SZKX4248型直线振动筛的研制

SZK X4248型直线振动筛的研制
孙　旖
(天地科技股份有限公司唐山分公司,河北唐山063012)
摘要:对SZK X4248型箱式激振直线振动筛的工作原理、振动参数及结构设计进行了论述,对主要参数进行了计算,并对样机进行了试验模态分析和运转测试分析。

关键词:箱式激振;直线振动筛;工作原理
中图分类号:T D452　文献标志码:B　文章编号:100320794(2008)0620122203
R esearch and Development of SZK X4248Type Linear Vibrating Screen
SUN Yi
(T angshan Branch of T iandi Science and T echnology C o.,Ltd.,T angshan063012,China) Abstract:Operation principle,vibration parameters and structure design of SZK X4248type linear vibrating screen have been discussed.The dynamic equation has been applied in the calculation,has analyzed experi2 mental and operation testing of its dynamic performance.
K ey w ords:box-exited;linear vibrating;w orking principle
1　工作原理
目前直线振动筛设计中,普遍应用振动自同步
原理,由2台性能接近,型号相同的异步电动机,分
别驱动2根带偏心块的主轴实现等速反向回转,实
现直线振动筛所采用的自同步激振。

按激振器2个
轴心直线的中垂线是否通过机体重心,分为非重心偏移式和重心偏移式。

非重心偏移式是指激振器2个轴心连线的中垂线通过机体重心,激振器重心偏移式,指激振器2个轴心连线的中垂线不通过机体重心。

这台SZK X4248型超宽的大型高效振动筛为实现其高效性,设计成重心偏移式的,它不同于通常的非重心偏移的直线振动筛。

由于重心与振动器产生的振动力的合力作用线有一定的偏移,使在来料量有一定的变化时,筛机本身能产生一个附加的颠簸动作,从而使料层能迅速散开,增强筛分效果。

2　振动参数的确定
(1)工作频率和工作振幅的确定
振动筛工艺效果通常由振动强度决定,振动强度一旦确定,就要选择合理的振幅和频率。

通常用于分级作业的振动筛一般选用低频大振幅;用于脱水、脱介作业的振动筛应选用高频小振幅;用于潮湿小颗粒黏性物料的筛分作业应选用低频大振幅。

实践证明,振动筛的工作频率不应低于700rΠmin。

考虑到本筛机的不同用途,将筛机的工作频率控制在800～900rΠmin。

当振动强度在4和415时,本筛机的振幅A和频率n的分配情况见图1。

(2)振动强度确定
机械指数是筛箱的最大加速度与重力加速度的比值,即K=Aω2Πg n。

该值是表示振动强度的重要指标,K值越大,机械所受的动载荷越大,更有利于工艺指标的提高,但高取值将会导致加速度和惯性力大幅度上升,势必造成筛机的寿命下降。

因此本筛机的振动强度限制在5以内。

图1　振幅和频率分配图
(3)振动方向角确定
从物料沿筛面移动速度考虑,最佳振动方向角与机械指数有关。

对难筛分或腐蚀性大的物料,方向角β宜大,易碎性物料方向角宜小。

一般取β= 35～50°。

本筛机确定振动方向角为45°。

3　结构设计
振动筛是由筛箱、振动器、支撑装置和传动装置组成。

(1)　筛箱结构
筛箱是筛机的主要工作部件,它支撑振动器,传递激振力,承受物料冲击。

负荷特性要求筛框具有足够的强度、刚度,并具有良好的动态性能。

SZK X4248型筛箱的主要构件是侧板、加强梁、出入料端梁和横梁。

侧板采用整块钢板下料,通过
第29卷第6期2008年　6月
煤　矿　机　械
C oal Mine Machinery
V ol129N o16
Jun.2008
高强度抗扭剪型螺栓与加强肋及支座连接,使侧板形成空间网状结构。

整个侧板无任何焊缝,从而避免了热加工所产生的残余应力。

横梁包括安装振动器的驱动梁及下横梁。

考虑与振动器及侧板的连接,驱动梁采用双工字厚钢板焊接结构,具有较好的力学特性。

横梁采用刚度好的OC结构,并在上面部分配有密封挡板,挡板及横梁密封部分没有螺栓孔,可以防止液体流入密封大梁内而造成腐蚀,降低机器寿命。

纵梁托架设计成整体部件,无需焊接。

入料箱内衬表面及其筛箱两侧都铺有耐磨耐腐蚀材料以防止磨损和腐蚀。

主要构件间的联接均采用抗扭剪型高强度螺栓。

(2)振动器
SZK X4248型振动筛采用箱式振动器,选用偏心块外置式整体结构,该结构的优点是重量轻、结构紧凑、传动件润滑集中、整体精度易保证、防松性能好、安全性高。

箱体由高质量球墨铸铁制成,寿命长而且非常耐用;为增加传动的平稳性和减少噪声,齿轮采用高精度螺旋齿轮传动;为克服螺旋齿轮的轴向力,轴承采用的进口双列向心球面滚子轴承,轴承采用可靠的飞溅式稀油润滑,轴承寿命可大大提高;为防止箱体漏油,密封采用可靠的双层骨架式密封结构,这样设备可在恶劣环境下工作并起到保护作用;箱体采用特殊磁性油塞,用来捕捉箱体内部金属细屑;在运行中,可方便地调节振动器偏心块上的配重块,根据筛机的要求获得更高或更低的激振力和振幅。

(3)支承装置
支承装置分为金属螺旋弹簧支承装置、橡胶弹簧支撑装置及复合弹簧支撑装置。

考虑到复合弹簧既具有橡胶弹簧的非线性,弹簧内阻较大的优点,又具有金属螺旋弹簧承载能力大的优点。

一般认为其在过共振区时具有较低的振幅,不再需要阻尼器,其稳定性和承载能力优于橡胶弹簧,固有频率虽然高于金属弹簧但低于橡胶弹簧,并具备结构简单,噪声低的特点。

故确定选用复合弹簧支撑装置。

(4)传动装置
本筛机采用非直线传动装置,此装置固定在一柱状电机架上。

电动机经三角胶带减速后,再通过轴承座把动力传递给振动器,可以有效地补偿筛子振动和停车共振引起的径向跳动。

(5)主要构件材质的选择
在选煤厂,振动筛侧板开裂与断梁的现象时有发生,大都由于应力集中引起的,还有就是由于强度不够造成的,除此以外,构件材质的稳定性差也是造成筛机可靠性差的原因之一。

因此,对于振动筛主要构件的材质不仅仅具备较高的强度
,更重要的是具备一定的韧性和焊接性能,不得有任何缺陷。

而压力容器钢20g正是这样一种钢材,由于其应用在锅炉等压力容器制造上,关系到人身安全,因此还绝对保证了性能的稳定。

该筛主要构件板材一律用优质锅炉钢板20g。

4　筛机动态性能的试验模态分析
为进一步掌握筛机的动态性能,对SZK X4248型直线振动筛样机进行了试验模态分析。

采用频宽0～50H z的随机激振法进行测试,测试左右两侧板Z方向的结构静态响应,得出两侧板Z方向的频响曲线(见图2)。

图2　侧板Z方向的频响曲线
通过频响曲线可以看出:侧板其中一阶固有频率为410H z,另一阶固有频率为2314H z,而该筛机的工作频率为1412H
z,固有频率与工作频率相差912H z,这说明了筛机动态性能较好,刚度较大。

5　测试检验
振动筛工作振幅和振动器温度是直接影响工作可靠性的2项指标,按照《煤用直线振动筛》企业标准规定:当A=5mm时,振动筛工作振幅同侧前后相差不大于0175mm,筛箱两侧板对称点的振幅差值不应超过015mm;振动器轴承最高温度不应超过75℃,温升不应超过45℃。

SZK X4248筛机制成后,对其运行进行测试,振幅测试选点如图3所示,测试值如表1所示。

图3　测试选点图
表1　振幅测试值
测点123456
振幅Πmm 4.6 4.7 4.5 4.5 4.3 4.4
由表1中数据可知,筛机两侧对称点振幅差为0～011mm。

同侧前后振幅差最大为013mm,很明
显符合《煤用直线振动筛》企业标准规定值,且入料端略大于出料端,有利于物料的快速分散,提高了筛分效率。

在筛机连续运行12h 后,测量振动器轴承温度最高为47℃,室温为13℃,温升为34℃,低于《煤用直线振动筛》企业标准规定值。

6　主要参数的选择计算
(1)振动筛激振力的确定
激振力P =MA ω2=743
kN 式中
M ———该振动筛的参振部分质量,M =17500kg ;A ———筛子工作振幅,A =5mm ;
ω———筛子工作振动频率,ω=πn
30
=92.15rad Πs 。

(2)偏心块回转半径及质量的确定
根据偏心块的形状及尺寸如图4所示,从手册中可查到偏心距
l =eY S =38.179(R 3-r 3)sin α
(R 2-r 2)α=186.7mm
式中
R 、r ———偏心块偏心部分外、
内半径,mm ;
α———角度,通常取α=60°。

单个偏心块偏心质量
m =
18P r ω
2=58.6kg 振动筛振幅可以调节,采用主偏心块增加配重
板方式,根据生产实际需要,增减配重板,达到合理的振幅值。

图4　偏心块结构
(3)激振中心的确定
根据该筛的对称性结构,建立垂直于筛面的平
面坐标系,坐标系原点选取在筛箱左下角。

如图5
所示。

图5　激振中心计算坐标系
x =∑(W i ,x i )
∑W i y =
∑(W i ,y i )∑W i
式中W i ———第i 个构件的重量,N ;
∑W i ———i 个构件重量总和,N 。

由于筛机激振力方向不与筛机整体重心重合而是偏移一定的距离,实际重心的确定,在计算的基础上根据筛上物料的分布特性做了适当的调整。

其偏移距D 取值的大小在这里不作详细的阐述,本筛机偏移距D =250～300mm 。

7　结语
SZK X 4248型箱式激振直线振动筛的研制成功表明了天地科技股份有限公司唐山分公司已具备大型振动筛的自主设计研发能力,有利地推动了SZK X 系列箱式振动筛这一国产品牌向大型化发展,积累了设计制造经验。

该筛就整体水平而言,在国内属领先水平,此型振动筛现已系列化,广泛应用于各大洗煤厂,效果良好,SZK X 系列产品有着广阔发展和应用前景。

作者简介:孙旖(1970-),河北唐山人,高级工程师,现在天地科技股份有限公司唐山分公司工作,已发表多篇文章.
收稿日期:2007211220
本　刊　声　明
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