振动筛的关键技术研究及优化

振动筛的关键技术研究及创新设计

小组成员：李强徐强沈硕郑东州

B装备111

指导教师：曹卫

盐城工学院机械优集学院

过程装备与控制工程

一、振动筛研究的工程背景

在矿业、化工、冶金、建材、医药、粮食加工和环境工程等领域，筛分作业是重要的生产环节[1]。筛分机械是筛分作业中的最重要设备，最早的筛分机械应用记载见于16世纪英国采煤作业，从19世纪下半叶开始盛行于煤炭工业，此后筛分机械的发展经历了固定筛、辊轴筛、圆筒筛、摇动筛几个阶段。振动概率筛是一种新型的筛分机械，它是应用概率筛分理论设计而成的[2]，由于其处理量大、筛分效率高、结构简单、工作可靠,成本低等优势，逐步取代以上传统筛分设备，成为筛分机械的主流。目前，工程中使用的筛分设备绝大多数是振动概率筛。振动筛是工矿企业普遍应用的筛分机械, 是利用振动的多孔工作面, 将颗粒大小不同的混合物料按粒度进行分级的机械. 振动筛也常用于物料的脱水, 脱介及清洗物料表面的污泥. 近20 年来, 人们对振动筛的研究取得了一些可喜的成果。

二、振动筛研究的目的及意义

振动筛是通过向筛体施加振动，使物料松散、分层、透筛、输送物料、达到物料的筛分。筛分正广泛的应用于生产的各个行业，如:冶金、煤炭、建材、化工和食品加工等。筛分作业是重要的生产环节。筛分机械是工程中对物料按粒径进行分级的专用设备，其主要担负着对物料分级、脱水、脱泥、脱介和按质量分选的任务。筛分作业追求的目标是:处理能力与筛分效率最大化，然而在技术上，处理能力和筛分效率往往是相互矛盾的。最早的筛分机械应用记载于16世纪英国采煤筛分，从19世纪下半叶开始盛行于煤炭工业，其后其发展经历了固定筛、辊轴筛、圆筒筛、摇动筛几个阶段。后来出现的振动筛由于处理量大、筛分效率高、结构简单、工作可靠、成本低等优势，逐步取代以上传统筛分设备，成为筛分机的主流。目前，工程中使用的筛分设备绝大多数是振动筛.本课题主要研究的是概率振动筛的筛分机理。通过对振动筛的研究及创新设计对一些家庭作物的筛分进行改善，以此方便人们的日常筛分，提高工作效率。

三、研究内容、及关键技术创新设计

针对振动筛目前所存在的强度低、使用寿命短、噪声大、共振振幅大、工作动负荷大、轴承温升大等问题, 多年来国内外研究人员一直在进行研究, 但却没有从根本上得到解决, 为降低, 采取在侧板上加阻尼或约束阻尼板等, 这样处理造价昂贵, 实际应用的不多, 为抑制共振, 采用橡胶弹簧. 使共振有了明显的抑制, 但由于橡胶弹簧的高阻尼, 散热性能差从较大压缩量使横问题稳定性能差, 引起了振动筛能耗大、弹簧寿命低及振动筛产生了较大的横向摆动,所以实际上应用橡胶弹簧的不多, 大多采用阻尼消振装置, 这又使振动筛结构复杂,

造价提高.对于工作动负荷问题, 更是无法解决, 如果采取两次隔振系统, 又引起高的造价.

通过对其研究，为了增大振动筛的使用寿命，减小振动筛的磨损，将传统振动筛与摇动筛相结合制造出振动电机工作平面与筛网平面水平实现筛网平面的振动筛。

其工作原理为：振动电机工作平面与筛网平面平行实现筛网的左右振动。物料在左右振动时进行筛分，同时筛网与水平面存在夹角以实现物料沿筛网向下运动。完成整个筛分过程。

筛分流程（如图1）：物料从物料斗进入，经进料调节阀调节物料进入筛体的流量。在振动电机的带动下筛网带动物料振动筛分，合格物料沿筛网向下运动从出料口排出，筛下的残渣在箱体内收集从残渣出口排出。

减震措施：由于筛网左右振动在筛网平面物料与筛网隔板造成撞击所以在筛网左右两端加入六组弹簧减小在惯性下的振动。（如下图2）

（图1）

（图2）

创新二：物料从进料筒进入筛板过程加入粉料板，对物料进行分流，然后落入筛

网。原理：在筛网上实现多点投料，减小物料厚度增大筛分效果。（如下图所示）

四、振动筛优化设计预期经济效益和社会效益

将传统振动筛与摇动筛相结合制造出振动电机工作平面与筛网平面水平实现筛网平面的振动筛。相对于过去振动筛的大型化，其制造成本也是相对价高，不能普及到人们生活当中，而且大多应用于大型企业的筛分。相对于相对较为贫困，从事农业较多的农村地区，振动筛的筛分应用则较为贫瘠。通过对其优化从而制造出小型的振动筛机械，采用较为经济的刚材，强度高，成本低，寿命长。优化后的振动筛在制造方面，操作简单，便于制造。在成本上也大大减少了资金的浪费。因为其小型化适合大规模推广，深入乡村，有利于推动农业机械化的发展。

五、振动筛优化设计实施过程中的可行性及经济性分析

通过目前振动筛的理论研究和研制过程及振动筛所存在的问题, 可以看到: ( 1) 振动筛向特大型化方向发展的可能性不大, 在一段时期内, 将重点研究和研制结构新颖受力状态良好的振动筛, 突破传统振动筛结构的设计模式. 由于经济发展的需要, 将迫使人们研制较大型振动筛.

( 2) 振动筛振动机理将突破传统的振动筛振动形态, 而采取新的振动形式, 从

根本上解决振动筛目前所难以解决的一些主要问题. 从所采用的振动理论方面看, 会突破传统的确定性线性振动理论, 而采用更符合实际情况的平稳线性随机振动理论及非线性随机振动理论.

( 3) 振动筛动力参数的确定也将有所突破, 将采用概率统计的分析方法来确定动力参数.为此计算机辅助设计手段和先进的测试实验技术将得到进一步的应用.

本次振动筛的优化设计通过振动电机工作平面与筛网平面平行实现筛网的左右振动。物料在左右振动时进行筛分，同时筛网与水平面存在夹角，通过物料自身的重力来实现物料沿筛网向下运动，完成整个筛分过程。由于筛网左右振动在筛网平面物料与筛网隔板造成撞击所以在筛网左右两端加入六组弹簧减小在惯性下的振动，减小震动噪音，增加了振动筛的平稳性，减少磨损。物料从物料斗进入，经进料调节阀调节物料的流量。在振动电机的带动下筛网带动物料振动筛分，合格物料沿筛网向下运动从出料口排出，筛下的残渣在箱体内收集从残渣出口排出。物料从进料筒进入筛板过程加入粉料板，对物料进行分流，然后落入筛网，使筛网上实现多点投料，减小物料厚度增大筛分效果，提高筛分效率。经过理论与实验的统计，该创新具有一定的可行性。

通过对其优化从而制造出小型的振动筛机械，采用较为经济的刚材，强度高，成本低，寿命长。优化后的振动筛在制造方面，操作简单，便于制造。在成本上也大大减少了资金的浪费，努力实现资金能源最优化。因为其小型化适合大规模推广，深入乡村，有利于推动农业机械化的发展。

六、设计小结

通过对振动筛研究及分析，为了增大振动筛的使用寿命，减小振动筛的磨损及噪音，将传统振动筛与摇动筛相结合制造出振动电机工作平面与筛网平面水平实现筛网平面的振动筛。在设计过程中存在问题时能够和指导老师积极交流，小组成员共同讨论，寻求解答，弥补我们的不足之处。在一次次的推翻，设计，再推翻，再设计的过程中，不仅仅促进了我们小组成员之间的合作交流，还让我们理解到了合作的重要性，理解了创新发展的重要性，让我们在专业知识的领域有了些许的了解与认识。在设计过程我们也深刻认识到了中国制造业的在不断发展与强大，具有很大的市场前景。

通过本次的方案设计，我们能够很好的做到将书本知识与实践相结合，增强了我们的动手能力，同时也发现了我们对一些知识了解的薄弱之处，发现我们在力学知识的了解上还需要很大的提高。该方案很好的锻炼了我们的身心与我们的知识能力，从中学习到了，学无止尽，我们还有很大的发展空间。