XJS3061型香蕉筛的优化设计

XJS3061型香蕉筛的优化设计
作者：王志刚，张飞龙
来源：《科技创新与生产力》 2016年第10期
王志刚，张飞龙
（中车太原机车车辆有限公司，山西太原030027）
摘要：文章概述了XJS3061型大型香蕉筛的工作原理及技术参数的选取，优化设计此香蕉筛后具有效率高、可靠性强的特点，而且节省了占用空间；采用机械性能更加优良的Q345GNHL 高强耐候钢板，提高了筛机整体的使用寿命；关键部件振动器采用了国内知名品牌JR系列箱式激振器，确保筛机能稳定地工作。

关键词：振动筛；XJS3061型大型香蕉筛；等厚筛分法
中图分类号：TD452文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.10.078
收稿日期：２０16－08－14；修回日期：２０16－09－14
作者简介：王志刚（1969-），男，山西太原人，高级工程师，主要从事煤矿机械、工程机械开发研究，
E-mail：wzg201010@。

我国矿产资源丰富，尤其以煤炭为主。

煤炭的筛分作业是煤炭生产的重要环节，在选煤厂各类筛分设备占有很大比重，随着洗选技术的不断发展和煤炭冶金行业的迫切需求，发展大型化、重型化和标准化的振动筛势在必行。

振动筛大型化和标准化一方面可以增加设备处理量，提高生产效率，另一方面还可以减少设备数量，节省厂房空间从而节省购置成本。

大型香蕉筛的研制正是在这一背景和环境中进行的，香蕉筛具备处理量大、效率高、可靠性强等优点，广泛受到国内外煤炭行业用户的青睐。

目前澳大利亚、德国、美国等国家在大型香蕉筛的研制方面已处于世界领先地位，发展较为成熟。

其中主要有澳大利亚约翰芬雷公司、德国申克公司、美国康威德公司。

振动筛大型化代表着一个国家在此领域内的科技发展水平，为此中车太原机车车辆有限公司（以下简称公司）决定研制XJS3061型大型香蕉筛，逐渐打破我国长期依赖香蕉筛进口的局面，以替代进口产品。

1XJS3061型香蕉筛的结构及工作原理
XJS3061型香蕉筛主要由筛框、筛面、振动器系统、传动装置、支撑装置等组成。

普通的直线振动筛物料层在筛面上从入料端到排料端是逐渐递减的，物料在筛面上运动基本恒定，筛机给予物料较小的加速度，使物料在筛面上分层差，松散性不好，而导致振动筛的筛分效率低或脱介效果不好。

公司新研制的XJS3061型香蕉筛采用了目前世界上公认的等厚筛分法，筛机筛面结构发生了很大的变化，筛面结构由五段不同倾角的筛面组成（见图1），筛面大倾角入料端可以使物料快速运动、快速分层，有利于物料的透筛。

这种快速分层能使较小的颗粒更快更早地接触筛面，通过筛缝。

随着筛面倾角的减小以及筛上物料的不断透筛，物料运行速度变慢，渐渐地在筛面上保持基本相同的厚度，使物料更容易松散和翻转，这时接近或小于筛缝尺寸的物料颗粒就有更多的机会通过筛缝，从而提高了振动筛筛分和脱介效果。

香蕉筛正是基于等厚筛分法这种特有结构，广泛应用于小颗粒物料工况。

2技术参数的确定
2.1主参数的确定
主参数是指筛机筛箱的长度和宽度。

现在要研制处理量更大的振动筛来满足市场需要，在
工艺系统要求的范围内，筛宽尺寸的增加可以保证脱介振动筛的高效性，因此，确定香蕉筛筛
面宽为3.0m。

筛面长度的选取也是影响筛选工艺效果的重要因素，根据我国选煤厂相关工艺要
求[1]，将香蕉筛的筛面长度确定为6.1m。

2.2振动参数的确定
振动参数的选取决定振动效率的体现，通常情况是通过理论分析和实践经验相结合而确定。

高振动强度虽然有利于工艺指标的提高，但是高振动强度也必然导致振动加速度和惯性力的大
幅度上升，这样势必会影响筛机的寿命，因此振动强度通常选取在5mm以内。

振动筛振幅的大小是根据被筛物料的粒度及性质来选用的，粒度较大的选用较大的振幅，
粒度较小的选用较小的振幅，根据不同的筛分物料以及筛分的运行规律做相应调整[2]。

由于振幅与振动强度和频率相互关联，参照国外香蕉筛的频率及振幅，经过理论计算加以分析，最终
确定了本香蕉筛理论值的选取，即振动单振幅为5mm，振动方向角为45°，振动频率为
900r/min。

最终确定公司研制的XJS3061型大型香蕉筛的技术特征参数如下：入料粒度0～100mm；筛
面面积18.3m2；筛面层数1层；单振幅4.5～6mm。

当香蕉筛作为煤炭脱介使用且筛孔尺寸选取0.5mm时，筛机的单位面积处理能力为10～12t/hm2；当香蕉筛作煤炭分级使用且筛孔尺寸为
50mm时，筛机的单位面积处理能力为80～100t/hm2。

3XJS3061型香蕉筛的技术特点
3.1效率高且节省了占用空间
XJS3061型香蕉筛采用等厚筛分法设计，筛面结构由五段倾角不同的筛面组成，即筛分物
料在筛面上能快速分层，使物料与筛面接触更充分，更有利于筛分，香蕉筛单位面积的处理量
约为直线筛的1.5～2倍，脱介效率显著提高，同时减少了设备数量，也节省了占地面积。

3.2采用新型结构的振动器系统
XJS3061型香蕉筛采用了国内知名品牌JR系列箱式激振器（见图2），该振动器箱体为整
体铸造结构，更容易保证传动系统的精度。

采用高精度斜齿轮传动，振动器运行平稳，噪声低
于75dB。

箱体内设置润滑油道，保证轴承充分润滑。

轴承采用振动设备专用轴承（进口SKF），轴承与轴和外圈之间的配合为特殊配合，同时采用特殊措施来确保轴承工作状态，轴承工作最
高温度不大于50℃，轴承寿命显著提高。

振动器的放油螺塞带有磁性，防止细小金属颗粒损坏
轴承和齿轮。

采用特制的外置式有机塑料透明油标，可以方便清晰地观察油位。

通过增减振动
器偏心块上的调节销，可以很方便地调整振动力的大小。

相同规格轴承的JR系列振动器与同类型振动器相比，具有质量小、振动力大等优点，有效降低了振动设备的参振质量，降低了制造
成本。

振动器主螺栓采用钢结构型高强度螺栓连接，根据振动器产生振动力的大小，精确计算
出了所需螺栓的数量与规格，避免了振动器连接螺栓断裂现象的发生。

此外JR箱式振动器系列化、通用化程度高，可以根据不同规格的振动筛和技术参数选配相应的振动器。

3.3采用合理的筛箱结构
XJS3061型香蕉筛采用合理的筛箱结构（见图3），具有以下特点。

1）本次设计选用聚氨酯包边的不锈钢筛板，具有耐磨性好、使用寿命长、开孔率高等特点，并在筛面上设置挡水板，可以适当降低物料的传输速度，提高筛分效率。

2）筛箱侧板为无焊缝设计，采用扭剪切高强螺栓装配，保证整体结构无残余应力，连接可靠，维修方便。

3）横梁采用H型钢，并在横梁上设置了密封护板，横梁与密封护板之间没有螺栓孔，防止液体了对横梁的腐蚀而影响筛机寿命。

4）入料端设计有足够强度、刚度和长度的盲板，可以防止大块物料的冲击使筛面过早损坏。

5）激振器大梁采用工字型钢焊接而成，克服了方形梁中间受力不好的问题，内设加强筋板，刚度大，重量轻，焊后去应力处理。

6）横梁与筛面系统采用高强度螺栓连接，避免因焊接而造成应力集中现象，提高了横梁使用寿命。

同时，用户可很方便地对筛面系统进行维护。

7）主要构件材质采用Q345GNHL铁道专用钢材，具有良好的冲击韧性、冷弯性、焊接性、
耐疲劳性和抗腐蚀性。

3.4采用新型的传动装置和支撑装置
1）本香蕉筛采用电机—三角带—万向传动轴传动方式。

电动机固定在电机支架上通过三角带减速后把动力传递给激振器，两个激振器之间用万向传动轴连接，以克服和补偿振动筛运动
时产生的径向跳动。

该结构可使振动筛的工作频率控制在一个比较理想的范围内，并且可保证
振动筛长时间运行平稳，减少故障和维护量。

2）本筛机通过四组支撑装置与基础连接。

支撑装置主要由上座、金属螺旋弹簧及底座组成。

金属螺旋弹簧安装于上座与底座之间，具有良好的动态性能，有效地降低了筛子对基础的动负荷。

4主要创新点
1）主要构件采用机械性能更加优良的Q345GNHL高强耐候钢板，提高了筛机整体的使用寿命，杜绝了筛板开裂等现象的发生。

2）传动系统中的电机底座采用瑞士进口的ROSTA弹性自动张紧底座，避免电机启动时皮带的过渡拉伸；能有效地张紧皮带，无需周期性停机张紧皮带；提供理想的皮带张紧力，实现力
矩的完美传递，减少能量损失，延长了皮带的使用寿命（约3倍）。

3）振动器采用了国内知名品牌JR系列箱式激振器，确保筛机能稳定可靠工作。

综上所述，公司设计人员具有扎实的理论基础和丰富的设计经验已成功研制了多种型号的
振动筛，并逐步系列化。

应用有限元分析软件和三维模拟预装配方法对XJS3061型香蕉筛进行
优化设计，保证了其的可靠性、高效性，同时具备了良好的工艺技术指标和动态性能，进一步
提高市场竞争力。

参考文献：
[1]中国煤炭加工利用协会.选煤实用技术手册[M].北京:中国矿业大学出版社,2008.
[2]解京选,刘建荣.选煤厂破碎与筛分——JR系列等厚筛[M].北京:中国矿业大学出版
社,2004.
（责任编辑石俊仙）。