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外振動篩技術熱點小議
文章出處：原創(chuàng)
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發(fā)表時間：2016-07-12 03:07
很近十多年來，經(jīng)濟快速發(fā)展，改制后企業(yè)種類多 (國有、股份、私有、中外合資等)，出現(xiàn)一百多家生產(chǎn)振動篩企業(yè)，市場上篩機結構形式多，技術、質(zhì)量水平參差不齊。國外篩機制造公司在強大經(jīng)濟資助下，技術開發(fā)、加工能力穩(wěn)步發(fā)展。
1、篩機大型化問題
學者談篩機發(fā)展必談大型化，引起各方注意，企業(yè)甚至不惜花巨資引進國外大型篩機技術，現(xiàn)在看來有的引進是失敗的，沒有必要的，很顯然水士不服。需多談大型篩機可靠性及影響可靠性因素，因此，大型化方向要準。
(1) 硬件要好
比德國 KHD 公司、Schenck 公司、美國 Tabor 公司起步晚的美國 Conn Weld 公司憑借其堅實的基礎工作快速發(fā)展。篩機都采用 CAD進行有限元結構和動態(tài)分析，有美國優(yōu)異設備化驗和檢驗，下料采用高壓水切割機，由數(shù)控機床制造，在高標準工作房中裝配，很后采用噴丸、噴漆處理。其產(chǎn)品基本沿用幾十年來美國 Allis 和 Tabor 公司結構和技術，作了些改進，但等厚篩做到 39 m2 ，直線篩。單位想花錢買人家圖紙，引進技術做到27 m2時要注意，知其產(chǎn)品好，更要知其硬件基礎好。
(2) 結構應簡單，可靠性才高
國外幾大篩機制造公司在特殊領域使用的篩機研究較深，在大型化方面，結構和技術基本未變，德國 KHD 公司研發(fā)的三通道大型篩未見發(fā)展，其很大篩機 USL 4.5 m×6.75m 結構未變，采用自同步技術，世界很大的篩機還是德國Sieb Technik 公司的 50 m2 、寬 5.5 m 的單層直線篩，與 Schenck 公司的很大產(chǎn)品單層直線篩寬 4m、長 8.5 m 的結構基本一樣，只是前者用了四個小點箱式激振器，后者用了兩個大點箱式激振器。另外日本神戶制鋼所很大的篩機 HLW 型 (寬 4.8 m、長7.1 m) 也是采用美國 Low Head 型激振器結構，后來改為水平放置激振器。美國的 Tabor 公司很大篩機是單層直線篩 3.7 m×7.3 m，結構未變，只是使用三個箱式激振器。而花樣特多，結構也在變化，有的大型化甚至背離發(fā)展方向。由好幾臺 2 m×3 m 小篩機組合在一塊，就能生產(chǎn)大平米篩機，就叫大型化3073 雙層圓篩都采用雙激振器，但結構相差很大，我公司 2DYK 型二激振器放在排名靠前層篩面之上，采用塊偏心，同步帶同步，同步帶壽命 6 個月以上，日本 (川崎公司的特大 E 型 3 m×10.8 m) 和美國也都采用同步帶技術，維修十分方便。據(jù)我所知國外篩機公司大型圓篩還沒有使用同步器的。有的單位采用齒輪同步器 (相當于減速器結構)，用了五齒輪強迫同步和瓣形聯(lián)軸器 (不是傳動) 聯(lián)接，且軸偏心(單件質(zhì)量太大)，結構復雜，重量重，可靠性低，噪聲也大，精加工要求精度高。這些圓篩都已達 3.6 m×7.3 m，且是雙層篩。直線篩有綜合美、德、日、蘇的 DZS 篩機，其為雙通道結構，雙通道加中間側板的目的是想增加篩機橫梁剛度，因工作中橫梁中間動應力、動應變很大，一般疲勞斷裂在中間，同時使用不參振同步器，這樣，結構復雜，制造要求高。
(3) 適應市場的技術發(fā)展
中國礦大和中國科大在煤炭深度篩分 (25 mm、13 mm、6 mm，水分 10% 以上粒級) 和脫水、脫介篩機大型化方面作出了貢獻。BHS 型分級篩機技術特點是：大振幅、大振動強度，參振質(zhì)量輕，大跨度雙激振器自同步直線運動，集中受力件帶動篩網(wǎng)參振，分 3~4 段獨立振動，二次隔振，篩網(wǎng)為彈簧鋼插入式。結構復雜，但解決了問題，篩分效率達 85% 以上。現(xiàn)場使用很大已達 37m 2。中國礦大的 CWS 型篩機超靜定網(wǎng)梁激振的大型篩也是通過大振幅、大振動強度脫水、脫介，已生產(chǎn)出 3.6 m×6.0 m 篩機。使用等厚篩越來越多：單層到雙層，三段到五段不同傾角轉變，激振器絕大部分用整箱體激振器，很大已達 3.1 m×9.1 m。以上這些篩適用于煤炭行業(yè)，都能達到篩分，脫水、脫介的效果。國外現(xiàn)研制一種梯流篩，用于難篩分物料，為了克服堵孔，通過一端固定，一端自由的懸臂梁 (篩條) 的彈性振動來篩分。如：篩機頻率為800~1 100 r/ min；篩條為 f4 mm；彈性模量為 2×11 310 Pa；比重為 7 800 kg/ m 。從彈性篩分理論中計算得知篩條長度應為 155~200 mm，此長度使得篩條一階振動頻率與篩機頻率相近。冶金行業(yè)中冶金廠燒結礦篩分用的振動篩，已發(fā)展為三軸橢圓等厚冷礦篩，能地篩分細料度的顆粒，篩分效率高。
2、篩機小型化問題很多項目需 1~3 m 篩機，很少有人開發(fā)、研究。
細聚酯篩網(wǎng) (0.5 mm 以下) 制造水平極低，連國外已少見的直線篩振動電機擺放方向，幾乎都用，不合理。Derrick 公司生產(chǎn)的篩機用于廣西龍灘水電站是世界上很小型篩機，采用上下擺放雙長筒振動電機，篩體用剪切橡膠彈簧懸掛式安裝，為了與篩面弧形緊密配合，用高性能膠粘緊篩體成弧形，各處密封很好，不漏篩上物。篩面已達篩孔，開孔率 45% 水平，脫水效率可達 90% 以上。
3、橢圓篩國外三軸橢圓篩發(fā)展很快 (JCI 公司、Cedarapids公司、Gator 公司)，有如下結構特點：
(1) 軸承外圈旋轉 (除此之外都是內(nèi)圈旋轉)，外圈旋轉集中離心力作用面積比內(nèi)圈旋轉大，內(nèi)圈旋轉離心力作用面積處 (內(nèi)圈的 1/ 3 處) 一般極易發(fā)生微粒剝落疲勞破壞，而外圈旋轉離心力作用面積大，軸承壽命長；
(2) 中間傳動軸小，如 Cedarapids 公司 2.1 m×6.0 m 橢圓篩中間軸只有 70 mm，為什么這么小，因為它不受離心力，只傳遞電機過來的扭矩給對面偏心塊；
(3) 側板上開孔小 (不像日本神戶制鋼所篩機側板開這么大口)，這樣對篩機強度和剛度影響小。軸承在側板外側受力，中間傳動軸小，中間軸罩體既能受上層物料的沖擊，又能加強篩機剛度；
(4) 采用流行的脹套 (皮帶輪) 和錐套 (軸承) 聯(lián)接，維修太方便；
(5) 皮帶輪用可調(diào)直徑帶輪，方便改變激振頻率。篩分效率高，可水平安裝，適用于移動式破碎篩分機組。橢圓篩發(fā)展很快，有仿制上面結構的 (ZST型)，有三軸、同步器不參振的，也有兩軸自同步的和強迫同步的 (2TYA 型)。同步器國外用得少，較熱衷。
4、準直線振動篩準直線就是近似直線，筆者認為：當橢圓長軸與短軸長度之比都為大于 5∶1 時，可認為是準直線運動；篩機水平安裝后不但不會影響而且有利于脫水、脫介。兩軸激振器水平安裝，反向旋轉是其特征。國外只有日本神戶制鋼所 HLW 型，在此方面發(fā)展較快，有引進日本的 ZK 型，唐山煤炭分院 ZKS 型(用不參振同步器)，有鞍山的 DZS 型 (用不參振同步器)。這些篩機側板較窄，組成篩框后，剛度強，需通過嚴格計算確定兩激振器的激振力中心離篩箱重心的高度，以確保入料、出料處橢圓長軸與短軸長度之比為大于 5∶1。
5 德國KHD 公司產(chǎn)品改進德國KHD公司是世界有名自同步振動篩制造公司，其 USL、USK 型直線、圓振動篩遍布世界。它與 Schenck 公司的產(chǎn)品有明顯區(qū)別。Schenck 公司篩機采用矩形橫梁、側板上 (矩形橫梁法蘭處) 開長方形口、較薄側板、側板上布滿角鋼和折彎鋼板、另有支撐激振器矩形大梁與側板組成篩框，采用整箱體激振器激振。KHD 公司從上世紀 80 年代至今，其 USL、 USK 振動篩結構發(fā)生些變化：
(1) 原側板上、下邊緣采用折彎，現(xiàn)上邊緣用角鋼與側板高強度螺栓聯(lián)接，下邊緣不折彎；
(2) 取消內(nèi)、外加強板，側板加厚 (如 3 m 寬篩機側板由 14 mm 改為 16 mm)。側板沒有任何型鋼或其它加強，這與 Schenck 公司設計理念不同。一個是用厚側板，一個是用薄側板 (如 3 m 寬的篩機側板用12 mm) 加滿角鋼和折彎鋼板；
(3) 直線篩拉大兩激振器距離，克服滾動摩擦阻力，加強自同步性。這三點改變，當然有其充分理由。具有以上三點改變的新三、四套圖紙以 200 萬元人民幣賣給企業(yè)。
6、篩機制作水平一臺產(chǎn)品從生產(chǎn)到用戶手中，是一個企業(yè)給用戶各方面的展示，外表質(zhì)量固然重要，的是篩機很不錯不允許出現(xiàn)異常運動 ，根據(jù) 《ZKR型振動篩標準 JB/T 6389-92 和 《YKR型振動篩》 標準 JB/T6388-2004 要求：
(1) 篩箱橫向擺動不大于 1 mm；
(2) 兩側板對稱點雙振幅差不大于 1 mm；
(3) 根據(jù)振動篩試驗方法 JB 4042-85 振動方向角第 2.5 點 (即兩側板中點對稱點) 方向角要求：設計值±5°。以上三點 (屬重要指標) 任一點超標，就判為不合格產(chǎn)品，同時對篩機的壽命 (特別是第 1 點) 是致命的。現(xiàn)場篩機工作時，肉眼能看出以上三點是否超標。國外很多篩子，作者看過很多，其工作狀態(tài)，其篩子制造水平高。這就是國外篩子整機壽命能達 24 000 h 以上重要原因之一。有的廠家連中間罩都取消，加工精度達不到要求，加上后，以上三點又與標準相差很大。
7、產(chǎn)品技術定位國外每個公司所生產(chǎn)振動篩技術、結構穩(wěn)定。Schenck 公司 (其圓篩采用塊偏心、稀油潤滑) 不會采用自同步、油脂潤滑、橡膠彈簧技術，反之 KHD 公司也不會采用強迫同步、稀油潤滑、金屬彈簧技術。美國 Tabor 公司直線篩 (采用的是豎分型面激振器) 也不會采用 Schenck 公司整箱體激振器、油脂潤滑技術，圓篩 (軸偏心) 也不會采用塊偏心技術。這反應國外公司生產(chǎn)的產(chǎn)品成熟。而一個單位什么型號篩機都生產(chǎn)，包羅萬象，你能生產(chǎn)我的產(chǎn)品，我也能生產(chǎn)你的產(chǎn)品。引進強迫同步篩機，又覺得自同步好，又引進自同步，甚至有的學者提出自同步有取代強迫同步的趨勢，作者撰文 提出兩者應并駕齊驅(qū)發(fā)展。這種軍閥混戰(zhàn)的局面對企業(yè)創(chuàng)品牌不利。
8、出眾人才篩分行業(yè)人才基本能滿足市場要求，但絕大部分還是經(jīng)驗設計。既了解機械振動理論、又了解CAD、三維動態(tài)制作 (便于有限元、動態(tài)分析)；既了解現(xiàn)場使用情況、又了解篩分行業(yè)情況，這樣的拔尖人才少，技術人員應朝此方向努力。
1、篩機大型化問題
學者談篩機發(fā)展必談大型化，引起各方注意，企業(yè)甚至不惜花巨資引進國外大型篩機技術，現(xiàn)在看來有的引進是失敗的，沒有必要的，很顯然水士不服。需多談大型篩機可靠性及影響可靠性因素，因此，大型化方向要準。
(1) 硬件要好
比德國 KHD 公司、Schenck 公司、美國 Tabor 公司起步晚的美國 Conn Weld 公司憑借其堅實的基礎工作快速發(fā)展。篩機都采用 CAD進行有限元結構和動態(tài)分析，有美國優(yōu)異設備化驗和檢驗，下料采用高壓水切割機，由數(shù)控機床制造，在高標準工作房中裝配，很后采用噴丸、噴漆處理。其產(chǎn)品基本沿用幾十年來美國 Allis 和 Tabor 公司結構和技術，作了些改進，但等厚篩做到 39 m2 ，直線篩。單位想花錢買人家圖紙，引進技術做到27 m2時要注意，知其產(chǎn)品好，更要知其硬件基礎好。
(2) 結構應簡單，可靠性才高
國外幾大篩機制造公司在特殊領域使用的篩機研究較深，在大型化方面，結構和技術基本未變，德國 KHD 公司研發(fā)的三通道大型篩未見發(fā)展，其很大篩機 USL 4.5 m×6.75m 結構未變，采用自同步技術，世界很大的篩機還是德國Sieb Technik 公司的 50 m2 、寬 5.5 m 的單層直線篩，與 Schenck 公司的很大產(chǎn)品單層直線篩寬 4m、長 8.5 m 的結構基本一樣，只是前者用了四個小點箱式激振器，后者用了兩個大點箱式激振器。另外日本神戶制鋼所很大的篩機 HLW 型 (寬 4.8 m、長7.1 m) 也是采用美國 Low Head 型激振器結構，后來改為水平放置激振器。美國的 Tabor 公司很大篩機是單層直線篩 3.7 m×7.3 m，結構未變，只是使用三個箱式激振器。而花樣特多，結構也在變化，有的大型化甚至背離發(fā)展方向。由好幾臺 2 m×3 m 小篩機組合在一塊，就能生產(chǎn)大平米篩機，就叫大型化3073 雙層圓篩都采用雙激振器，但結構相差很大，我公司 2DYK 型二激振器放在排名靠前層篩面之上，采用塊偏心，同步帶同步，同步帶壽命 6 個月以上，日本 (川崎公司的特大 E 型 3 m×10.8 m) 和美國也都采用同步帶技術，維修十分方便。據(jù)我所知國外篩機公司大型圓篩還沒有使用同步器的。有的單位采用齒輪同步器 (相當于減速器結構)，用了五齒輪強迫同步和瓣形聯(lián)軸器 (不是傳動) 聯(lián)接，且軸偏心(單件質(zhì)量太大)，結構復雜，重量重，可靠性低，噪聲也大，精加工要求精度高。這些圓篩都已達 3.6 m×7.3 m，且是雙層篩。直線篩有綜合美、德、日、蘇的 DZS 篩機，其為雙通道結構，雙通道加中間側板的目的是想增加篩機橫梁剛度，因工作中橫梁中間動應力、動應變很大，一般疲勞斷裂在中間，同時使用不參振同步器，這樣，結構復雜，制造要求高。
(3) 適應市場的技術發(fā)展
中國礦大和中國科大在煤炭深度篩分 (25 mm、13 mm、6 mm，水分 10% 以上粒級) 和脫水、脫介篩機大型化方面作出了貢獻。BHS 型分級篩機技術特點是：大振幅、大振動強度，參振質(zhì)量輕，大跨度雙激振器自同步直線運動，集中受力件帶動篩網(wǎng)參振，分 3~4 段獨立振動，二次隔振，篩網(wǎng)為彈簧鋼插入式。結構復雜，但解決了問題，篩分效率達 85% 以上。現(xiàn)場使用很大已達 37m 2。中國礦大的 CWS 型篩機超靜定網(wǎng)梁激振的大型篩也是通過大振幅、大振動強度脫水、脫介，已生產(chǎn)出 3.6 m×6.0 m 篩機。使用等厚篩越來越多：單層到雙層，三段到五段不同傾角轉變，激振器絕大部分用整箱體激振器，很大已達 3.1 m×9.1 m。以上這些篩適用于煤炭行業(yè)，都能達到篩分，脫水、脫介的效果。國外現(xiàn)研制一種梯流篩，用于難篩分物料，為了克服堵孔，通過一端固定，一端自由的懸臂梁 (篩條) 的彈性振動來篩分。如：篩機頻率為800~1 100 r/ min；篩條為 f4 mm；彈性模量為 2×11 310 Pa；比重為 7 800 kg/ m 。從彈性篩分理論中計算得知篩條長度應為 155~200 mm，此長度使得篩條一階振動頻率與篩機頻率相近。冶金行業(yè)中冶金廠燒結礦篩分用的振動篩，已發(fā)展為三軸橢圓等厚冷礦篩，能地篩分細料度的顆粒，篩分效率高。
2、篩機小型化問題很多項目需 1~3 m 篩機，很少有人開發(fā)、研究。
細聚酯篩網(wǎng) (0.5 mm 以下) 制造水平極低，連國外已少見的直線篩振動電機擺放方向，幾乎都用，不合理。Derrick 公司生產(chǎn)的篩機用于廣西龍灘水電站是世界上很小型篩機，采用上下擺放雙長筒振動電機，篩體用剪切橡膠彈簧懸掛式安裝，為了與篩面弧形緊密配合，用高性能膠粘緊篩體成弧形，各處密封很好，不漏篩上物。篩面已達篩孔，開孔率 45% 水平，脫水效率可達 90% 以上。
3、橢圓篩國外三軸橢圓篩發(fā)展很快 (JCI 公司、Cedarapids公司、Gator 公司)，有如下結構特點：
(1) 軸承外圈旋轉 (除此之外都是內(nèi)圈旋轉)，外圈旋轉集中離心力作用面積比內(nèi)圈旋轉大，內(nèi)圈旋轉離心力作用面積處 (內(nèi)圈的 1/ 3 處) 一般極易發(fā)生微粒剝落疲勞破壞，而外圈旋轉離心力作用面積大，軸承壽命長；
(2) 中間傳動軸小，如 Cedarapids 公司 2.1 m×6.0 m 橢圓篩中間軸只有 70 mm，為什么這么小，因為它不受離心力，只傳遞電機過來的扭矩給對面偏心塊；
(3) 側板上開孔小 (不像日本神戶制鋼所篩機側板開這么大口)，這樣對篩機強度和剛度影響小。軸承在側板外側受力，中間傳動軸小，中間軸罩體既能受上層物料的沖擊，又能加強篩機剛度；
(4) 采用流行的脹套 (皮帶輪) 和錐套 (軸承) 聯(lián)接，維修太方便；
(5) 皮帶輪用可調(diào)直徑帶輪，方便改變激振頻率。篩分效率高，可水平安裝，適用于移動式破碎篩分機組。橢圓篩發(fā)展很快，有仿制上面結構的 (ZST型)，有三軸、同步器不參振的，也有兩軸自同步的和強迫同步的 (2TYA 型)。同步器國外用得少，較熱衷。
4、準直線振動篩準直線就是近似直線，筆者認為：當橢圓長軸與短軸長度之比都為大于 5∶1 時，可認為是準直線運動；篩機水平安裝后不但不會影響而且有利于脫水、脫介。兩軸激振器水平安裝，反向旋轉是其特征。國外只有日本神戶制鋼所 HLW 型，在此方面發(fā)展較快，有引進日本的 ZK 型，唐山煤炭分院 ZKS 型(用不參振同步器)，有鞍山的 DZS 型 (用不參振同步器)。這些篩機側板較窄，組成篩框后，剛度強，需通過嚴格計算確定兩激振器的激振力中心離篩箱重心的高度，以確保入料、出料處橢圓長軸與短軸長度之比為大于 5∶1。
5 德國KHD 公司產(chǎn)品改進德國KHD公司是世界有名自同步振動篩制造公司，其 USL、USK 型直線、圓振動篩遍布世界。它與 Schenck 公司的產(chǎn)品有明顯區(qū)別。Schenck 公司篩機采用矩形橫梁、側板上 (矩形橫梁法蘭處) 開長方形口、較薄側板、側板上布滿角鋼和折彎鋼板、另有支撐激振器矩形大梁與側板組成篩框，采用整箱體激振器激振。KHD 公司從上世紀 80 年代至今，其 USL、 USK 振動篩結構發(fā)生些變化：
(1) 原側板上、下邊緣采用折彎，現(xiàn)上邊緣用角鋼與側板高強度螺栓聯(lián)接，下邊緣不折彎；
(2) 取消內(nèi)、外加強板，側板加厚 (如 3 m 寬篩機側板由 14 mm 改為 16 mm)。側板沒有任何型鋼或其它加強，這與 Schenck 公司設計理念不同。一個是用厚側板，一個是用薄側板 (如 3 m 寬的篩機側板用12 mm) 加滿角鋼和折彎鋼板；
(3) 直線篩拉大兩激振器距離，克服滾動摩擦阻力，加強自同步性。這三點改變，當然有其充分理由。具有以上三點改變的新三、四套圖紙以 200 萬元人民幣賣給企業(yè)。
6、篩機制作水平一臺產(chǎn)品從生產(chǎn)到用戶手中，是一個企業(yè)給用戶各方面的展示，外表質(zhì)量固然重要，的是篩機很不錯不允許出現(xiàn)異常運動 ，根據(jù) 《ZKR型振動篩標準 JB/T 6389-92 和 《YKR型振動篩》 標準 JB/T6388-2004 要求：
(1) 篩箱橫向擺動不大于 1 mm；
(2) 兩側板對稱點雙振幅差不大于 1 mm；
(3) 根據(jù)振動篩試驗方法 JB 4042-85 振動方向角第 2.5 點 (即兩側板中點對稱點) 方向角要求：設計值±5°。以上三點 (屬重要指標) 任一點超標，就判為不合格產(chǎn)品，同時對篩機的壽命 (特別是第 1 點) 是致命的。現(xiàn)場篩機工作時，肉眼能看出以上三點是否超標。國外很多篩子，作者看過很多，其工作狀態(tài)，其篩子制造水平高。這就是國外篩子整機壽命能達 24 000 h 以上重要原因之一。有的廠家連中間罩都取消，加工精度達不到要求，加上后，以上三點又與標準相差很大。
7、產(chǎn)品技術定位國外每個公司所生產(chǎn)振動篩技術、結構穩(wěn)定。Schenck 公司 (其圓篩采用塊偏心、稀油潤滑) 不會采用自同步、油脂潤滑、橡膠彈簧技術，反之 KHD 公司也不會采用強迫同步、稀油潤滑、金屬彈簧技術。美國 Tabor 公司直線篩 (采用的是豎分型面激振器) 也不會采用 Schenck 公司整箱體激振器、油脂潤滑技術，圓篩 (軸偏心) 也不會采用塊偏心技術。這反應國外公司生產(chǎn)的產(chǎn)品成熟。而一個單位什么型號篩機都生產(chǎn)，包羅萬象，你能生產(chǎn)我的產(chǎn)品，我也能生產(chǎn)你的產(chǎn)品。引進強迫同步篩機，又覺得自同步好，又引進自同步，甚至有的學者提出自同步有取代強迫同步的趨勢，作者撰文 提出兩者應并駕齊驅(qū)發(fā)展。這種軍閥混戰(zhàn)的局面對企業(yè)創(chuàng)品牌不利。
8、出眾人才篩分行業(yè)人才基本能滿足市場要求，但絕大部分還是經(jīng)驗設計。既了解機械振動理論、又了解CAD、三維動態(tài)制作 (便于有限元、動態(tài)分析)；既了解現(xiàn)場使用情況、又了解篩分行業(yè)情況，這樣的拔尖人才少，技術人員應朝此方向努力。
