振动筛

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1 绪论

1.1 课程研究背景

近年来，随着科技水平的提高，人们对商品的需求也越来越精细，质量越来越高，振动筛的技术在制造业上也有更高的要求，同时随着国民经济的发展，筛分技术和设备在各行各业中的应用越来越广泛，但是在振动筛的技术研究西方国家如美国德国等比我国早几十年，为了满足振动筛在国民经济中的各行业中高速发展，加快振动筛的发展进度是非常必要的，我们对安徽钱营孜煤矿的振动筛设备参观实习后，对此进行了研究探讨并做出了详细的设计方案。

1.2 振动筛的发展史

用筛分机把碎散物料筛分成不同的颗粒，已经有悠久的历史。从英国煤炭工业的文献记载，在1589年提到煤的筛分，并随着英国在煤炭工业使用第一以台固定筛以来，世界上先后出现过圆筒筛、摇动筛、滚轴筛、振动筛等筛分设备。为了向市场提供各种颗粒的商品煤，广泛的对煤进行筛分，是到19世纪下半年才盛行起来。

建国50多年来，我国的筛分设备走过了一个从无到有、从小到大、从落后到先进的发展过程，前后经历了测绘仿制、自行研制和引进提高三个阶段。

（1）测绘仿制阶段

仿制了波兰的WK-15圆振动筛等筛分机械，为我国筛分机械的发展奠定了坚实的基础，并培养了一大批技术人才。

（2）自行研制阶段

研制了一批性能良好的新型筛分设备，有15m2、30m2共振筛及系列，等厚、概率筛系列，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，但是他们的研制成功基本上满足了国内的需求，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。 （3）提高阶段

改革开放以后，我国筛分机的发展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、自同步重型等厚筛系列、螺旋三段筛的研制。

固定筛是古老的筛分机。当时，有的固定筛用若干木条构成，也叫棒筛，后来出现了有传动机构的棒条筛，这就是沿用至今的辊轴筛，为了满足刚也生产的需要，圆筒筛，摇动筛和振动筛也先后问世。

与固定筛相比，虽然辊轴筛，圆筒筛和摇动筛的工作效率有很大改善，而且仍不失为结构简单和工作可靠，但是却不能满足生产发展的需要，因此，早在60年代，这种筛子在我国开始逐步淘汰，固定筛不消耗动力和非常简单可靠的结构，仍具有很强的生命力，目前仍大量用于初步筛分。

至今，许多行业筛分作业成了重要的生产环节，对筛分设备的要求也越来越高。要求筛分机械不但具有结构简单、制造容易、安装维修方便等良好的机械性能，而且还要求它有更大的生产能力，更高的筛分效率和脱水、脱介、脱泥的效果以及更低的动力消耗。因

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此，在目前煤用筛分机中，由于滚轴筛、圆筒筛和摇动筛性能较差，使用上受到限制便逐渐被工艺效果更好，结构简单和维修方便的振动筛所替代。

1.2.1 振动机械的组成

振动机械通常由三部分组成 （1）激振器

用以生产周期变化的激振力，使工作机体产生持续的振动，常用的激振器有惯性式激振器、弹性连杆式激振器、电磁式激振器，液压式和气动式激振器以及凸轮式激振器等。

（2）工作机体或平衡机体

工作机体完成工艺过程、平衡架、平衡惯性力，起保护作用。如：输送槽、箱体、台面、平衡架体等，为完成各种工艺过程，它们通常做周期性运动。

（3）弹性元件（弹簧） 弹性元件包括隔振弹簧（其作用是支撑振动质体，使机体实现所需要的振动，并减小传给地基或结构架的动载荷）、主振弹簧（即共振弹簧或称蓄能弹簧）和连杆弹簧（传递激振力等）。

1.2.2 振动机械的特点

振动机械同其它类型机械相比：优点是结构简单、制造容易、重量较轻、成本较低、能耗少、安装方便、维修容易等。缺点是传给地基的振动较大，零部件工作寿命短、噪音较大，并且有些振动机械还存在着振幅不够稳定、调整复杂等。

1.2.3 振动机械的用途

物料的输送，物料的筛分、脱水、冷却和干燥，物料的粉磨、物件的清理，松散物料的成型或紧实，仪器、机器及其它零部件的测试等等。

1.2.4 振动筛的分类

筛分机械被广泛用于许多工业部门，种类繁多，一般按筛面的结构形式和运动形式，将其分为以下几种类型。 （1） 固定筛

固定筛是最简单，也是最古老也是一种最简单的筛分机械，由许多平行排列的钢棒用横杆连在一起构成筛面，筛面按一定倾角放置、固定不动。根据筛缝大小，筛面可采用圆钢、方钢、钢轨或T形断面的型钢。物料由倾斜筛面的上方给入，靠自重由上而下沿筛面下滑，并进行筛分。

安装固定棒筛时，要把筛面的倾斜角度找好，因为角度过小，筛上物料不能自行滑落；角度过大，将使筛分效率降低。筛分原煤时，如用输送机直接给料，可取25?~35?的倾角；如给料速度不大，可采用35?~40?。合适的倾角与煤的粒度及水分有关。粉煤多或煤的水分高时，倾角可适当加大些。

固定筛的优点是构造简单，寿命长，不需要动力，坚固可靠，设备成本和使用成本低，但是，它的缺点是单位面积处理能力低，筛分效率低，而且安装时要求比较大的落差。所以这种筛子一般只用于分级粒度≥50mm时的筛分。

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（2）辊轴筛

辊轴筛的筛面由许多根垂直筛上料的辊轴排列而成，各辊轴用电机通过链传动或齿轮传动带动而同向旋转，安装在辊轴上的是星轮对物料颠簸和输送，生产能力和筛分效率比固定筛高。

辊轴筛结构坚固、工作可靠、运转平稳，但结构复杂、笨重，生产能力和筛分效率低。辊轴筛适用于入料粒度比较大时的原煤预先筛分。 （3） 滚筒筛

滚筒筛的筛面为圆柱面或圆锥面筛筒，沿筛筒的对称轴线装有转轴，当传动装置带动转轴转动时，筛筒也随之回转。圆锥面筛筒水平安装，物料由筛筒小端给入，并随筛筒旋转被带起，当达到一定高度时，因受重力作用自落下，如此不断起落运动，使细粒透筛，粗粒则逐渐被运送到筛筒大端排出。

滚筒筛运转平稳可靠，但生产能力低、筛孔易堵塞、筛分效率低，可用于粗、中粒物料的筛分。 （4） 摇动筛

摇动筛的筛分工作面是一个带平面的矩形筛箱，筛箱利用吊杆吊挂在机架上，利用偏心连杆机构使筛箱作往复摆动。为使筛面上的颗粒能够向前运动，常常把筛面安装成倾斜的。吊杆与筛箱成一定角度，筛面在向前运动的同时，就会稍微向上抬高一些，物料则被抛起并落在筛面上的靠前位置，即向前跳动一次。筛箱不断摇动，物料不断缶前跳动。

摇动筛在老选煤厂中还有应用，除了倾斜弹性支杆摇动筛、弹性吊杆摇动筛外，还有快速摇动筛。徭动筛的优点是筛箱的摇动幅度不因给料量的变化而变化，即运动稳定，缺点是生产率和效率较低，因此在新设计的选煤厂中已不再被选用。

（5）弧形筛

弧形筛是一种具有一定曲率半径和包角的固定条缝筛，在选煤工艺中用于脱水、脱介、脱泥。它的优点是结构简单，不需动力，处理能力和筛分效率都较固定平面条缝筛高，在某些情况下甚至比振动筛的单位处理能力也大很多。但其主要缺点是筛上产物的水分较高。

在选煤厂弧形筛主要用地细粒煤和煤泥的预先脱水、脱泥和脱介。由于弧形筛的泄水能力很大，故选煤厂亦将其用在脱水筛之前作为预先脱水的设备。 （6）振动筛

振动筛是目前许多工业部门应用最广泛的筛分机械。在选煤厂的筛分、脱水、脱泥、脱介等到生产环节，基本上都是振动筛在工作。

振动筛按产生振动方法不同(即激振器产生激振力的原理不同)可分为偏心振动筛(也叫半振动筛)、惯性振动筛和电磁振动筛三种。由于惯性振动筛结构简单，工作性能好，发展很快，结构日趋完善，性能越来越好。

惯性振动筛按振动轨迹不同可分为圆振动筛和直线振动筛。 圆振动筛是选煤厂使用较多的一种筛分机。这种筛子和其他筛分机械比较，结构简单、造价低廉，维修工作量少，我国用于筛分粗粒级的物粒，在选煤厂中主要用于选前块煤的准备筛分，也可用在对煤炭的一般分级筛分作业上。

圆振动筛按使用激振器的个数分为单轴圆振动筛和双轴圆振动筛。单轴圆振动筛按激振器方式双可分为偏心式圆振动筛、简单惯性式圆振动筛和自定中心式圆振动筛。其中偏

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心式圆振动筛逐渐被淘汰，简单惯生式圆振动筛只有少数厂家有，应用最多的是自定中心式圆振动筛。

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。

1.3 振动筛的工作原理和特点

将颗粒大小不同的碎散物料群，多次通过均匀布孔的单层或多层筛面，分成若干不同级别的过程成为筛分。理论上大于筛孔的颗粒留在筛面上，称为该筛面的筛上物，小于筛孔的颗粒透过筛孔，称为筛面得筛下物。

碎散物料的筛分过程，可以看作由两个阶段组成：一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面；二是细颗粒透过筛孔。要想完成上述两个过程，必须具备最基本的条件，就是物料和筛面之间要存在相对运动。为此，筛箱应具有适当的运动的特征：一方面使筛面上的物料层成为松散状态；另一方面，使堵在筛孔的粗颗粒闪开，保持细颗粒透筛之路畅通。

实际筛分的过程是：颗粒的粒度大小不同，粗细混杂的碎散物料进入筛面后，只有一部分颗粒和筛面接触，而在接触筛面的这部分物料中，不全是小于筛孔的细粒，大部分小于筛孔尺寸的颗粒分布在料层的各部。由于筛箱的振动，筛上物料层被松散，是大颗粒本来就存在的间隙被进一步扩大，小颗粒穿过间隙转移到下层或运输机上。由于小颗粒的间隙大颗粒并不能穿过，因此大颗粒在运动中位置不断升高。于是原来杂乱无章排列的颗粒群发生了分离，即按颗粒的大小进行了分层，形成了小颗粒在下，粗颗粒在上的排列规则。到达筛面的细颗粒，小于筛孔的透过筛子，最终实现了粗细颗粒分离，完成筛分过程。然而，充分的分离是没有的，在筛分时，一般都有一部分筛下物留在筛上物中。

细颗粒透筛时，虽然颗粒都小于筛孔，但它们透筛的难易程度不同，和筛孔相比，颗粒越易，和筛孔尺寸相近的颗粒，透筛就较难，透过筛面下层的颗粒间隙就更难。

振动筛一般分为三大类为圆运动振动筛，直线运动振动筛和共振动筛。

1.4 影响筛分过程的因素

筛分过程进行的好坏，或说筛分效率如何，实际上是与很多因素有关，但归纳起来有三个方面：物料的性质；筛分设备的性能；操作和管理。

1、物料性质对筛分过程的影响

对筛分过程有影响的物料性质有：粒度特性、含水量、含泥量、颗粒形成和密度等。 (1) 粒度组成的影响