振动筛、CJM-21型型摇动筛和WP1、WP2型吊式直线振动筛。这些筛分机仿制成功，为我国筛分机械的发展奠定了坚实的基础，并培养了一批技术人员。自行研制阶段：从1966年到1980年研制了一批性能优良的新型筛分设备，1500mmx3000mm重型振动筛及系列，15平方，30平方共振筛及系列，煤用单轴、双轴振动筛系列，YK和ZKB自同步直线振动筛系列，等厚、概率筛系列
10、，冷热矿筛系列。这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但他们的研制成功基本上满足了国内需求，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。提高阶段：进入改革开放的80年代，我国筛分机的发展也进入了一个新的发展阶段。成功研制了振动概率筛系列，旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、同步重型等厚筛系列、重型冷热矿筛系列、驰张筛、螺旋三段筛的研制，粉料直线振动筛、琴式振动筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得了成功。1.3.2国外振动筛研究现状国外从16世纪开始筛分机械的研究与生产，在18世纪欧洲工业革命时期，筛分机械得到迅速发展，到本世纪筛分机械发展到一个较高水平。德国的申克公司可提供260多种
11、筛分设备，STK公司生产的筛分设备系列品种较全，技术水平较高，KHD公司生产200多种规格筛分设备，通用化程度较高，KUP公司和海因勒曼公司都研制了双倾角的筛分设备。美国RNO公司新研制了DF11型双频率筛，采用了不同速度的激振器。DRK公司研制成三路分配器给料，一台高速电机驱动。日本东海株式会社和RXR公司等合作研制了垂直料流筛，把旋转运动和旋回运动结合起来，对细料一次分级特别有效。英国为解决从湿原煤中筛出细粒末煤，研制成功旋流概率筛。前苏联研制了一种多用途兼有共振筛和直线振动筛优点的自同步直线振动筛。1.3.3国内技术发展趋势积极开展筛分技术研究，提高原煤干式深度筛分技术，降低分级下限和增
12、加煤炭品种，着重解决粒度细、水分高和粘度大的难筛物料的分级技术；为满足大露天矿选用，研制重型分级筛，适用于500毫米以下物料筛分；为提高筛板的寿命和效果，着重发展焊接筛网，非金属筛面；共振筛有被淘汰之势，应大力发展块偏心圆振动筛和直线振动筛。1.3.4国外技术发展趋势国外筛分设备仍以发展振动筛为主，振动筛向标准化、通用化和系列化方向发展；向大型化方向发展，但最大到55平方米，已够用了；增大筛面倾角，提高筛分效率；发展细粒筛分设备，筛孔尺寸小到0.10.3毫米；旋流筛使用逐渐增多；共振筛发展停滞。1.4振动筛的分类及各自的特点1.4.1圆运动振动筛圆运动振动筛是利用不平衡重激振器使筛箱振动的筛子
13、，其运动轨迹一般为圆形。它普遍应用于煤炭、矿山厂的预先筛分、准备筛分以及脱水作业中。由于其筛面的圆形振动轨迹，使筛面上的物料不断地翻转和松散，因而圆振动筛具有以下特点：细粒级有机会向料层下部移动，并通过筛孔排出；卡在筛孔中的物料可以跳出，防止筛孔堵塞；筛分效率较高；可以变化筛面倾角，从而改变物料沿筛面的运动速度，提高筛子的处理量；对于难筛物料可以使主轴反翻，从而使振动方向同物料运动方向相反，物料沿筛面运动速度降低（在筛面倾角与主轴转速相同的情况下），以提高筛分效率。国外又将圆运动振动筛分为单轴惯性振动筛和自定中心振动筛两种。单轴惯性振动筛特点是激振器的轴和皮带轮参与振动；优点是结构简单、容易制
14、造；缺点是由于皮带轮与筛箱一起振动，无论电动机在任何角安装都不能避免皮带传动中心距的反复变化，从而引起三角皮带的反复伸缩，大大影响其使用寿命。波兰的WK型振动筛属于单轴惯性振动筛。自定中心振动筛优点是运转时三角皮带轮不与筛箱一起振动，故传动皮带寿命较长，工作较稳定。自定中心振动筛又可分为轴承偏心式和皮带轮偏心式两种。前者又名万能悬挂筛，因其筛箱振动时，主轴中心线和皮带轮的空间位置保持不变，故目前已很少使用；后者工作时，皮带轮回转中心线固定不动，所以传动三角皮带就不会时紧时松，具有频率较稳定、皮带寿命较长等特点。美国莱普尔-弗洛型振动筛是典型的皮带轮偏心式振动筛。1.4.2直线振动筛直线振动筛是
15、靠两根带不平衡重的轴作同步异向旋转而产生振动的筛子。其筛面呈水平或倾斜安装，运动轨迹一般为直线，故称之为直线振动筛或水平振动筛。直线振动筛具有下列特点：它的动力平衡与物料在筛面上的运动情况较好；物料在筛面上的移动不是依靠筛子的倾角而是依靠激振力，故筛面一般水平安装，所以厂房高度较低；全封闭、不堵孔和坚固耐用，筛面有两层、三层和四层之分；由于筛箱运动中有较大的加速度，所以特别适合于煤炭的脱水、脱泥、脱介以及物料的分级。国外直线振动筛采用箱式激振器者较多，如美国Low-Head型、西德USL型、日本古河A型、日本永田双偏心轴式、法国皮克双偏心轴式等。采用筒式激振器的有美国SS型和SG型、日本川崎D
16、型和古河E型及横山椭圆振动筛等。1.4.3其它类型的振动筛（1）等厚筛我国现有的ZD型直线等厚筛系列，有7种基本规格，总筛分效率一般在85%以上，限上限下率一般为5%10%。ZD系列等厚筛适用于需要精确分级的煤炭及类似比重物料的干湿式筛分，处理量较大，筛分深度可至6毫米。（2）概率筛分机概率筛分机通过采用大筛孔、大倾角和多层筛面结构，使物料近似筛分而提高筛机处理能力和干式筛分的深度。QGS型琴弦概率筛是在GS型煤用概率筛的基础上，吸收琴弦筛的特点研制的。该筛能有效地对潮湿煤炭进行6毫米干式分级，筛选产品能满足空气重介流态床分选机对人选煤的要求。琴弦筛网在共振状态下工作，筛孔不易堵塞。（3）GP
17、S型高频振动细筛GPS-900-3型高频细筛是在吸收美国Derrick高频细筛技术的基础上研制的，该筛采用了叠层筛网(由三层孔径不同的不锈钢编织筛网叠合而成)、三路给矿(沿筛面长布置三个给矿器)和长圆筒形振动器(电机轴两端装由偏重块和调偏块组成的振子)振频2850次/分。目前已在黑色和有色金属闭路磨矿作业中，作为分级设备推广应用，分级总效率达60%70%。（4）电磁振动旋流筛电磁振动旋流筛是一种结构简单的高效脱水脱泥设备。该筛无转动部件，无需润滑，不需动力，不仅用于选煤厂，还可推广用作污水处理和选矿厂及其它类似物料的脱水脱泥和分级设备。目前该筛已形成用于粗煤泥的C型和用于末煤的M型两种型号。1
18、.5 筛分机械发展的方向综合国内外筛分机械发展现状，筛分机械将向以下几个方向发展。（1）向大型化发展。工业的现代化进程促使企业规模增大，生产能力大大提高。如从前我国选煤厂生产200300万吨/年就是大型的，而现在出现1200万吨/年的选煤厂，这就需要大型筛分机与之配套，德国KHD公司生产的USK筛机已达4500mm6000mm，筛面达27m2，德国的另一筛子技术公司生产的5500mm11000mm，筛面达60.5m2。（2）向重型超重型筛发展。大的矿业工种需要处理大块物料，法国素梅斯塔公司生产的振动棒可处理直径达1m以上的大块物料。（3）向理想运动轨迹振动筛发展。以提高各区段的筛分效率和整个筛
19、机生产率为目标，寻找一种以理想运动方式为基础的新型筛分机成为筛分设备发展的一个新方向。较为理想的物料运动方式是：在垂直方向上，入料端的振幅大于出料端的振幅，沿长度方向上，从入料端到出料端，物料运动速度递减。在此理想情况下，可以创造良好的透筛环境。该理想筛机的筛分效果要优于一般的筛分机械。（4）向反共振振动筛发展。以减轻整机重量、降低成本、提高使用寿命和可靠性为目标，提出新型的反共振振动筛机。该机是以质体m1为工作体，而激振器安装在质体m2上。该新型筛机机体大大简化，参振质量可以减少30%-50%，激振力也可以随之减小，同此可以保证强度和刚度，降低振动噪音，并可得到良好的减振效果。（5）向标准化
20、、系列化、通用化发展。这是便于设计、生产和降低成本的有效途径，德国KHD公司生产的USL和USK筛机的侧板、筛板、横梁、传动轴均已实现标准化、通用化振动器也只有三种，同属德国的申克公司生产的冷、热烧结矿筛和等厚筛只有两种标准，可见三化程度之高。（6）应用自同步技术。采用双电机自同步技术革以代替齿轮强迫同步，简化结构、降低噪音，从而简化了机器润滑、维护和检修等经常性的工作，减少设备故障。（7）振动强度增大。筛机的振动动过程逐渐强化，以取得较大的速度，从而提高生产能力和筛分效率。日本和德国的筛机所用用的振次为980r/min,振动强度为4.5-7g,圆振动的倾角达到25-300。（8）向空间发展。
21、针对细物料，先后出现了旋流振动筛、锥型振动筛、蝶型振动筛、旋转概率筛等，既减少占地面积，又提高生产能力和筛分效率。（9）向难筛分物料筛机发展。对于d1mm含水7%-14%细湿物料的干筛以及水煤浆、垃圾处理等，筛分难度很大，德国海因勒曼公司生产的驰张筛，物料运动速度达1.3m/s，筛分效率达90%-95%。为解决难筛分开创了先河。（10）共振筛系列发展停滞、振动筛系列日益壮大。1.6筛分机械的选型筛分机械种类繁多,目前还有许多新机型不断出现,正确的选型能够充分发挥筛分机械的工艺效果,降低投资,提高选煤厂的经济效益。各种筛分作业推荐使用的筛分设备种类见表1-1。表 1-1 各种筛分作业推荐使用的筛
22、分设备作业种类筛孔/mm推荐使用筛分设备种类原煤预先筛分300方孔固定水平格筛、条缝倾斜固定筛100条缝倾斜固定筛、重型圆振动分级筛50圆振动筛原煤筛选25圆振动筛、等厚筛、棒条筛、概率筛13等厚筛、棒条筛、概率筛6等厚筛、概率筛、琴弦筛3琴弦筛精、中煤和矸石脱水、脱介0.5、0.75、1直线振动筛、等厚筛粗煤泥回收0.5高频筛、电磁振动细筛、直线筛2物料运动及动力学分析2.1直线振动筛工作原理直线振动筛是目前我国选煤厂使用最多的一种振动筛。这种筛子的激振器是由两根带有不平衡重量的轴组成，两根轴作反向同步回转，所产生的离心力使筛箱发生振动。根据不平衡重在轴上的相对位置不同，筛箱振动的轨迹可以是
23、直线或椭圆两种形式，目前，一般使用的双轴筛筛箱的运动轨迹都是直线，所以这种筛子又称为直线振动筛。直线振动筛有固定的抛射角（筛面上物料被抛起的方向与筛面最小夹角），一般是用30、45、60，国产筛抛射角一般为45。直线振动筛有很大的加速度，因此特别适用于煤炭中细粒级的脱水、脱介和脱泥，也可用于中、细物料的筛分。直线振动筛与其他的筛子比较，具有结构简单、使用可靠、制造容易、筛分效果好等优点，是目前我国选煤厂中使用最广泛的一种较好的筛分设备，现在我国的直线筛已有DS和ZS两个系列产品，并且性能良好。直线振动筛按驱动电机数目分为单电机驱动直线振动筛和双电机驱动直线振动筛。双电机拖动的直线振动筛，其激振
24、器的两根轴分别由两个异步电动机拖动，它们之间并无强迫联系。两轴的同步完全靠力学关系来保证。双不平衡重激振器械采用双电动机拖动，从激振器的结构来看，虽然仅仅是省掉了一对加工精度要求较高的齿轮，但从技术效果上看却带来了不少好处。首先简化了激振器的传动结构，从根本解决了发热和漏油的问题，同时也使得振动筛的润滑、维护和检修大为简化，再有噪音显著减小，净化了工作环境。当然，双电动机拖动的自同步直线振动筛，用了两台电动机，成本稍高一些；耗电量也较单电动机拖动的大；筛分机的占地面积也稍大些，但从总的收益来说，还是合算的。直线振动筛中双不平衡重激振器均采用齿轮传动。这种强迫联系的激振器结构很紧凑，成本也较低，
25、但是由于振动筛的振次高，振幅也较大，所以齿轮的线速度也比较高。这就要求齿轮的材质要好，制造精度高，并需要稀油润滑，回转轴的密封装置结构要求也比较高，这就给生产和维修带来不少的麻烦。与此同时，由于偏心轴的动力的作用，齿轮在运转中要产生强烈的噪音。为了克服这些缺点，近些年来出现了双电机拖运的直线振动筛。双电动机拖动的直线振动筛传动装置有两种形式：一种是电动机经三角胶带从筛箱的两侧分别带动两根偏心轴，另一种是两台电动机经柔性联轴器或万向联轴器从筛箱两侧分别带动两根偏心轴，采用柔性或万向联轴器是为了保证当筛箱振动时仍能正常地传递扭矩。双电机拖动的直线振动筛，其振动器的双轴分别由两个异步电动机拖动，其间
26、并无强迫联系。两轴的同步完全依靠力学关系来保证，因此，又称自同步技术。要使直线振动筛作直线运动，两组不平衡重必须严格按图2-1中所示的反向而同步旋转，但是，双电机传动的结构往往由于启动等某种原因，使两组不平衡重的相对位置并不像图2-1所要求的那样准确。如果不平衡重2落后于不平衡重1一个相位角，这时二者所产生的离心力将不能按图2-1的要求进行叠加和抵消，而产生了一个不平衡力，使整个筛箱在支撑弹簧上产生移动和摆动。但是，恰恰由于这一移动和摆动又使两个偏心质量能互相自动追随而达到反向同步旋转。 图 2-1 直线振动筛工作原理 （a）直线振动筛工作原理图；(b)激振器工作原理图图2-1（b） 所示是激
27、振器的工作原理图。是直线振动筛的激振器实际上是由两个单不平衡重激振器组合而成。这两个相同的单不平衡重激振器的两根轴是同步异向旋转，在各瞬间位置时，两根轴上所产生的离心惯性力沿x-x方向的分力总是相互抵消，而沿y-y方向的分力总是相互迭加，因此就形成了沿y-y单一方向的激振力，依靠这个力驱动筛箱作直线往复振动。由图 2-1 可看出，当双不平衡重运转到（1）和（3）的位置时，它们所产生的离心惯性力完全迭加，激振力最大；转到（2）和（4）的位置时，它们的离心惯性力完全抵消，激振力为零。图2-2是双电机拖动双轴振动筛的简化图。两组不平衡重的质量集中在m1和m2点上，分别以半径r1和r2绕O1和O2旋转
28、。整个筛子的质量集中在m点，并支撑在K1和K2两组弹簧上。取直角坐标x轴通过O1和O2.。假设由于某种原因，不平衡重落后于一个相位角，即的离心力F1与y轴的夹角为，而2的离心力F2和与y轴的夹角为，并且。由于 、所以 因为 故 、图2-2双电机拖动双轴振动筛简化图其中，、分别为及在轴上的投影，、分别为及在的投影。 令 而与合成于点，其向量为： 即为实现使两个不平衡重互相随直至达到步同步正常旋转的力。根据力的平移原理，将图2-2中作用于点的力移至筛箱的重心处。也就是说，在点加两个大小等于、方向互相相反的力，这时，整个力系（不包括两个不平衡重可以抵消和叠加的那部分）可视为作用于点的一个力和一个力偶
29、，它们被支撑弹簧的反力所平衡。筛箱重心在力和力偶的作用下，克服支撑弹簧反力而沿着受力的方向使筛体发生移动和绕点发生摆动。两不平衡重的旋转中心和也将随筛箱的移动和摆动移至和旋转，其离心力为和。、与轴的夹角分别为和。在中，为该三角形的外角，因此 （因） （1-1）故 同样 为的外角则 （因） （1-2）故 令 （1-3） （1-4）将式（1-1）和式（1-2）代入式（1-4），得：根据上式，不难看出：即两个不平衡的相位差在力的作用下由减小到。用同样的道理可以证明：两个偏心轴再经多次的旋转，将使其相位角越来越小，直到为零，即重新实现了反向同步旋转。从上面的分析可以看到，双电机拖动的直线振动筛之所以能
30、够实现同步旋转，关键在于两组不平衡的自动调整。但是，如果双轴的磨擦阻力相差过大，自动追随同步就可能难能可以实现。为了使双轴能同步运转，所用的异步电动机型号尽可能一致。双电机拖动的直线振动筛，其传动装置有两种形式：一种是电机经过三角皮带轮从筛 箱的两侧分别带动两根主轴；另一种是两台电动机经柔性联轴器或万向联轴器从筛箱两侧或一侧直接带动两主轴。采用这些联轴器的原因是当筛箱产生振动时，仍能够正常地传递扭矩。我国选煤厂使用的振动筛除上述系列下，还有一些其他型号。例如：圆振动筛有WK型和波半进口仿制成SXG1型；直线振动筛有WP型和波兰进口仿制成ZZS型；QDG型振动筛（又称琴弦筛）则是一种适合于大水分
31、、细粒煤分级的一种高效转型振动筛。我国煤用振动筛，型号用汉语拼音字母来表示。按JB、Z14579规定如下：考虑到双电机拖动直线振动筛的优点，在此设计中采用双电机拖动的直线振动筛。2.2物料在筛面上的运动分析物料在筛面上的运动状态与筛子的工作参数有密切关系。对于直线振动筛，物料运动平均速度v可按下式计算：式中： 角速度，rad/s； 倾角对平均速度的影响系数，取=1； 物料厚度影响系数，取=0.7； 物料形状影响系数，取=0.9； 滑行运动影响系数，取=1； 振动方向，。则 筛面上的碎散物料是由大小不同的颗粒组成的。在这些物料中，只有最下层的物料与筛面直接接触，受筛面运动的直接影响，其他部分只是
32、间接地受筛面运动的影响。由于颗粒之间杂乱无章地堆叠，使它们的运动相互干扰，因此，物料在筛面上的运动情况很复杂。为了找出筛子工作参数与物料运动状态的一些关系，不得不作一些简化，研究单个颗粒在筛面上的运动，这种理想化的分析方法可以提供一些有用的近似结果，如图2-3所示。在直线振动筛中，筛箱是沿抛射角作简谐运动。处在筛面上的物料，也随同筛面作简谐运动。如果取其中的一个颗粒为例，则作用在颗粒上的力除了颗粒本身的重力以外，还受到筛面运动时所给予的惯性力P。惯性力的方向与筛面运动的方向相同。图23直线振动筛颗粒受力图当筛子工作时，颗粒脱离筛面被抛起的条件是：式中：颗粒所受的惯性力；颗粒质量；抛射角，直线振
33、动筛一般为；筛面倾角，对于作直线运动的筛子，一般是水平安装，倾角为零。根据直线振动筛的动力学因素分析，筛子工作时筛箱的最大加速度为。由于假设颗粒的加速度与筛箱相同，所以颗粒所受的最大惯性力应为。最大加速度为 将此式代入上式，可得或式中，筛箱的振幅，m 筛子激振器不平衡重的回转速度，rad/s；重力加速度，m/s2。令定义为筛分机的抛射强度，它是直线振动筛的一个重要特征参数。从上式可见，抛射强度就是颗粒所受惯性力以后在垂直于筛面方向上的分加速度与颗粒在此方向上的重力加速度分量之比。显然，筛箱的加速度和抛射角越大，抛射强度也就越大。根据上述分析，1时，颗粒不可能脱离筛面，只能沿着筛面向前移动。当1
34、时，颗粒能够脱离筛面，作跳跃运动。所以就是颗粒脱离筛面的极限条件。可以想像，抛射强度越大，颗粒所受的惯性力也越大，抛射的也越高。这样，有得于物料的透筛。但是，当增大时，颗粒跳动一次所需的时间也越长。显然，从充分发挥筛子的工作效率来看，跳动所需的时间过长也是不利的。颗粒跳动一次的时间不超过筛面振动一次的时间，才能充分利用筛面每次振动的作用，所以，的另一个极限条件就是使颗粒跳动一次的时间筛面振动一次的时间，这是的上限。图24筛面和颗粒的运动状态图24表示筛面和颗粒运动状态。图中，横坐标是筛面运动的时间，纵坐标是筛面和颗粒运动的高度。从图中可见，颗粒开始与筛面一起运动，这时候，颗粒和筛子运动的速度和
35、加速度是一样的。但是，到了脱离点，当颗粒所受的惯性力大于本身的重力时，颗粒就要脱离筛面，作抛射运动，筛面的行程则在激振器的作用下，仍然按正弦曲线运动。到了落回点，颗粒重新与筛面相遇，并再与筛面一起运动。如果以表示筛面振动的一次的时间，则：根据上式，在脱离点的瞬间，筛面的速度和加速度分别为：筛面上的颗粒同样与获得上述的速度和加速度。在脱离点，颗粒的加速度法向分量应等于本身的重力加速度的法向分量，即： 由式： 由于在脱离点的瞬间筛面的加速度和颗粒的加速度相等，即，则或按图25，当颗粒以作抛射运动时，其抛物线的轨迹方程式应为：倾斜筛面的直线方程为：消去y,得两曲线的交点：图25颗粒的运动轨迹颗粒从抛
36、起至落在筛面上的时间为： 若筛面振动一次的时间为T，则。由于颗粒跳动一次的时间最大不应超过筛面振动一次的时间，即：将代入上式，两边平方，得：或亦即 所以，是抛射强度的另一个极限，在这种情况下，颗粒跳动一次的时间恰好等于筛面振动一次时间。因此，除了个别情况，颗粒需要较大的抛射力以外一般，不宜超过3.3。2.3动力学因素的分析双轴振动筛的筛箱用弹簧悬挂在机架上，借激振器的惯性力使筛箱作直线运动。筛箱的振幅取决于筛箱的质量、激振器的不平衡重的质量和弹簧刚度等动力学因素。从振动系统来说，双轴振动筛是线性振动系统。图26（a）为直线振动筛的简化图。筛子的激振力P作用在抛射方向y-y上，与筛呈角。激振力、
37、弹簧的合力均通过筛子重心。为使分析简化，假设弹簧力的方向亦在抛射，上（由于在筛子正常工作中，弹簧力与其他动力相比，相对较小，所以上述假设影响不大）。根据这些假定，可以把直线振动筛的振动系统绘成计算草图见图26（b）。在直线振动筛工作中，筛子受4种力的作用：（1）筛箱运动的惯性力（筛箱及激振器质量与加速度的乘积），即；（2）阻尼力（由弹簧的内阻力和一般的阻力形成，其大小与筛箱运动速度成正比），即；（3）弹簧恢复力（弹簧刚度与位移的乘积），即；（4）激振器产生的激振力，即。在振动筛中，为了保持动力平衡，必须满足的条件是:惯性力阻尼力弹簧恢复力激振力0图26双轴振动筛的振动系统（a）、(b)在振动筛
38、工作中，阻尼力相对很小，可以忽略不计。根据上述平衡条件，可以列出筛子工作时的微分方程：式中筛箱质量，kg; 激振器不平衡重的质量，kg; 弹簧刚度，N/m; P激振器的最大激振力，N，微分方程的特解是：（21）上式的常数A反映了筛箱在振动过程中离平衡位置的最大距离，实际上就是振幅。将上式的数值代入，经整理后可得：（22）上式表示了直线振动筛的振幅和各动力学因素之间的关系。下面根据这个关系对振动筛的振动特性作一些分析：（1）筛子的振幅和频率的关系当筛子的质量、弹簧刚度k、不平衡重的质量的回转半径r一定时，利用式（22）的关系，可以绘制直线振动筛的振动曲线（见图27），从图中可见，如果加大筛子的频
39、率，振幅随着增加，当频率达到一定程度，振幅趋于无限大，继续增加振动频率，则振幅急剧下降，到了频率足够大时，虽然继续增加频率，但振幅变化不大，并趋向稳定。从公式（22）中可以看到，只有时，振幅A才可以趋于无限大，这时的振动频率，称为筛子的自振频率，即：（23）则 换句话说，当筛子的工作频率等于其自振频率时，筛子的振幅为无限大，这种工作制度称为共振。实际上，由于筛子工作中有阻尼存在，所以振幅不会增到无限大，只是增加到一定的大小。式（23）表明，筛子的自振频率与弹簧刚度k、筛箱及不平衡重的质量总和有关，采用刚度不同的弹簧，筛子的振频率就不同。弹簧刚度越大，筛子的睚振频率也越高。（2）直线振动筛的工作
40、频率从双轴振动筛的振动曲线来看，它的工作频率可能在三种区域中。当工作低于筛子的自振时，筛子的工作处在图27曲线的左端，这是振幅不稳定的区域，工作条件稍一变化，筛子的振幅就可能随着产生显著的变化。所以如果工作定在这个工作区域中，对筛子的工作是不利的。图27筛子的振动曲线当工作频率等于筛子的自振频率，即处于共振时，工作点位于曲线的最高点，工作条件稍微变化，筛子的振幅也会立刻大幅度地降低，所以这个工作区域也是不利的。当工作大于筛子自振频率，并且远离共振点时，筛子是在曲线的平滑段工作，此时虽然工作条件改变，振幅变化却不大，所以，筛子工作频率定在这个区域内可以得到稳定的振幅。因此，直线振动筛是在工作频率
41、远大于筛子自振筛自振频率的条件下工作的。不过，采用上述工作条件，在筛子正常工作时可以得到稳定的振幅，但是，当筛子启动时，由于工作频率从零开始，在达到工作频率以前，要通过共振点，这时候，振幅会骤然增加；当筛子停止时，工作频率降低到零，也同样出现通过共振点的问题。这对筛子的结构是很不利的，严重时会使筛子损坏。（3）弹簧刚度对筛子工作的影响弹簧刚度的大小影响振动筛工作频率所处的区域。因为筛子的工作频率影响筛分效果，所以它主要根据物料在筛面上的运动状态而定。但是，从上面的分析可知，筛子的自振频率又取决于所采用的弹簧刚度。因此，如果筛子的工作已定，则所采用的弹簧刚度不同筛子工作频率所处的区域也就不同，这
42、样就会影响筛子振幅的稳定性。这个情况可以从图28中的两条曲线，图28不同弹簧刚度的振动曲线则是采用弹簧刚度为时的曲线，两者振频率有明显的不同。如果筛子的工作频率已根据工艺要求确定了，则采用弹簧刚度为时，工作频率处在振幅稳定的区域（远离共振点），若采用弹簧刚度为时，工作频率则处在振幅不稳定的区域（靠近振点），这样。就使筛子振幅容易产生波动。因此，确定筛子所用的弹簧刚度时，应该使工作频率处在振动曲线的平滑段（远离共振点）。3 振动筛的结构形式按照设计任务的要求： 给料量主要用于准备筛分，并且采用湿法筛分，入料粒度。其结构如图3-1所示。 图 3-1 振动筛的构1-出料口；2-筛面；3-横梁；4-侧
43、板；5-减震装置；6-肋板；7-激振器；8-轮胎联轴器；9-电动机3.1 筛面尺寸的确定一般来说，对一定的物料和筛子，生产率主要取决于筛面宽度，筛分效率则取决于筛面长度。筛面越长，物料在筛上的停留时间就越长，筛分效率也就越高。筛分效率与筛分图32筛分效率与筛分时间的关系时间（或筛面长度）的关系如图32所示。筛分初始，筛分效率增加很快，因为此时有大量“易筛粒”；之后，由于剩余的细颗粒中“难筛粒”含量相对增多，筛分效率随时间增加而逐渐减缓，因此，筛分时间过长是不合理的。筛面倾角一定时，要增加筛分时间，只有增加筛面长度，而筛面过长，既浪费厂房空间又使筛子结构笨重。筛面宽度必须与筛面长度保持一定的比例关系，这除了受筛框结构的限制外，还因为当筛子负荷一定时，如果筛面宽度小而长度很大，筛面上物料层就厚，物料中的细粒就难以接近筛面和透过筛孔；反之，如果筛面计划调节很大而长度小，物料层厚度固然减小，但由于颗粒在筛