不銹鋼篩條的外形研究與分析

李靜

一、概述

不銹鋼篩條是當(dāng)前制作篩網(wǎng)的主要材料。目前分選設(shè)備所用的篩網(wǎng)普遍為不銹鋼楔形篩網(wǎng)，由于其具備易滲漏、耐磨、耐腐蝕，網(wǎng)絲斷面為楔形，縫隙上窄下寬并且篩孔設(shè)計合理，網(wǎng)面制造工藝獨特，極限尺寸的顆粒不會阻塞篩孔，篩分效率高等優(yōu)點，廣泛用于多行業(yè)中的篩分、過濾、脫水、托泥等行業(yè)。

但隨著產(chǎn)能的不斷提升，各選礦廠的原有設(shè)備的處理能力已經(jīng)成為提高產(chǎn)量的制約因素，但由于空間的限制，很多設(shè)備不具備通過更新?lián)Q代的方式進行替換。于是為了適應(yīng)生產(chǎn)，便逐步研究如何提高原有分級設(shè)備的處理性能上。通過不斷的縮小楔形篩條的尺寸來不斷提高透篩效果，雖然楔形篩條具有很高的強度、剛度和承載能力，但其外形仍然可能是制約其強度的因素。因此，本文將通過對各種形狀的篩條進行力學(xué)分析，進一步研究篩網(wǎng)篩條的極限承載能力，從而不斷優(yōu)化設(shè)備。

二、篩條尺寸不斷縮小的意義

錢家營選煤廠目前使用不銹鋼篩條的設(shè)備包括以下幾種：振動篩、弧形篩，固定篩，離心脫水機。上述設(shè)備所用篩條均為市場上主流的楔形篩條，篩條尺寸從1.2mm至2.5mm不等。為了優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)提高設(shè)備處理能力，對部分設(shè)備篩條尺寸進行調(diào)整，從而提高透篩率。以精煤脫介弧形篩為例，篩縫由之前的2.2mm逐步改為現(xiàn)在1.2mm，通過1個月的實驗，設(shè)備處理效果有了顯著提升，為了更好的對比篩條尺寸變化帶來的透篩率增加，我針對不等篩縫及不同篩條尺寸做了數(shù)據(jù)整理。

由上表可見：

1、隨著篩條尺寸的逐級降低，透篩增長率呈上升曲線狀態(tài)，如果篩條尺寸繼續(xù)向1.0mm以下發(fā)展，透篩率的增加效果將更為顯著。

2、當(dāng)篩縫越大時，降低篩條尺寸帶來的透篩率增長更為明顯。

因此，通過減小篩條尺寸來提高設(shè)備處理能力的方法具有很大的可行性。而原錢家營選煤廠通過將篩縫為0.75mm的弧形篩片的篩條尺寸由原2.2mm更改為1.2mm的方式，透篩率由原來的25.42%增長為38.46%，透篩孔面積相當(dāng)于增加51.29%，相當(dāng)于增加了半個弧形篩，大大提升了設(shè)備的處理能力。

三、楔形篩條不同尺寸的強度分析

雖然通過篩條的尺寸不斷縮小能對設(shè)備處理能力起到可觀的作用，但顯而易見的是，尺寸越小篩條強度越低。因此當(dāng)篩條尺寸過小時，設(shè)備可能損壞更頻繁，人工及材料成本也會大幅度提升，帶來的處理能力的提高成效也會大打折扣。

由下圖我們可以看出，楔形篩網(wǎng)才用的是縱橫編織制作，整張篩網(wǎng)通過篩條后面的連接筋板焊接成型。

由此我可以將篩條看成“簡支梁”結(jié)構(gòu)進行力學(xué)分析。由于篩條正面承受物料的重力，同時伴有煤流方向的沿著表面的切線方向的壓力，同時由于物料雖然處于流動狀態(tài)，但入料比較均勻，為方便計算，我們按照靜應(yīng)力進行分析，所以經(jīng)過簡化篩條主要按下圖受力進行分析。

由于將篩條看成“簡支梁”結(jié)構(gòu)，并且根據(jù)篩條材質(zhì)為不銹鋼考了，篩條損壞形式有兩點：1、變形;2斷裂。由于楔形篩網(wǎng)的自身結(jié)構(gòu)及不銹鋼的特性，篩條要發(fā)生斷裂必須受方向相反且相鄰的兩個力，因此斷裂常發(fā)生在篩條與背面結(jié)構(gòu)筋的焊接位置，而由于是簡支梁結(jié)構(gòu)，且承受均布載荷，彎曲最容易發(fā)生的地方為篩條中間。因此我們將對不同尺寸篩條加載同樣的均布載荷來觀察其應(yīng)變量。下圖是對篩條加載的壓力及固定鉸鏈。（按照混合物料比重1.46g/，動量公式p=mv及沖量公式I=Ft。簡化考慮單根篩條每段所受力為4.81N）

由上表和下圖可見，隨著篩條不斷縮小，變形逐步增大，但不難發(fā)現(xiàn)主要變形存在于順煤流的方向，雖然篩條表面也承受主要壓力，但由于其構(gòu)造成上寬下窄的楔形結(jié)構(gòu)，因此，法向變形并不明顯，可以忽略。但篩條的變形占比在逐步增加，當(dāng)篩條在1.4mm時，所受的壓力已經(jīng)使其在順煤流方向最大產(chǎn)生22.9%的變形，很可能會影響篩縫尺寸。

四、其他形狀篩條效果

雖然楔形篩條已經(jīng)滿足生產(chǎn)使用，但是隨著篩條變小，透篩率雖然數(shù)據(jù)上的到很大提高，但是篩條的變形量也不能完全忽略，因為一旦篩條彎曲，篩縫將可能擠壓縮小或增加，對選礦的力度控制產(chǎn)生不良影響。因此我對其他形狀篩條的情況。根據(jù)同樣的受力分析計算，1.2mm的圓形篩條和寬度為1.2mm的三角形篩條的變形量分別為4.16* mm和1.54mm，變形比例為34.67%與125%。

五、結(jié)論

由上面兩個例子我們能看出，圓形篩條變形比楔形篩條要小一下，三角形篩條由于沖擊面的增加，變形量遠遠超過了楔形篩條。因此，在后續(xù)篩條的逐步縮小下，弧形篩上我們可以適當(dāng)將楔形篩條改變?yōu)閳A形篩條，振動篩由于楔形篩條的法向變形量可以忽略不計，因此不建議嘗試更換。當(dāng)然，弧形篩還需要考慮篩片包角形成的篩條階梯對煤流的阻尼作用。