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振動篩
來源:互聯網

振動篩(vibrating screen)是利用振子激振所產生的往復旋型振動而工作的,是一種利用振動來篩選礦石等材料的機械設備。主要是利用振動的多孔篩面,將粒徑大小不同的物料按粒度進行分級。它一般安裝在給料機、皮帶機等設備的下邊,給料機或皮帶機應均勻地供料。

在16世紀, 英國首先開始了篩分機械的研究, 并誕生世界第一臺用于煤炭工業的固定篩。到了18世紀歐洲工業革命時期, 篩分機械發展迅速。在19世紀初, 一些礦山企業開始使用圓筒篩、搖動篩, 有的地方出現一些簡單的振動篩分機械。在20世紀50年代已經開始了對高頻振動篩的研究和開發。20世紀70年代末到80年代,中國冶金和煤炭系統不斷從美國、德國日本等國家引進先進的振動篩產品。20世紀80年代初90年代末,中國應用典型的振動篩主要是YA、YK系列圓振動篩和ZKX系列直線振動篩。

振動篩可分為圓運動軌跡振動篩(圓振動篩)、直線運動軌跡振動篩(直線振動篩)。按是否接近或者遠離共振頻率又分為共振篩和慣性篩;按激振力的不同可以將振動篩分為偏心式振動篩、慣性式振動篩和電磁式振動篩。廣泛應用在化工、食品、醫藥、冶金、建材等行業領域。它的主要作用就是過濾雜質、粒度分級。

發展歷程

在16世紀, 英國首先開始了篩分機械的研究, 并誕生世界第一臺用于煤炭工業的固定篩。到了18世紀歐洲工業革命時期, 篩分機械發展迅速。在19世紀初, 一些礦山企業開始使用圓筒篩、搖動篩, 有的地方出現一些簡單的振動篩分機械。在20世紀50年代已經開始了對高頻振動篩的研究和開發,主要用于篩分物料粒徑小于 0.5mm 的篩分物。

20世紀70年代末到80年代,中國冶金和煤炭系統不斷從美國、德國日本等國家引進先進的振動篩產品。80年代,鞍山礦山機械廠將從美國RS公司引進的篩機制造技術轉化為國產的YA系列圓振動篩和ZKX系列直線振動篩,又在1996年引進了德國KHD公司USK系列圓振動篩和USL系列直線振動篩的改進型產品的制造技術,其中USL直線振動篩寬度可達4.5m,這表明中國中、大型振動篩制造技術有了很大的提高。20世紀80年代初90年代末,中國應用典型的振動篩主要是YA、YK系列圓振動篩和ZKX系列直線振動篩。

工作原理

利用振子激振所產生往復運動使篩面上的物料上下和向前方向運動,同時篩面可以呈一定轉軸傾角強化運動,由于不同粒度物料運動差而產生分層,進而強化細顆粒的透篩。

圓振動篩的工作原理如下圖所示。當激振器上兩組偏心塊m1、m2同時沿順時針方向轉動時,由于兩組偏心塊質量以及偏心距都相等,所以它們所受離心力大小相等,并且轉動方向相同。在各瞬時位置,兩組偏心塊產生的離心力在各個方向總是相互疊加,使得篩箱沿激振力的方向作周期性往復振動。物料在篩面上的運動軌跡為圓形或近似圓形,從而實現圓振動篩的篩分過程。

直線振動篩工作原理如下圖所示。激振器上兩組偏心塊同步反向旋轉,在各瞬時位置,兩組偏心塊產生的離心力沿篩箱振動方向(Y方向)的分力總是相互疊加,其徑向(X方向)離心力的分力總是互相抵消,從而形成單一方向的激振力,使得篩箱做周期性往復直線運動。物料在篩面上被不斷上拋,從而完成物料的脫水、脫介過程。

基本構造

振動篩同所有振動機械一樣,由激振器、工作體(篩箱)、彈性元件(支承或吊掛裝置)3個主要部分組成。

激振器

激振器的功能是產生激振力。由于產生激振力的方法不同,激振器可分為機械式(包括連桿式和慣性式)、電磁式、液壓和氣動式等。現代振動篩多用慣性式激振器,電振篩和電磁振動給煤機等采用電磁式激振器。

工作體

工作體是做周期性運動的工作部分。振動篩的篩箱就是工作體。另外,電振給料機的輸送槽也是工作體。

彈性元件

彈性元件包括主振彈簧和隔振彈簧。主振彈簧是使工作體做周期運動并用來調整工作點的彈簧,隔振彈簧是用來減少傳遞到基礎或構架上的動載荷的彈簧。

振動篩的吊掛或支撐裝置中的彈簧,既起主振作用,也起隔振作用。

基本分類

振動篩的種類繁多,按照其篩箱的運動軌跡類型進行劃分,可分為圓運動軌跡振動篩(圓振動篩)、直線運動軌跡振動篩(直線振動篩)。按是否接近或者遠離共振頻率又分為共振篩和慣性篩;按激振力的不同可以將振動篩分為偏心式振動篩、慣性式振動篩和電磁式振動篩。

圓振動篩

圓振動篩是一種在垂直于篩面的縱面內,篩子參振質量的重心運動軌跡為圓形或近似圓形的振動篩。其主要結構如圖3所示,由篩箱、篩網、支撐裝置、激振裝置等部件組成,其中篩箱是圓振動篩的主要組成激振力作用下篩箱做近似于圓的軌跡運動。當物料從篩箱上端的進料口進入篩箱,在篩網上做平拋運動,大于篩網口徑的物料會從出料口排出,小于篩網口徑的物料則會落人下一層篩網上或下段工序。

圓振動篩按工作原理不同主要有單軸圓振動篩、雙軸強迫同步圓振動篩和三軸強迫同步橢圓振動篩3種形式;振動器的結構有軸偏心式和塊偏心式;軸承潤滑方式分脂潤滑和潤滑和油潤滑2種;篩框結構有托架式和橫梁式;篩面層數有單層、雙層和多層之分。

圓振動篩可用于各種篩分作業,主要用于物料粒度分級,廣泛應用于礦山、冶金、煤炭、筑路和建材等行業。

直線振動篩

直線振動篩是一種采用慣性激振器產生振動,使物料在篩網上被拋起,且向前作直線運動的振動篩。直線振動篩的主要結構如圖4所示,包括底座、篩箱、篩網、激振裝置、支撐裝置等。激振裝置有兩個軸,每個軸上有質量相同、偏心距相同的偏心塊,在振動篩工作時,這兩個偏心塊以相反方向旋轉,從而產生在x-x軸合力為零,在y-y軸離心力加倍的激振力,篩箱在y軸方向產生往復的直線運動,受力分析如圖5所示。當物料從給料口進入篩箱,物料離心力與重力作用下隨篩箱向前作直線運動,大于篩網口徑的物料會從出料口排出,小于篩網口徑的物料則會落人下一層篩網上或下段工序。

直線振動篩篩網的安裝轉軸傾角多小于8°,篩面在激振器的作用下作直線往復運動。篩子的篩分效率和生產能力同篩面的傾角、篩面的振動角度及物料的拋射系數有關。為了保證適宜的篩分效率和大生產能力,應選擇合宜的拋射系數。

直線振動篩可用于粉狀、顆粒狀物料的篩選和分級,廣泛應用于礦山、化工、醫藥、建材、糧食、化肥等行業。

共振篩

共振篩是一種篩面的工作振動頻率與篩面固有振動頻率一致的振動篩。共振篩是振動篩的一種,結構如圖4-9所示,包括篩箱(質量系統I)、機架(質量系統Ⅱ)、傳動連桿、主振彈簧、機座、支撐彈簧等。機架通過支撐彈簧固定在機座上,篩箱與機架間通過主振彈簧相連接,篩箱、主振彈簧和機架組成了雙質量振動系統。共振篩在接近共振區的條件下工作,工作頻率接近其自身的共振頻率。故可采用較小的激振力來驅動較大面積的篩箱,具有動力消耗小,而生產能力大的特點。共振篩篩箱的運動軌跡是直線或接近直線,運動方向與篩面呈一定的拋射角,篩面一般水平布置或微傾斜。共振篩的型式眾多,按其質量系統的數目,可分為單質量、雙質量和多質量三種。選煤廠多采用雙質量系統的共振篩。

慣性振動篩

慣性振動篩是靠固定在其中部的帶偏心塊的慣性振動器驅動而使篩箱產生振動的。慣性振動篩按振動器的型式可以分為單軸振動篩和雙軸振動篩。

單軸振動篩是由單軸振動器回轉時產生的慣性力迫使篩箱振動。篩箱的運動軌跡為圓形或橢圓形。單軸振動篩一般用于物料的分級。單軸振動篩可分為純振動篩和自定中心振動篩。這兩種振動篩只是振動器的結構略有不同。

偏心式振動篩

偏心式振動篩的篩網框架4通過軸承5,固定在偏心軸6上。當皮帶輪10旋轉時,由于偏心機構的作用使它做環形旋轉運動,其振幅就等于偏心軸的偏心距r。框架除了隨偏心軸做環形運動外,由于其前后兩端支持在機架彈簧上,因此也做搖擺振動。所以這種振動篩又稱為半振動篩。在這種振動篩中,傳動軸承2是剛性地固定在機座3上的,工作時會使機座及其附近的建筑物振動,同時傳動軸上需要兩對軸承。

慣性式振動篩

慣性式振動篩是借慣性激振器來激振的。慣性激振器是借偏心轉子回轉運動而產生激振力。最常見的慣性式振動篩有以下幾種:(1)線性非共振類慣性振動篩,(2)線性近共振類慣性振動篩;(3)非線性近共振類慣性振動篩。

電磁式振動篩

電磁式振動篩以驅動部位不同分成兩種:篩網直接振動的和篩框振動的。目前篩框振動的電磁振動篩應用較多。

篩框和振動器銜鐵組成一個振動機體m1,輔助重物和振動器的電磁鐵組成第二個機體m2,兩機體間用彈簧聯接。整個系統用彈簧吊桿懸掛在固定的支架結構上。振動器通入交流電時,銜鐵和電磁鐵的鐵芯交替地相互吸引和排斤,使兩機體產生振動。機體的質量和彈簧的剛度如果選擇合適,就可以使振動系統調節到接近共振狀態下工作。振動器傾斜地安裝在篩框上,與篩面有一夾角。工作時篩框的振動使物料跳動,在沿篩面的移動中得到篩分。

電振篩振幅小,為2~4mm,振動頻率高,達3000次/min,比較適合于細篩作業。其特點是:結構簡單,沒有回轉部件和傳動裝置,體積較小,耗電少,可以作密封篩分,便于自動化。缺點是噪音大,不少廠家已改用電機振動器來驅動篩分機,它與電磁振動器比較,最大的優點是噪音小。

應用領域

振動篩可以應用在許多行業,例如礦業、建筑、化工、制藥、食品加工等。以下是振動篩的一些常見應用:

1. 礦業:振動篩可以用于篩分礦石、煤炭、碳酸鈣等物料,以確保物料的質量和純度。

2. 建筑:振動篩可以用于篩分混凝土、沙子、石子等建筑材料,以確保材料的質量和均勻性。

3. 化工:振動篩可以用于篩分化學品、涂料、油漆、顏料等物料,以確保物料的質量和純度。

4. 制藥:振動篩可以用于篩分藥品、新型冠狀病毒疫苗果露等物料,以確保藥品的質量和純度。

5. 食品加工:振動篩可以用于篩分面粉、糖、淀粉、奶粉等物料,以確保物料的質量和均勻性。

發展趨勢

應用現代化設計方法

振動篩的大型化對提高大型選煤廠的處理能力具有重要意義。在振動參數可以滿足生產要求的前提下,提高篩面寬度和篩面長度可以增大篩面處理能力和篩分效率。但是篩面寬度越寬,篩機的橫梁撓度變形就越大;篩箱的長度越長,其側板的橫向擺動變形量越大,這些都會導致振動篩的可靠性差,使用壽命短。

以往設計主要是考慮應力應變的靜強度設計方法,按照經驗選型或設計承重梁和加強梁等,忽視了振動篩振動的動態結構特性。實際上,由于梁跨度很大,激振器強交變載荷和物料沖擊的聯合作用下的激振器大梁、承重梁或加強梁的彈性變形都將引起側板的彎扭變形,進而導致篩體結構整體剛度的減弱及可靠性的降低。目前,動態設計開始被廣泛使用。動態設計是在靜強度設計的基礎上,利用ansysADAMS等軟件對振動篩交變載荷下的動力響應進行模擬仿真,結合實際動態測試結果,識別結構局部易損處,再對此處的結構、材料完善來提高整體的可靠性。對于振動篩的結構設計,使用SolidWorks等三維建模軟件進行零部件的設計和振動篩裝配,會更加直觀。

注重環保節能

經濟飛速發展的同時,能源的消耗量大大增加,帶來的環境問題也愈加嚴峻,反過來制約著經濟的發展。振動篩的設計需要更多地考慮對環境的影響,主要包括降噪、防塵和節能。目前降低噪音的主要方法是隔聲、吸聲、消聲和減振。振動篩的噪聲主要來源于物料與篩面的撞擊聲、金屬彈簧的振動噪聲以及激振器的噪聲。通過使用橡膠彈簧和聚氨篩板可以有效地降低噪音,在激振器上安裝保護罩也有一定效果。振動篩分還會產生大量揚塵,使用防塵罩或防塵布進行密封可以避免污染車間環境和生態環境「”。一些新式設備比如弛張篩,應用近共振振動理論,在節能方面效果比較突出。

智能化

隨著“中國制造2025”概念的提出,智能化已經成為新一輪工業革命的主題,智能化選煤廠的建設就要求生產設備的智能化。通過對物聯網、大數據和云計算的應用,可以實現振動篩智能控制,根據給料的不同來調整參數,柔性的對不同入料進行篩分;構建專家系統,對現場復雜的情況進行判斷,實現實時監測和故障診斷,可以提前發現即將出現的問題并加以處理,保證產品的質量,避免因為設備損壞造成巨大損失。

標準化

提高振動篩分機械的標準化、系列化、通用化水平,是便于設計、組織專業生產、保證質量和降低成本的途徑。零部件實現標準化、通用化,就可以組織專業化生產,大大降低成本,提高企業效益。實現標準化也是實現選煤廠自動化、智能化的前提條件。

大型化

現代工業的發展促使企業規模增大, 要求對生產能力大大提高。原來用于冶金、煤炭、礦山、建材、交通等行業的篩分機械, 勢必進行技術進步和產業升級改造。

高可靠性

在進行設計的同時, 我們可以看在相同規格國內外的產品比較上。我國產品的使用壽命不高, 大部分產品通常只有2年左右壽命, 而國外的產品可以達到3—5年。關鍵零部件制約設備整體的可靠性。

動態設計方法

產品的設計如果依靠經驗按照常規的設計計算和類比設計方法, 進行產品的設計已經無法滿足振動機械高強度、高效率、高壽命的要求。國外歐美一些國家, 已經普遍采用計算機為手段的動態設計方法, 應用到產品的研發中, 并逐漸較為復雜的非線性理論進行動態分析。

先進的制造工藝

先進的制造工藝是產品質量的保證。原來的生產工藝, 已經無法滿足高強度、高壽命的大型設備的生產要求。企業應注重引進和改造生產設備和制造工藝。例如:太行山采用進口的數控加工中心, 焊接機器人, 數控龍門鉆床和數控切割機。保證產品的質量水平, 縮短與國外先進制造工藝的差距。絕大多數企業還采用常規制造工藝, 所以產品質量無法保證。

新型篩網的研發

篩網是篩分效果好壞的關鍵零件。它的壽命相與其它零件相比較低。國外企業針對潮濕細粒物料開發的聚胺脂橡膠篩網, 比金屬絲編制的篩網壽命高3~10倍。美國Derrick公司研制多種復合材料的篩網壽命甚至可以達到7000小時以上。我國也相繼研發同樣的產品, 但在一些潮濕細粒難篩分物料仍存在壽命低, 堵孔率高, 篩分效率不高的缺點, 并且安裝維修十分麻煩。新型篩網制造和安裝工藝有待提高。

標準規范

以上資料來自

參考資料 >

振動篩可以應用在哪些行業 介紹下振動篩的使用方法.百家號.2023-12-01

振動篩.全國標準信息公共服務平臺.2023-12-01

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