高等选矿学--矿大王新文讲义

选煤厂机械设备基本常识
1， 振动筛振幅的计算：
M
r
m A 0=
2， 振动筛固有频率的计算： δ
ωg M K n ==
3， 电机
电机型号 功率 （KW ）
额定电流 （A ）
功率因数 cos ϕ
效率
η
Y160L-2 18.5 34.7 0.9 0.9 Y160L-4 15 30.1 0.85 0.89 Y160L-6 11 24.2 0.78 0.875 Y160L-8 7.5
17.8
0.75
0.855
N=ϕηcos IU 3
电机型号 功率 （KW ） 额定电流 （A ）
额定转速
（r/min ） 堵转转矩 额定转矩 堵转电流 额定电流 Y160L-2 18.5 34.7 2990 2.2 7.5 Y160L-4 15 30.1 1460 2.2 7.5 Y160L-6 11 24.2 970 2.0 6.5 Y160L-8 7.5 17.8
730
2.0
6.0
电机同步转速
2 4 6 8 级数2P 1 2 3
4 级对数P 3000
1500
1000
750
同步转速n 0
n 0=3000/P
电机的防护等级：IP44（1固体2水）防止大于1mm 固体物进入，防止飞溅水
IP55防止尘土进入，防止喷水进入 4， 金属螺旋弹簧的刚度：
n
D Gd K 348= G ——剪切弹性模量78.5a GP
5， 双质体反共振卧式离心机机体内部有8只橡胶剪切弹
簧，其刚度的计算为M
K =
ω，ω振动电机频率，M 与筛
兰一起参振质量，筛兰振幅的计算仍然可用M
r m A 0
6， 刮刀离心机的差速器差速比是59。

7螺栓旋紧扭矩
1，检查有效螺纹长度，以防螺纹长度过短，造成被紧固件虚联。

2，一次不能到扭矩，应该三次。

4
内六角外六角螺栓直
径螺栓强度等级
螺栓螺栓 3.6 5.6 6.98.810.912.9
S(mm)S(mm)M(mm)Fv(N)Ma（Nm）Fv(N)Ma（Nm）Fv(N)Ma（Nm）Fv(N)Ma（Nm）Fv(N)Ma（Nm）Fv(N)Ma（Nm）
1.54M22550.13450.157100.38350.351,1700.51,4150.6
25M2.54850.266550.351,3100.711,5500.832,180 1.182,620 1.4
2.25 5.5M36300.371,0500.621,7000.992,250 1.33,150 1.93,800 2.2
6M3.58500.571,4000.952,250 1.53,00024,250 2.95,100 3.4 37M41,1000.851,850 1.42,900 2.33,90035,750 4.46,700 5.1
48、9M51,800 1.73,000 2.84,800 4.56,400 5.99,4008.711,00010
510M62,550 2.94,200 4.86,7507.79,0001013,2001515,50018
613、14M84,65077,7501212,4001916,5002524,3003628,40043
815、17M107,4001412,3002319,7003726,3004938,7007245,20084
1019、21M1210,8002418,0004028,8006538,4008556,50012566,000145
1222、23M1414,8003924,7006439,50010552,50013577,50020090,500235
1424、26M1620,4005934,0009854,50015572,500210107,000310125,000365 27M1824,8008141,30013566,00021591,000300129,000430152,000500
1730M2031,90011553,00019085,000305117,000425166,000610195,000710 32M2239,90015566,500260106,000415146,000580208,000820244,000960
1936M2445,90020076,500330122,000530168,000730240,0001,050281,0001,220 41M2780,500295100,000490161,000780222,0001,100316,0001,550369,0001,800
2246M3073,500395122,000660196,0001,050269,0001,450384,0002,100449,0002,450 50M3391,500540153,000900244,0001,450326,0001,900458,0002,700550,0003,250
5
2755M36107,000690179,0001,150287,0001,850382,0002,450537,0003,450645,0004,150 60M39129,000900215,0001,500345,0002,400460,0003,200646,0004,500775,0005,400
3265M42148,0001,100247,0001,850395,0002,950526,0003,950740,0005,550888,0006,650 70M45173,0001,400289,0002,300462,0003,700616,0004,950867,0006,9501,050KN8,350
3675M48195,0001,700325,0002,800520,0004,450693,0005,950974,0008,4001,150KN10,100 80M52234,0002,150390,0003,600624,0005,750832,0007,6501,169KN10,8001,403KN12,900
4185M56270,0002,700450,0004,500719,0007,150959,0009,5501,349KN13,4001,618KN16,100 90M60315,0003,350525,0005,550841,0008,9001,121KN11,9001,576KN16,7001,892KN20,000
4695M64357,0004,000595,0006,700951,00010,7001,268KN14,3001,784KN21,1002,140KN24,100
S-内六角或外六方两平行边
Fv-螺栓预紧力Ma-螺栓扭矩
距离
6
8,三角带，学名是V带传动。

我们常见的有普通V带和窄V带，单条窄V带传递功率比普通V带大，但是价格高。

1，一般电机轴直接安装皮带轮。

因为带的传动与带速成正比，低速转动不采用三角皮带传动。

2，皮带轮最小直径。

曲率大，寿命低。

3，槽型，槽型要与带和直径对应。

否则使用寿命非常低。

8,减速机
1，输入轴直径小，输出轴直径大
2，润滑与散热：油面浸入1~3个齿高
3，型号ZDY、ZLY、ZSY
分别为单级减速、两级减速和三级减速Y表示硬齿面
例如：ZLY560-11.2表示两级减速，硬齿面，低速级中心距560mm，减速比11.2
4，减速机的选用：1，功率要满足，2，散热要满足
高等选矿学讲义（机械部分）
1，圆振动筛
圆振动筛由于激振器置于筛子重心的上方，激振力不通过肺箱重心，所以筛箱除受激振力外，还受激振力绕重心的力矩作用，因而筛箱的运动是平动和绕重心摆动的复合运动，使筛箱形成了中部为圆振动，两端为椭圆振动。

入料端椭圆长轴与
筛面的夹角成锐角；而出料端则成钝角。

物料在入料端的运动速度大于出料端的运动速度，使筛子具有较好的工艺效果和较大的处理能力。

为激振器轴中心线在筛箱重心下方的布局方式。

此时，筛箱两端椭圆形运动轨迹的长轴延长线在筛箱下方相交。

从图中可见，筛箱排料端椭圆形运动轨迹的长轴向前，物料运动加速，减少了难筛粒的透筛时间，有些小颗粒物料容易快速通过筛面而不透筛。

如图所示是激振器通过筛箱质心的单轴振动筛简化的力学模型。

偏心质量为
0m ，偏心距为r ，旋转速度为)(rpm n ，)/1(30s n πω=，方向为反时针， 产生的离心惯性力r m F 20
ω=，在x 、y 方向上进行分解，如图
所示。

t r m F x ωωcos 20= t r m F y ωωsin 20=
M 为参振质量，m m m K m M +=，则系统的振动微分方程为：
筛箱
筛面
运动轨迹
激振器
筛箱
筛面
运动轨迹
激振器
筛面运动轨迹与激振器位置
)
(a
)
(b
x M k
c
t ω0
m r
0F y 圆振动筛力学模型
⎪⎩⎪⎨⎧=++=++t r m y k y c y M t r m x k x c x M y y x x ωωωωsin cos 2
020
(2.1) 或 ⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧=++=++t M r m y y y t M r m x x x ny ny y nx nx x ωωωωξωωωωξsin 2cos 22
02202 其中：M k x nx =ω，M k y ny =ω，称为x 、y 方向的固有频率；nx
x x c
ωξ2=，
ny
y y c ωξ2=
，称为x 、y 方向的阻尼系数。

这两个方程为二阶常系数线性微分方程，其解为通解和特解两部分组成；在筛
机启动运行一定时间后，通解就变为0而只有特解。

设特解为：⎩
⎨⎧-=-=)sin()
cos(y y x x t A y t A x ϕωϕωx A 、y A 为x 、y 方向的振幅，x ϕ、y ϕ振动位移
与激振力的相位差。

⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧+-=+-=20220200202202
00)2()1()
2()1(y y y y y x x x x x z z z M r
m A z z z M r m A ξξ （2.2a ） ⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧-=-=--2
00120011212y y
y y x
x
x x z z
tg z z tg ξϕξϕ （2.2b ） 其中：nx
x z ωω
=
0、ny y z ωω=0称为频率比。

由式（2.2a ）可见振幅x A 、y A 与偏心质量0m 和偏心距r 的乘积成正比。

方程组（2.2a ）中，两个方程只是下标不同，表示的方法完全一样。

设x x M
r
m A β0=
，y y M
r
m A β0=
，将x β、y β统写为β，将x z 0、y z 0统写为0z ，将x ξ、y ξ统写为ξ。

以β为纵坐标，以0z 为横坐标，作出如下代表x 、y 两个方向的幅频特性曲线。

从图2—6可以看出，当30>z 时，1≈≈≈βββy x ，因此M
r
m A A A y x 0≈
≈≈；由于x ξ、y ξ很小，0
180≈≈≈ϕϕϕy x 。

有⎩
⎨⎧-≈-≈)sin()
cos(t A y t A x ωω，所以
222A y x ≈+，这是一个圆的方程，说明，其振动轨迹为圆形。

z ϕ
05.00.15.10.25.20.35.30.45.40
.5图2—6相频特性曲线
090
0180
0.1=ξ
05.0 25.0 5.0
β'0
z 00.10.20.35
.00.15
.10.250
.00
=ξ10
.025
.000
.115
.05.20.35.30.45.40
.5图2—6幅频特性曲线
2，直线振动筛
具有直线运动轨迹的惯性振动筛为直线振动筛，这种惯性振动筛一般是由两根反向旋转轴带动偏心质量产生激振力，所以又称双轴振动筛。

其安装方式分为吊式安装和座式安装。

一般地，两根旋转轴中心连线的垂直平分线通过筛箱质心，激振力通过该垂直平分线，筛箱沿该垂直平分线振动，振动方向与筛面之间的夹角称为振动方向角。

香蕉筛是近年来大型洗煤厂被广泛采用的直线振动筛，它主要特点筛面不是一个平面，而是折线型筛面，一般分为三段、五段，入料端筛面倾角最大，物料前进速度最大，用于快速将物料铺开、松散物料、易筛颗粒快速透筛；中间段筛面倾角次之为筛分段，排料段筛面倾角最小用于检查性筛分。

由于折线型筛面使入料段物料流速提高，料层厚度减薄，加速了细小颗粒的沉降，增加了小颗粒物料与筛面的接触机会，从而提高了筛面的筛分能力和效率。

随着物料的运动，进入中间段和排料段速度减小筛上物也减少，各段筛面上物料量与物料流速的比值较稳定，所以筛面上物料层厚度比较均匀，因此，形象称为等厚筛；其弯曲的外形与香蕉相似，又被称为香蕉筛。

如图所示，电机带动皮带轮减速，通过万向联轴节与激振器相联，驱动筛机振动。

该激振器结构如图2—20，主要有箱体、齿轮、轴承、轴、偏心块和防护罩组成。

共两根轴，每根轴的中间有一个齿轮，齿轮两边是轴承，偏心块安装在箱体外
面，两根轴一长一短，保证一对齿轮啮合下，偏心块相对转动不发生干涉。

防护罩在偏心块的外面，起安全保护作用，箱体内部装有齿轮润滑油，保证齿轮、轴承的
SXJ 系列香蕉筛
电动机
皮带轮 激振器
万向联轴节
筛箱
弹簧
支座
筛面
齿轮
轴
箱体
齿轮 偏 心 块
高 比 重 金 属
图2—20箱式激振器
偏心块
润滑和散热。

当其中的一根轴旋转时，在齿轮的啮合下，另一根轴作等速反向旋转，在图示的位置下，水平方向的力被相互抵消，铅直方向的力相互叠加，如果轴的旋转角速度为ω，偏心质量为0m ，偏心距为r ，该激振器上共有四个偏心块，在铅直方向总的激振力为：t r m F ωωsin 4201= 。

每个偏心块中装有（或浇铸）三处大比重的圆柱形金属，目的是在保证偏心质量的前提下，减小偏心块的尺寸，常用的金属是铅基合金。

3 卧式振动离心机
从以上二自由度强迫振动的讨论中知道，根据式4—13，只要适当地选取系统参数，就可以使安装激振器的质体不振动，只有另一个质体振动，动力减振器就是利用这一原理设计的。

如图4—12所示为在主振系统11k m -上附加副振动系 统22k m -的二自由度系统，根据无阻尼二自由度强迫振动
理论可知，当激振频率2
2
m k =
ω时，质量1m 的振幅01=A 。

3.1VM1400—2KB 卧式振动离心机
VM1400—2KB 卧式振动离心机，是洗煤厂
用于末煤脱水的主要设备，它就是利用动力减振
原理制成的。

由于1m 的振幅为零，理论上在正常
工作时，设备对基础没有动负荷。

图4—13为
VM1400型卧式振动离心机的结构示意图，由以下几个部分组成：1，电动机， 2，小皮带轮， 3，
三角带，4，大皮带轮5，旋转主轴，6，筛篮， 7，
轴承，8，轴承盒，9，剪切橡胶弹簧，10振动电机， 11，外壳，12，离心液出口，13，橡胶弹簧，14，产品出口，15，入料管等组成。

工作原理，该机的运动分离心脱水和振动卸料两个部分。

1，电动机旋转，通过
皮带轮减速驱动主轴，带动筛篮旋转，物料从入料管给到筛篮底部，在离心力的作
用下，使小于筛孔的物料透过筛篮（由于筛孔尺寸较小，筛下物绝大部分为—离心
7
1 2 3 4 5 6
8
9 10
11 12 14
13 15
入料
产品 离心液 离心机图
wowoshizhen
液体），通过离心液出口排出；2，振动电机振动，使得筛篮以相同频率水平方向振
动，内部的物料连续向筛篮大端运动落入产品出口实现固液分离。

另一方面，由于弹簧1k 不动，2k 在两个质体之间，从整体看，该弹簧力属于内力，系统受两个外力，分别是激振力和2m 振动的惯性力，大小相等方向相反，二力平衡。

3刮刀离心机结构及工作原理
摆线差速卧式刮刀离心机由工作部件、差速系统、驱动系统和润滑系统几大部分组成。

其只要结构部件，如下图所示：
07
-3.00E-07
-2.00E-07
-1.00E-070.00E+001.00E-072.00E-073.00E-074.00E-07
2.617
.21850
150
250
011
-232-3-2H 1H )
/1(s ω)
/10(7N m -⨯1
212
1
2
图4—14
图3.1 离心机侧面示意图
1-入料管2-水仓体3-出液口4-主电机5-小皮带轮6-皮带罩7-三角带8-大皮带
轮9-扭矩限制器
图3.2离心机剖面示意图
1-入料管2-门体3-卸料口4-水仓体5-刮刀6-筛篮7-差速器箱体8-差速器
9-皮带罩10-进油管11-大皮带轮12-隔振弹簧图3.1和3.2是离心机结构示意图，主电机4带动小皮带轮5运转，通过三角带7带动大皮带轮8转动，由于大小皮带轮直径不同，使大皮带轮减速，大皮带轮与差速器的外壳刚性联接，从而驱动差速器外壳与大皮带轮等速旋转，差速器的输入轴被力矩杆固定在机架上，其转速为零，轴的中心钻孔通入差速器内部，润滑油通过该孔润滑差速器，轴与力矩杆之间装有矩限制器。

差速器输出外壳和输出轴两个
相同转向的转速，但转速不同，输出轴的转速比外壳转速快，外壳与筛蓝刚性联接，
输出轴与刮刀相联接，这样使筛蓝和刮刀产生转速差。

图3.2离心机剖面示意图，该机进行工作的时候，物料由入料管1给入刮刀5的底部，由于工作过程中筛篮和刮刀都在以较高的转速旋转，在离心力的作用下，物料从刮刀底部的开口处被甩到筛篮6上，筛篮由钢条焊接而成，各钢条之间具有的一定缝隙，用于处理粗煤泥、末精煤时筛篮缝隙一般为0.25mm、0.35mm，在离心力的作用下，物料中的水分和部分粒度小于筛缝宽度的物料被甩到水仓体的内壁4上，最后在底部汇集后由出液口排出离心机。

由于差速器的差速作用，筛篮和刮刀具有不同的转速，二者之间形成一定的速度差，又因为刮刀页片与筛篮母线之间存在一定夹角，在相对运动的基础上，刮刀将筛篮上的物料不断推向筛篮大端，通过卸料口3排出离心机。

图3.2中入料管1，为了增脱水设备的耐磨性，在入料管内部和卸料口部分粘贴高铝陶瓷耐磨砖，在水仓体内部涂耐磨颗粒胶，对刮刀体易磨损部位粘贴上小块的耐磨砖。

为了避免设备运转过程中可能产生的不良振动，降低对基础的动负荷，上底座和下底座之间用橡胶弹簧连接，以减轻设备运转时的不平衡引起的振动，如图3.2所示隔振弹簧12；由于工作过程中大小皮带轮及三角带都在高速运转，为安全起见外部用皮带罩保护起来，保证操作人员的安全，如图3.2中皮带罩9；图3.2中差速器箱体7主要是支撑差速器，并将循环润滑油汇集到差速器箱体底部，最后返回到油箱中。

刮刀与筛篮之间有一定间隙，可通过调整刮刀轮毂上的垫片对刮刀与筛篮间隙进行调节；离心机配有不同尺寸小皮带轮，可通过更换小皮带轮改变刮刀和筛篮转速，在差速比不变的情况下改变单位时间内刮刀与筛篮的速度差，从而控制物料在离心机中的脱水时间。