文献综述-复合式振动筛设计（双轴式直线振动筛）

第1页1概述振动筛是企业广泛应用的筛分机械，目前已应用于煤炭、冶金、建筑、粮食、交通运输和铁道等众多行业。筛分设备生产效率和能源利用率的高低都直接影响企业的经济效益。而振动筛以它简单的结构、可靠地稳定性和巨大的处理能力在目前所有筛分设备中占有很大优势，这也使振动筛成为迅速发展的一种新型机器。振动筛广泛应用于各个工业部门的物料分离或多种粒度级别的筛分，根据其用途的不同可分为矿用振动筛、轻型精细振动筛、实验振动筛。振动筛一般由振动器、筛箱、筛网、支撑或悬挂装置、传动装置等部分组成。振动筛筛面通过不同的机械运动使物料在筛面上做抛掷运动和翻滚运动，由于不同物料颗粒其质量大小不同，运动起来具有一定的速度时，质量越大的物料动能越大，动能越大的物料运动越剧烈，物料运动的过程中通过不同型号、规格的筛孔，按颗粒大小来分级并得到不同粒度的产品。2国内外振动筛的发展现状2.1国外的发展现状国外从16世纪开始筛分机械的研究与生产，在18世纪欧洲工业革命时期，筛分机械得到迅速发展，到本世纪，筛分机械发展到一个较高水平。德国申克公司可提供260多种筛分设备，处理能力达1200t/h，烧结矿温度高达1000℃的热矿振动筛，其宽度为4m，长度为7.3m，重量达50ｔ。更换一台筛子只需4min。申克公司制的脱水筛的宽度达4.5m。德国筛子技术公司单轴振动筛的有效宽度最大为2400mm，长度为6000mm；而双轴振动筛的有效宽度最大为5500mm，长度达11000mm。最大振幅单轴振动筛为12mm，双轴振动筛为16mm；物料的输送速度一般为0.3-0.4m/s，也有高于这种速度的。日本东海株式会社和RXR公司等合作研制了垂直料流筛，把旋转运动和旋回运动结合起来，对细料一次分级特别有效。日本和美国的大型圆振动筛，采用双偏轴激振，用同步皮带传动，应用情况比较好。去年美国举行的矿山建材设备展览会上展出了一些筛分机，其中有一部分是三轴振动筛，仔细分析，有的是椭圆筛，有的是圆振动筛，这些筛分机其宽度都是在2m以上的大型筛分机。2.2国内的发展现状国内大型筛分机的研制及存在的问题从上世纪70年代开始，国内开始在大型筛分机的研制方面，做了大量工作，取得了很大成绩。中信重机在80年代引进了日本神户制钢的大型筛分机系列，其最大规格为27㎡,这种筛分机实际上是一种轻型振动筛。双层筛2ZK3675分级能力为500-2500t/h,重量只有27t;单层筛ZK3675脱水能力达500t/h。从设计思路分析，日本神户制钢以美国LOWHEAD振动筛的振动器为基础，参考了德国KHD公司的USK，USL

型筛子的结构特点设计的。目前国内在制造工艺和制造手段上尚存在一些问题。在烧结矿筛分方面，使用大型筛分机较多,SZR3175热矿筛18㎡，处理量达600t/h，重量15.9t；ZSL3080冷矿筛27㎡,处理量达350t/h,筛分效率达85％，机重为45t。国内在大型筛分机方面还有一些创新,中国矿大机电设备制造有限公司的CWS360

超静定网梁激振的大型振动筛，面积为21.6㎡，脱水脱介处理达100t/h，机重为19.5t，它通过多组振动器的组合，满足了大型振动筛的大激振力的要求，网梁包容体构成了大截面几何体的激振元，提高了筛体的稳定性和整体刚度。QLS30120强力筛，面积约30㎡的低频大振幅振动筛，13mm煤炭分级，处理量达500t/h，机重26t，它成功地把大型振动筛参振质量化大为小，分段组合。由于国内工业发展缓慢，基础比较薄弱，理论研究和技术水平落后，我国筛分机械的发展是本世纪近50年的事情，大体上可分为三个阶段。仿制阶段：这期间，仿制了前苏联的ГУП系列圆振动筛、BKT-11、BKT-OMZ型摇动筛；波兰的WK-15圆振动筛、CJM-21型摇动筛和WP1、WP2型吊式直线振动筛。这些筛分机仿制成功，为我国筛分机械的发展奠定了坚实的基础，并培养了一批技术人员。(2)自行研制阶段：从1966年到1980年研制了一批性能优良的新型筛分设备，1500mm×3000mm重型振动筛及系列，15㎡、30㎡共振筛及系列，煤用单轴、双轴振动筛系列，YK和ZKB自同步直线振动筛系列，等厚、概率筛系列，冷热矿筛系列。这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但是它们的研制成功基本上满足了国内需要，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。(3)提高阶段：进入改革开放的80年代，我国筛分机也进入了一个新的发展阶段。成功研制了振动概率筛系列、旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、自同步重型等厚筛系列、重型冷热矿筛系列、弛张筛、螺旋三段筛的研制，粉料直线振动筛、琴弦振动筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得成功。目前我国大型筛分机存在的问题：（1）大型筛分机的结构强度仍是一个值得重视的问题。我们希望筛子的寿命能达到3—5年，目前大都是1—2年；（2）大型筛分机的另一个值得研究的问题是减轻机器的重量，确定筛面的合理长度，即大型筛分机的优化轻型结构；（3）提高大型筛分机的制造精度，从而提高大型筛分机的制造质量，延长大型筛分机的使用寿命。2.3各类振动筛的优缺点：2.3.1惯性振动筛

惯性振动筛是借高速回转着的不平衡重产生离心力使筛箱振动，从而筛面上物料层松散使细粒级通过筛孔排出。近年来惯性振动筛由于其性能较好、结构和维护工作都较简单，故在选煤、选矿厂得到推广应用，受到各国的重视，尤其是直线振动筛发展很快。美国和日本等国一般根据质点的运动轨迹将惯性振动筛分为圆运动振动筛和直线振动筛。

（1）圆运动振动筛

圆运动振动筛是利用不平衡重激振器使筛箱振动的筛子，其运动轨迹一般为圆形。它普遍应用于煤炭、矿山厂的预先筛分、准备筛分以及脱水作业中。由于其筛面的圆形振动轨迹，使筛面上的物料不断地翻转和松散，因而圆振动筛具有以下特点：细粒级有机会向料层下部移动，并通过筛孔排出；卡在筛孔中的物料可以跳出，防止筛孔堵塞；筛分效率较高；可以变化筛面倾角，从而改变物料沿筛面的运动速度，提高筛子的处理量；对于难筛物料可以使主轴反翻，从而使振动方向同物料运动方向相反，物料沿筛面运动速度降低（在筛面倾角与主轴转速相同的情况下），以提高筛分效率。

国外又将圆运动振动筛分为单轴惯性振动筛和自定中心振动筛两种。单轴惯性振动筛特点是激振器的轴和皮带轮参与振动；优点是结构简单、容易制造；缺点是由于皮带轮与筛箱一起振动，无论电动机在任何角安装都不能避免皮带传动中心距的反复变化，从而引起三角皮带的反复伸缩，大大影响其使用寿命。波兰的WK型振动筛属于单轴惯性振动筛。

自定中心振动筛优点是运转时三角皮带轮不与筛箱一起振动，故传动皮带寿命较长，工作较稳定。自定中心振动筛又可分为轴承(提供产品:球轴承)偏心式和皮带轮偏心式两种。前者又名万能悬挂筛，因其筛箱振动时，主轴中心线和皮带轮的空间位置保持不变，故目前已很少使用；后者工作时，皮带轮回转中心线固定不动，所以传动三角皮带就不会时紧时松，具有频率较稳定、皮带寿命较长等特点。美国Ripl-Flo(莱普尔-弗洛)型振动筛是典型的皮带轮偏心式振动筛。

(2)直线振动筛

直线振动筛是靠两根带不平衡重的轴作同步异向旋转而产生振动的筛子。其筛面呈水平或倾斜安装，运动轨迹一般为直线，故称之为直线振动筛或水平振动筛。直线振动筛具有下列特点：它的动力平衡与物料在筛面上的运动情况较好；物料在筛面上的移动不是依靠筛子的倾角而是依靠激振力，故筛面一般水平安装，所以厂房高度较低；全封闭、不堵孔和坚固耐用，筛面有两层、三层和四层之分；由于筛箱运动中有较大的加速度，所以特别适合于煤炭的脱水、脱泥、脱介以及物料的分级。

国外直线振动筛采用箱式激振器者较多，如美国Low-Head型、西德USL型、日本古河A型、日本永田双偏心轴式、法国皮克双偏心轴式、苏联ΓИＣЛ型等。采用筒式激振器的有美国SS型和SG型、日本川崎D型和古河E型及横山椭圆振动筛等。

2.3.2共振筛

共振筛从50年代应用于煤炭和矿石中，该筛的振动系统是在接近共振区的条件下工作的，即筛子的工作频率接近其本身的自振频率。它既可用作煤和矿的预先筛分和最终筛分，也可以脱水、脱泥和脱介。

共振筛因利用了共振原理，具有下列特点：在共振频率附近，使用较小的激振力来驱动较大面积的筛箱；可以节省传动系统的功率消耗，并减少轴承等机件的受力；利用了非线性振动系统，筛子的瞬时加速度大，故对分级、脱水等作业有益。但由于其在安装上要求高，技术上比较复杂，国外共振筛的发展较缓慢，如西德除部分生产厂使用外已不再推广应用了。典型共振筛有波兰ZDR型振动筛：它是波兰近十年来发展的新型共振筛，与CDR型共振筛相比，结构上变化不大，仅处理量有所提高，但其振动大，要求有高质量的橡胶弹簧元件，故仍处在试验研究阶段。该筛的型号有ZDR-1.8型和ZDR-2.2型共振筛，筛分面积为17㎡和21㎡。

2.3.3.其它类型的振动筛

（1）等厚筛

我国现有的ZD型直线等厚筛系列，有7种基本规格，总筛分效率一般在85%以上，限上限下率一般为5%～10%。ZD系列等厚筛适用于需要精确分级的煤炭及类似比重物料的干湿式筛分，处理量较大，筛分深度可至6mm。

（2）概率筛分机

概率筛分机通过采用大筛孔、大倾角和多层筛面结构，使物料近似筛分而提高筛机处理能力和干式筛分的深度。QGS型琴弦概率筛是在GS型煤用概率筛的基础上，吸收琴弦筛的特点研制的。该筛能有效地对潮湿煤炭进行6mm干式分级，筛选产品能满足空气重介流态床分选机对人选煤的要求。琴弦筛网在共振状态下工作，筛孔不易堵塞。

（3）GPS型高频振动细筛

GPS-900-3型高频细筛是在吸收美国Derrick高频细筛技术的基础上研制的，该筛采用了叠层筛网(由三层孔径不同的不锈钢编织筛网叠合而成)、三路给矿(沿筛面长布置三个给矿器)和长圆筒形振动器(电机轴两端装由偏重块和调偏块组成的振子)振频2850次/分。目前已在黑色和有色金属闭路磨矿作业中，作为分级设备推广应用，分级总效率达60%～70%。电磁振动旋流筛

电磁振动旋流筛是一种结构简单的高效脱水脱泥设备。该筛无转动部件，无需润滑，不需动力，不仅用于选煤厂，还可推广用作污水处理和选矿厂及其它类似物料的脱水脱泥和分级设备。目前该筛已形成用于粗煤泥的C型和用于末煤的M型两种型号。在同等面积的条件下，直线振动筛处理量大、但筛分效率不高，圆振动筛则相反。回转筛主要用于处理超细粉状物料。概率筛可对物料进行粗分级，等厚筛可对物料进行精分级。热矿筛、冷矿筛可对烧结后的铁矿石进行筛分。3研究方向国外筛分设备仍以发展振动筛为主，振动筛向标准化、通用化和系列化方向发展；向大型化方向发展，但最大到55㎡，已够用了；增大筛面倾角，提高筛分效率；发展细粒筛分设备，筛孔尺寸小到0.1～0.3mm；旋流筛使用逐渐增多；共振筛发展停滞。国内主要以提高原煤干式深度筛分技术，降低分级下限和增加煤炭品种，着重解决粒度细、水分高和粘度大的难筛物料的分级技术；为满足大露天矿选用，研制重型分级筛，适用于500mm以下物料筛分；为提高筛板的寿命和效果，着重发展焊接筛网，非金属筛面；共振筛有被淘汰之势，应大力发展块偏心圆振动筛和直线振动筛。工业的发展对振动筛的品种和质量要求愈来愈高，从而使振动筛分机械的发展提高到了一个新的阶段。目前国内外振动筛产品结构性能落后的筛分机仍占一半以上。因此，今后应当优先发展量大面广的优良机型；探索新的筛分理论，发展新型筛分机；发展大型、重型、特重型筛分设备，限制生产并逐步淘汰生产效率低，设计陈旧的老产品。我的研究的是直线振动筛。中德重工机器厂和河南红星矿山机器厂是河南圆直线震动筛成品筛专业生产出口基地。直线振动筛的工作原理：振动筛工作时，两电机同步反向放置使激振器产生反向激振力，迫使筛体带动筛网做纵向运动，使其上的物料受激振力而周期性向前抛出一个射程，从而完成物料筛分作业。设计内容还包括筛箱的设计，轴以及轴承的选择和强度