振動篩關(guān)鍵零部件加工與組裝工藝的改進(jìn)

王淑軍

（1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012;2.天地 (礦業(yè))科技有限公司，河北 唐山 063000;3.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012）

振動篩是工礦企業(yè)普遍應(yīng)用的篩分機械，主要用于物料的篩分、分級、洗滌、脫介、脫水等作業(yè)［1］。振動篩以其結(jié)構(gòu)簡單、處理能力大、工作可靠等優(yōu)點，在篩分領(lǐng)域中占有絕對優(yōu)勢，占有率約為95%。篩分設(shè)備技術(shù)水平的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到篩分工藝效果的好壞、生產(chǎn)效率的高低和能源節(jié)省的程度，從而直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。然而，振動篩整體性能的好壞不單單取決于其結(jié)構(gòu)設(shè)計的先進(jìn)性，振動篩制造加工工藝質(zhì)量也起到了非常關(guān)鍵性的作用［1－3］，需要借助先進(jìn)的加工手段，合理設(shè)計工裝，才能最大限度地滿足設(shè)計要求［4－8］。為此，對振動篩關(guān)鍵零部件傳統(tǒng)加工與組裝工藝進(jìn)行了分析，以求在加工與組裝上提高振動篩產(chǎn)品質(zhì)量。

1 振動篩結(jié)構(gòu)

1.1 基本結(jié)構(gòu)

按其部件劃分，振動篩主要包括篩箱、振動器、驅(qū)動裝置、減振裝置和支撐裝置 (圖1)。其中:篩箱是由側(cè)板、橫梁、加強梁、篩板等互相螺栓聯(lián)接而成，整體布置成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);振動器主要包括齒輪箱體、齒輪、偏心塊、軸承、壓蓋等，由這些部件組成箱式振動器;驅(qū)動裝置主要由電機、皮帶、萬向連軸節(jié)、軸承座等組成;減震裝置主要包括減震彈簧及阻尼器;支撐裝置主要是指支撐整個振動篩的基礎(chǔ)部分，包括前后支撐座及電機座。

圖1 振動篩結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Structure diagram of vibrating screen

1.2 關(guān)鍵零部件

與其他機械設(shè)備一樣，不是所有零部件都是振動篩的關(guān)鍵零部件。對于振動篩而言，真正起到直接影響振動篩整體性能的零部件才列為關(guān)鍵零部件。振動篩關(guān)鍵零部件主要有:篩箱中梁類件、側(cè)板;振動器中的齒輪箱、偏心塊及齒輪。

2 振動篩加工工藝改進(jìn)

2.1 篩箱中梁類件的加工

振動篩梁類件 (圖2)是篩箱的重要組成部件，梁加工的好壞直接會影響到篩箱整體框架精度。

圖2 振動篩梁示意圖Fig.2 Schematic diagram of vibrating screen beam

2.1.1 傳統(tǒng)加工工藝

振動篩梁傳統(tǒng)加工工藝為:鉚焊 (將加工好的鋼管及內(nèi)孔法蘭進(jìn)行焊接，整個焊接后總長度加工尺寸靠加工鋼管上兩側(cè)止口來保證)→熱 (低溫回火，進(jìn)行去焊接應(yīng)力)→車 (只是加工兩個法蘭A面，B面不需要加工，法蘭厚度b尺寸應(yīng)盡量保證，公差在－1～1 mm之間)→劃 (在平臺上以不加工鋼管外圓為基準(zhǔn)劃法蘭12－φ 21的孔)→鉆 (鉆兩側(cè)法蘭12－φ 21孔)→漆 (噴涂底漆處理)→鉗 (鉗工組裝)。

傳統(tǒng)梁加工工藝優(yōu)點是:加工靈活，焊接技術(shù)要求低，對于型號比較小的振動篩相對比較適合。但存在的缺點是:①鋼管與法蘭焊接變形不可控制，給后續(xù)加工精度控制帶來一定難度，甚至有些精度根本無法保證。特別是在車床加工時，保證總長度L時，法蘭厚度b便無法保證，而且由于焊接變形等因素，法蘭厚度薄厚不均勻;②加工工序多(人工對法蘭兩側(cè)12－φ 21劃線，還要進(jìn)行人工鉆鉸)，累計誤差高;③關(guān)鍵部位的行為公差無法保證［9－11］。

2.1.2 加工工藝改進(jìn)

振動梁焊接工藝改進(jìn)的出發(fā)點是控制焊接變形對后續(xù)加工的影響，根據(jù)后續(xù)影響采取相應(yīng)措施，同時縮減振動篩整體加工工序，減少工序多所帶來的累計誤差，從而保障篩梁的整體加工精度。

改進(jìn)后的加工工藝為:鉚焊 (篩梁法蘭先利用數(shù)控鉆加工好，利用專用篩梁焊接工裝平臺進(jìn)行焊接，在保證篩梁兩端法蘭孔同軸度的同時，控制法蘭與鋼管之間垂直度)→熱 (低溫回火，進(jìn)行去焊接應(yīng)力)→鏜 (利用對頭鏜，同時鏜篩梁兩端法蘭，保證總長度L與法蘭厚度b，同時保證兩端法蘭平行度、法蘭與鋼管之間的垂直度形位公差)→漆(噴涂底漆處理)→鉗(鉗工組裝)。

改進(jìn)工藝的焊接平臺示意圖如圖3所示。焊接時，要保證固定軌座與可移動軌座上萬能法蘭盤要同心，根據(jù)振動篩梁大小調(diào)節(jié)可移動軌座，通過鎖母將管梁支撐座固定在軌道合適位置上;振動篩法蘭通過銷軸與螺栓固定在軌座萬能法蘭上;根據(jù)鋼管大小調(diào)整相應(yīng)支撐座，同樣要保證鋼管與法蘭同心。按照以上操作進(jìn)行焊接，可在保證加工精度的同時降低工時成本。

圖3 振動篩梁焊接平臺簡圖Fig.3 The brief diagram of welding platform for vibrating screen beam

2.2 振動器偏心塊的加工

振動篩實現(xiàn)直線運動是利用異向旋轉(zhuǎn)的兩組偏心質(zhì)量(m1=m2)所作的反向運轉(zhuǎn)。圖4所示為振動篩非自同步工作原理，在各個瞬時位置上，兩組偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力沿振動方向的分力總是互相疊加，而在其法向上，離心力的分力相互抵消，從而形成單一方向的激振力，使篩箱作往復(fù)直線振動，篩機整體運動軌跡與水平方向成45°夾角。

圖4 振動篩非自同步工作原理圖Fig.4 Non－self－synchronization working principle diagram of vibrating screen

振動篩的參振部分是由四組支撐裝置通過橡膠彈簧來支撐，在激振力的作用下，物料在篩面上以不同拋射角連續(xù)進(jìn)行上拋運動，在上拋的過程中小于篩孔尺寸的物料透過篩面，而大于篩孔尺寸的物料則繼續(xù)進(jìn)行上拋運動，直至離開篩面，從而實現(xiàn)物料在篩面上的分級、脫水、脫泥、脫介等作業(yè)。

2.2.1 傳統(tǒng)加工工藝

振動篩偏心塊 (圖5)傳統(tǒng)加工工藝為:木鑄→熱→車 (外形及內(nèi)孔)→劃 (扇形面、螺紋孔及鍵槽)→插 (扇形面及鍵槽)→鉆 (鉆所有螺紋孔)→鉗 (鉗工組裝)。

圖5 偏心塊結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5 The structure diagram of eccentric block

偏心塊傳統(tǒng)加工工藝缺點主要體現(xiàn)在:①偏心塊的偏心質(zhì)量不可控，主要是鑄件本身會存在氣孔、夾渣等鑄造缺陷，造成偏心塊質(zhì)量差異性較大，最終導(dǎo)致振動篩運轉(zhuǎn)質(zhì)量較差;②鍵槽與孔及扇形面位置度較差，一旦出現(xiàn)位置度差異性大，便會造成振動篩運轉(zhuǎn)時亂振。

2.2.2 加工工藝的優(yōu)化

針對傳統(tǒng)偏心塊加工工藝存在的不利因素，主要對以下兩方面進(jìn)行工藝調(diào)整，以提高偏心塊加工精度。

(1)主體由原來的鑄造件更改為鉚焊件，以克服鑄造所產(chǎn)生的氣孔、夾渣等缺點，從而提高偏心塊偏心質(zhì)量的一致性，進(jìn)而提高振動篩性能指標(biāo)。

(2)提高鍵槽、孔及外形三者位置度關(guān)系，從現(xiàn)有加工手段出發(fā)，實現(xiàn)逐步控制。這點主要是通過在原有加工過程中增加工序，進(jìn)行原加工過程分解來進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)控制。具體操作是將原來的工序:劃 (孔、鍵槽及外形)→插 (鍵槽及外形)優(yōu)化為:劃 (鍵槽及孔)→插 (鍵槽)→劃 (以鍵槽為基準(zhǔn)劃扇形面)→插 (外形)。通過增加工序，能夠有效控制孔、鍵槽及外形位置關(guān)系的個性差異，確保偏心塊加工精度，從而提高振動篩質(zhì)量性能。

3 組裝工藝改進(jìn)

振動篩篩箱屬于空間框架結(jié)構(gòu)，是由若干根梁通過高強度螺絲連接而成，空間整體框架組裝的好壞直接決定著振動篩運轉(zhuǎn)性能。因此，合理優(yōu)化篩箱組裝工藝對于提高振動篩質(zhì)量意義重大。

3.1 傳統(tǒng)組裝工藝

傳統(tǒng)組裝工藝是將篩箱進(jìn)行逆時針 (或順時針)旋轉(zhuǎn)90°安裝，待所有框架、梁按相應(yīng)位置螺栓連接后，再按實際擺放，起吊到平臺上;之后調(diào)整整個框架對角線，控制到合理尺寸內(nèi)后進(jìn)行螺栓預(yù)緊，最后進(jìn)行電動徹底禁錮。組裝示意圖見圖6。

圖6 篩箱傳統(tǒng)組裝示意圖Fig.6 Schematic diagram of the traditional screen box assembling

傳統(tǒng)篩箱組裝工藝弊端是:翻轉(zhuǎn)篩箱瞬間對整體框架結(jié)構(gòu)破壞較大，空間結(jié)構(gòu)便不可控，一旦梁變形大，整體結(jié)構(gòu)不可調(diào)整。

3.2 組裝工藝優(yōu)化

振動篩篩箱組裝工藝的優(yōu)化主要是考慮在組裝的整個過程中對整體框架進(jìn)行合理有效地控制，保證組裝一次成型，提高篩箱裝配質(zhì)量，減少鉗工工作量，使操作主要是通過工裝及圓錐銷進(jìn)行合理定位及限位控制實現(xiàn)。

其具體操作是:在側(cè)板上增設(shè)裝配工藝孔，通過加工精度較高的裝配支撐工裝與側(cè)板工藝孔進(jìn)行連接限位，調(diào)整側(cè)板，通過輔助工裝保證側(cè)板垂直度要求。篩梁組裝時，保證篩梁兩側(cè)法蘭與側(cè)板連接時不得少于2條圓錐銷、2條普通螺栓緊固，以保證梁與側(cè)板安裝牢固。改進(jìn)后的裝配示意見圖7。

待所有梁安裝完成后，用高強度拉鉚釘將閑置孔位置直接緊固到位，再依次將普通螺栓及圓錐銷位置用高強度拉鉚釘換下，并且在更換時要求每換一條，拉鉚裝置便緊固一條。

圖7 篩箱組裝工藝優(yōu)化示意圖Fig.7 The schematic diagram of screen box assembling after process upgrading

通過組裝工藝優(yōu)化，可對整個組裝過程進(jìn)行控制，進(jìn)而保證篩箱整體框架裝配質(zhì)量更高。

4 結(jié)語

綜上所述，通過分析目前振動篩在加工制造過程中存在的一些問題，提出了更加合理的解決辦法，為今后振動篩加工質(zhì)量的提高提供了有益參考。目前，上述優(yōu)化已經(jīng)應(yīng)用于中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司振動篩的制造加工過程，并且取得了良好的效果。

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