毕业设计方案题目空间振动筛设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级学生学号指导教师二〇一四年三月三十一日学院机械工程学院专业机械工程及自动化学生学号设计题目空间振动筛设计一、选题背景与意义1近年来，随着国民经济的快速增长和技术的进步，冶金、煤炭、矿山、建材、水电等行业迫切需要处理量大的振动筛进行高效率地筛分、脱水、脱介作业。

在煤炭行业，采煤机械化程度不断的提高和国民经济的发展对煤炭的需求越来越大，使得煤矿产量日益增加，这对筛分机械处理能力的要求也越来越高。

同时新建选煤厂和老厂改造，都面临着新的设备选型和更新，尤其在选煤厂重介工艺系统设备中，筛宽3.0～3.6 m的大型振动筛需求量很大。

大型矿井的原煤分级和原煤干法深度筛分都需要大型振动筛。

同时，筛分机械的大型化可以减少振动筛的使用数量，减少设备费用和设备管理费用，带来较好的经济效益。

因此，研究和制造大型振动筛就成为一项重要的课题。

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。

德国的申克公司可提供260多种筛分设备，STK公司生产的筛分设备系列品种较全，技术水平较高，KHD公司生产200多种规格筛分设备，通用化程度较高，KUP公司和海因勒曼公司都研制了双倾角的筛分设备。

美国RNO公司新研制了DF11型双频率筛，采用了不同速度的激振器。

DRK公司研制成三路分配器给料，一台高速电机驱动。

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。

英国为解决从湿原煤中筛出细粒末煤，研制成功旋流概率筛。

前苏联研制了一种多用途兼有共振筛和直线振动筛优点的自同步直线振动筛。

由于工业发展缓慢，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。

(1)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，15m2、30m2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。

成(3)提高阶段：进入改革开放的80年代，我国筛分机的发展也进入了一个新的发展阶段。

- 1 -济南大学系列、重型冷热矿筛系列、驰张筛、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。

[1]2.筛分机械的大型化对机械结构的强度和刚度提出了高要求，筛分机械结构增大，对其振动强度的要求也相应增加。

筛宽增加一倍，管梁的应变要增加许多倍，所以，管梁的截面尺寸会迅速增大，这使得地基的动负荷也成倍增加，给机械制造业带来极大困难。

另外，结构增大后，必然引起筛体的参振质量和所需的激振力增大，则筛体的动负荷也随即增大，引起筛体结构强度和刚度不足，导致筛体变形过大、侧板撕裂、横梁断裂、焊缝开裂，严重影响筛分机械的使用寿命。

国内生产的振动筛使用寿命一般为3～5 年，其中大型振动筛一般为2 年左右，德国和波兰等国一般为5～8 年，美国为 5 年以上，原苏联规定第一次大修前，使用时间为14000～18000 h。

我国大型振动筛的设计和制造起步较晚，技术还不够成熟，主要依靠引进国外图纸和技术。

由于国外的技术壁垒和国内制造技术和材料的限制，使得国内制造的大型筛运行情况一直不理想。

选煤生产对筛分设备提出了效率高、运行可靠、制造成本低、减少污染(降低噪音)等方面的要求。

而目前我国振动筛分设备的设计水平还不能满足这些要求，尤其是在运行的可靠性及零部件的使用寿命等方面与国外先进设备相比还有一定差距。

因此，如何提高我国振动筛分设备的设设能力极为重要。

二、设计内容将颗粒大小不同的碎散物料群,多次通过均匀布孔的单层或多层筛面,分成若干不同级别的过程称为筛分。

理论上大于筛孔的颗粒留在筛面上,称为该筛面的筛上物,小于筛孔(最小有二维小于筛孔尺寸)的颗粒透过筛孔,称为该筛面的筛下物。

碎散物料的筛分过程,可以看作由两个阶段组成:一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面;二是细颗粒透过筛孔。

要想完成上述两个过程,必须具备最基本的条件,就是物料和筛面之间要存在着相对运动。

为此,筛箱应具有适当的运动特性,一方面使筛面上的物料层成松散状态;另一方面,使堵在筛孔上的粗颗粒闪开,保持细粒透筛之路畅通。

实际的筛分过程是:大量粒度大小不同,粗细混杂的碎散物料进入筛面后,只有一部分颗粒与筛面接触,而在接触筛面的这部分物料中,不全是小于筛孔的细粒,大部分小于筛孔尺寸的颗粒,分布在整个料层的各处。

由于筛箱的运动,筛面上料层被松散,使大颗粒本来就存在的较大的间隙被进一步扩大,小颗粒乘机穿过间隙,转移到下层。

由于小颗粒间隙小,大颗粒不能穿过,因此,大颗粒在运动中,位置不断升高。

于是原来杂乱无章排列的颗粒群发生了析离,即按颗粒大小进行了分层,形成小颗粒在下,粗粒居上的排列规则。

到达筛面的细颗粒,小于筛孔者透筛,最终实现了粗、细粒分离,完成筛分过程。

然而,充分的分离是没有的,在筛分时,一般都有一部分筛下物留在筛上物中。

细粒透筛时,虽然颗粒都小于筛孔,但它们透筛的难易程度不同颗粒越小透筛越易,和筛孔尺寸相近的颗粒,透筛就较难,透过筛面下层的大颗粒间隙就更难。

[2][3]棒条筛突破了传统振动筛的设计思路，将封闭型筛孔变为开放型筛孔，筛面是由一层层相互- 2 -济南大学平行的弹性棒条和安装弹性棒条的固定梁组成，弹性棒条的一端安装在固定梁上，另一端悬臂，筛面在顺物料流方向呈阶梯分布。

这样，棒条在随筛体振动的同时自身还产生二次振动，提高了物料在筛面上的抛射强度。

筛面开孔率高，物料在筛面透筛概率高，减小了粘湿细粒物料在筛面上团聚机会，并且物料在筛分时是从上一层筛面跳跃到下一层筛面，进一步增加了物料在筛面上的抛射，且物料对筛面冲刷作用大，能将已经粘附在筛面上的物料冲刷下来，减小了物料堵塞筛孔情况的发生。

[4]总之，这样的结构在提高物料颗粒在筛面的抛射强度和破坏筛面物料覆盖膜方面具有很重要的作用，有效地解决了筛孔堵塞的问题，提高了筛分效率。

棒条筛的工作原理：通过两台电动机带动两组激振器系统作相反方向的转动，产生的激振力在两组激振器系统中心连线上相抵消，而在其垂直方向上叠加，按照设计要求垂直方向上的激振力合力方向应该通过筛机振动体的质心，从而使振动筛的振动轨迹为直线。

产生的激振力通过与筛箱相连的轴承座传递到筛箱上，从而使整个振动筛的振动体产生一简谐振动。

最终目标要设计完成一种振动筛，满足机器可以用于筛分干煤筛，入料0—30mm，出料0—3mm，电机分置安装，并且采用棒条筛面，符合环保要求，产量能够达到200t/h。

三、设计方案方案一：直线型棒条式振动筛直线型棒条振动筛主体示意图1防护板2筛厢主体3棒条晒4进料口5电动机6激振器7轴杆直线型棒条式振动筛与传统封闭式筛面结构相比，其优点在于振动棒条筛面最大的不同在于筛面单元的柔性得到充分释放。

悬臂筛面单元的高频二次振动可以放松卡在筛孔中的物料颗粒,且透筛力也得到改善。

在结构上,悬臂筛面结构增大了筛面的开孔率,大大提高了物料的透筛概率。

整体上看,筛面向下成梳篦形,没有筛丝交错分布形成的凹坑,使贴近筛面的物料下滑阻力减小,卡住的颗粒可以很容易冲刷下。

- 3 -济南大学济南大学- 4 - 其缺点是： （1）由于振动棒条一端安装在固定梁上，另一端悬臂，所以弹簧钢棒条二次振动时在其根部产生交变弯曲应力，容易产生疲劳断裂，增加了维修工作量。

（2）由于棒条动力学和结构参数的制约，当料层太厚时，棒条二次振动不充分，达 不到自清理的目的，高质量筛分的性能和节能的优越性也得不到充分发挥。

（3）现场的筛机是以成品方式购入的，对于给定筛机（筛面）和被筛分物料之间的 偶合作用，缺乏有针对性的系统研究，因而其工作参数匹配可能不是最佳的，影响到筛机的性能。

（4）体积大，占地面积大，机构不紧凑，在空间狭窄，而有较大高度地方安装非常不合适，安装不便利，不符合课题要求。

方案二：圆形振动筛1减震弹簧 2筛网 3箱体 4电动机圆型振动筛的主要零部件有筛箱、筛网、振动器、减振弹簧装置、底架、偏心轴、激振器等。

这些是振动筛实现小振幅、高频率、大倾角筛分的关键性部件，其可以有多种不同配件，例如： 配件1：筛格与收料盘作用：在直径较小的圆弧振动筛结构中应用广泛，主要用于高细度物料的筛分。

优点：有效的防止物料从边缘溢出，将筛面上的物料集中到中间位置进行处理。

缺点：容易造成受料阻力，如果振动传送力不够，就会造成物料堆积。

配件2：托球板作用：常州振动筛中配备的有托球板，主要取决于当地人的应用需要。

优点：托球板属于振动筛的清网装置，物料堵塞时，可以通过弹力提高筛分效果。

缺点：可能会造成振动筛机身上部压力过大，进而影响电机的传动力。

配件3：绷网圈作用：对振动筛筛网有保护作用，减少筛网磨损，尽量降低后期维护成本。

优点：绷网圈可以让筛网网格之间的密度加强，避免漏料，物料筛分效果好。

缺点：该配件较多应用于细网中，如果是粗丝径筛网，就没有添加必要。

方案三：空间振动筛1棒条筛2电动机3出料底板4弹簧空间振动筛，采用棒条筛面，优点在于振动棒条筛面最大的不同在于筛面单元的柔性得到充分释放。

悬臂筛面单元的高频二次振动可以放松卡在筛孔中的物料颗粒,且透筛力也得到改善。

由于往复、分层筛选，筛分率高；棒条安装倾角相对较小，损坏慢。

占地面积小，适合在狭窄空间内放置使用。

其缺点是维护不方便，对弹簧性能要求更大。

综上所述，分析各自优缺点，并为满足课题设计要求，选用方案三。

四、参考文献[1]郭年琴,匡永江.振动筛国内外研究现状及发展[J].世界有色金属,2009,5:26一27[2]严峰主编严峰刘焕胜编著筛分机械,煤炭工业出版社1995年2月第1版[3]王敦曾等编著,选煤新技术的研究与应用,煤炭工业出版社,1999年8月第1版[4] 邓本旭，高振学，张文竹. 悬臂自振筛工业试验及应用[J]. 金属矿山，2001, (10):52-53[5]侯需武，建珍，煤炭筛分中筛网的应用与发展[J],江苏煤炭，2002，(4)：36-37- 5 -济南大学五、指导教师评语六、审核意见- 6 -济南大学。