_F系列复合振动筛技术研究与工业应用

日期：2020-10-21 浏览：424

★ 科技与工程 ★

Ｆ系列复合振动筛技术研究与工业应用

赵环帅１尹德夺２

（１．中国冶金矿山细粒筛分机械工程技术研究中心，河北省唐山市，０６３０２０；

２．唐山杰斯德科技有限公司，河北省唐山市，０６３０２０）

摘要为了解决粉体物料的筛分和分级的技术难题，提出了Ｆ系列复合振动筛研制的总体思路，介绍了Ｆ系列复合振动筛的技术方案、技术优势及主要创新点，并进行了动力学分析。实际应用效果表明，Ｆ系列复合振动筛筛分效率较高、处理量较大，能够减少生产设备占地面积，节省工业用地，具有广泛的推广与应用价值。关键词物料筛分复合振动筛动力学分析技术优势中图分类号ＴＤ４５２文献标识码Ａ

引用格式：赵环帅，尹德夺．Ｆ系列复合振动筛技术研究与工业应用［Ｊ］．中国煤炭，２０１９，４５（８）：９１－９５，１１０．

细粒物料筛分分级是现代矿业物料生产加工的普遍需求，在黑色金属选矿领域，随着矿产资源的大规模持续开采利用，粗粒嵌布、易磨易选的铁矿石资源已不能满足日益增长的市场需求，而细粒嵌布、难磨难选矿石的开采利用比重日趋增大则对选矿技术和设备提出了更高的要求。同时在煤炭洗选、玻璃陶瓷、化工化肥等各行业的细粒物料的筛分分级作业中，对设备筛分分级精度、筛分效率和处理量等方面也都提出了更高的要求。国内其它各类筛分设备，有尼龙筛片固定筛、弧形筛、直线筛、电磁筛、高频振动细筛等，一般在筛分效率和处理量上各显不足。国外高频细筛（重叠式高频细筛）是振动电机驱动的整机振动式细筛，有直线振动和圆运动振动，属于传统振动模式，国内已有应用，但价格十分昂贵，且效果褒贬不一。因此，市场迫切需要寻求性能更优越的细粒物料筛分、分级、脱水处理技术和设备。

１总体思路

细粒筛分设备在各行业粒度分级作业方式有干法和湿法筛分两类，常用筛孔尺寸为：冶金选矿行业磨后分级为０．０５６～１ｍｍ，建材的矸石制砖、石英砂制玻璃、化工制碱分级为１～４ｍｍ，选煤末煤分级为３～１３ｍｍ，物料脱水作业有尾矿脱

水、煤泥脱水、石英砂脱水等，常用筛孔尺寸为０．３～１ｍｍ。细粒物料筛分分级和脱水作业中，筛Ｆ系列复合振动筛技术研究与工业应用９１网易堵现象直接造成作业率低以及能耗高等弊端。在多年研究细粒物料筛分分级技术和设备经验基础上，把新颖的结构特征、传统的振动理论和传动方式进行有机结合，研发一种新型复合振动筛分机械系列产品，筛机设计为双振动源驱动，既设置有振动电机组，又设置有电磁激振器。振动电机驱动筛箱或筛箱单元组合使筛网产生直线振动，电磁激振器驱动传动系统和振动系统形成敲击振网振动。在两者共同作用下，筛网上的物料层同时参与相对筛面有一定抛射角的机械直线振动和垂直于筛面的高频电磁振动。物料在复合振动作用下，不仅具有良好的向前抛掷输送能力，而且可获得更高的透筛率，其结果是筛机单位面积处理能力和筛分效率显著提高。筛机的筛箱有单层和叠层（筛箱单元组合）并联两种布置方式，筛箱倾斜安装，可根据所处理物料的性质调节筛面倾角。配置ＰＬＣ和现场触摸屏（ＨＭＩ）设计的多功能及远程控制系统，应用互联网通讯技术，基于标准ＴＣＰ／ＩＰ工业以太网协议，通过单模光纤通讯传输，实现远程计算机对多台筛机群组的工作参数集中控制和管理，包括设备振动振幅调整、瞬时强振振幅和时间间隔调整、筛网使用累计自动计时、筛网过期更换提示、实时电路故障报警、筛机工作和故障历史查询等多项功能，具有高抗干扰能力和可靠性，能在恶劣环境下长期稳定运行。

２技术方案

２．１工作原理

（１）筛机的直线振动模型为单自由度受迫振动，参振质体是筛箱或筛箱单元组合部件，复合振动筛中筛箱通过两次减振置于基础上，２台振动电机构成一对振动电机组，与筛箱刚性联接。振动电机组输出的激振力合力为直线振动系统提供激振力，激振力的大小按照工作振幅、振动频率、参振质量等参数需求设计。振动方向角等于激振力合力方向与筛面的夹角，即振动电机安装平面与筛面夹角的余角，振动频率取决于振动电机转速。设计验算直线振动频率与筛机固有频率之比为ｚ＝４～６，工作点为远超共振状态。直线振动为物料筛分和输送提供主要动力，直线振动的最大振幅、频率、振动方向角、筛箱安装倾角等重要参数均可根据用户的工艺要求作为筛机设计的输入参数。

（２）电磁振动由电磁激振器提供激振力，驱动传动装置带动振动机构实现筛网振动，电磁振动的振动强度设计验算为６．５～８．０。由电磁驱动的筛网高频振动除起到促进物料透筛的作用外，特有的电磁高强瞬振功能具有清理筛网以及防止网孔堵塞作用。电磁振动系统工作点处于近共振状态，故以较小能耗即能达到所需的工作振动参数需求，从而实现高效节能的目的。电磁激振器及振动系统原理。

电磁激振器是电磁振动的核心部件。电磁振动由电磁激振器驱动振动系统，使振动系统中振动帽产生振动，从而使托在振动帽上的筛网产生振动，筛框基本不动。振动系统处于近共振状态工作，用较小的动力即达到所需的工作参数。筛面振动强度为８～１０倍重力加速度，是一般振动筛振动强度的２～３倍。每组激振器功耗小，Ｍａ型激振器有功功率仅为１５０Ｗ，Ｍｃ型激振器有功功率为４００Ｗ。筛箱两侧板处有单个激振器或若干组激振器，每组激振器带动一组或多组振动系统，激振器将激振力传输至振动杆，由振动杆带动振动轴，最后传至振动帽，由振动帽激振筛网，使筛面产生高频振动，筛面振动参数由控制柜控制，每组激振器单独调节，以满足筛面不同部位振动要求。激振器具有瞬间强振功能，以便随时清理筛网，减少网孔堵塞。

２．２结构特点

Ｆ系列复合振动筛主要由机架、筛箱单元组９２中国煤炭第４５卷第８期２０１９年８月合、筛上筛下收料槽、弹性装置（剪切弹簧）、底座、检修台、给料箱、电控柜、振动电机组组成，

２．２．１筛箱及筛箱单元组合

筛箱单元组合由单层或多层筛箱、振动电机组、连接梁等部件组成。若干个筛箱通过连接梁用紧固件实现刚性连接，筛面与水平面成适当倾角以便于物料的流动。筛箱间距既要便于观察筛面物料情况、更换筛网等操作，又要减小占地面积和空间高度。振动电机组安装在上层筛箱上。筛箱单元组合部件具有刚度高、工艺性好、结构简单、紧凑、重量轻等特点。单层筛箱由筛框、振动电机组、电机振动梁等部件组成，筛箱设计有单通道和双通道形式，筛面分单层或双层形式，双层筛面筛机的上层筛面由不锈钢焊接筛网焊接制成，主要起粗粒物料的隔粗、保护筛网、一机能出多种产品的作用。振动电机组安装在电机振动梁上，电机振动梁是筛箱的重要部件，其结构参数经过理论计算和大量的试验而得，复振筛与电磁筛相比主要优势在于处理能力加大，适用范围广。

筛箱主要包括筛框、振动电机组、筛网、电磁激振器、振动系统等部件。根据用户对设备耐磨、防腐能力的需求和成本的考虑，可以选择筛箱表面喷涂油漆或喷涂聚氨酯处理，后者具有更高的耐磨、防腐能力。

筛网由工作网和下方的托网组成。根据用户对筛网使用寿命周期和投资成本的考虑，工作网可以选择不锈钢细丝编织复合网或聚氨酯条缝式柔性筛网，两种筛网具有良好的互换性。聚氨酯柔性筛网耐磨性强、使用寿命长达６个月左右，价格相对较高；不锈钢丝编织复合网由两层不同孔径的筛网复合而成，质量较轻且价格较低，此种筛网开孔率高达３３％左右，筛分效率高达７０％～７５％。与振动帽直接接触的为钢丝绳芯聚氨酯网，称为托网。其主要作用是传递和均布激振力，保护工作网，并提高工作网的刚度。筛箱中托网和工作网的张紧机构有横向和纵向两种形式，特别设计的快速装卸张紧机构使更换筛网作业更为轻松和便捷。对于特殊要求的双层筛面筛箱，其上层不锈钢楔形丝焊接筛网可起隔粗作用，保护下层工作网，延长工作网使用寿命，同时可减轻工作网的负荷，提高单机处理量和筛分效率。

２．２．２弹性系统

弹性系统由若干个橡胶弹簧组成。把筛箱或筛箱单元组合弹性支撑在机架上，缓冲筛箱或筛箱单元组合工作时对地基的动载荷，尤其是在启动和停车过程中通过共振区时形成的共振动载荷，减振系数达９０％以上。充分利用橡胶弹簧各方向刚度不同的特性，使弹性系统在有效减轻对地基动载荷的同时，又能有效抑制筛箱或筛箱单元组合的横向振动。单层复振筛经两次减振弹簧减振，一次减振弹簧置于机架上，筛箱或筛箱单元组合放置在一次减振弹簧上，保持减振弹簧的垂直性，否则将影响筛机的振动平稳性；二次减振弹簧放置于地面与机架之间，主要消弱对地面的冲击载荷。