YA 型圓振動篩的設計與分析

張 鵬 王振乾 劉曉倩

（臨沂大學機械與車輛工程學院，山東 臨沂 276000）

本文以YA 型圓振動篩作為研究對象[1-6]，對圓振動篩的工作原理進行分析，并對圓振動篩進行部件結構設計和工作參數(shù)選取。

1 圓振動篩的工作原理和主要結構

1.1 工作原理

YA 型圓振動篩在篩箱的側板上安裝一個激振器，依靠電機的運轉通過帶輪帶動篩箱，由此產(chǎn)生離心慣性力，使篩箱產(chǎn)生周期性往復運動，其運動軌跡大致為圓形。當被篩分物料進入篩箱后，通過篩面的振動，小顆粒物料能透過篩網(wǎng)下落，大顆粒物料不能透過篩網(wǎng)，實現(xiàn)了粗、細顆粒分離，最終完成篩分過程。

1.2 結構設計

本次設計的YA 型圓振動篩由篩箱、激振器、隔振裝置等部分組成，其中篩箱由篩框、篩面以及其壓緊裝置組成，總體結構如圖1。

圖1 YA 型圓振動篩的總體結構

篩框由側板和橫梁組成。側板用以傳遞激振力，側板一般用8～10 mm 的Q235 鋼板，在有強度不足的地方適當?shù)剡M行補足強度。橫梁常采用圓形鋼管、槽鋼、方鋼管或工字鋼制造。篩框通過鉚接、焊接和高強度螺栓連接。為滿足正常的工作需要，篩框必須保證足夠的剛性。篩框的連接多選用不產(chǎn)生內應力的鉚接方式，焊接多會因局部受熱而產(chǎn)生應力，長時間工作可能會產(chǎn)生斷裂，因此本次設計中的YA 型圓振動篩采用螺栓連接側板和橫梁。

篩面一般分為上篩面和下篩面，上層篩面采用不銹鋼材質的篩面，下層篩面則采用編織篩面。其加固方法為沿著篩箱的兩側進行壓實處理。為了達到篩分高密度物料和清除煤矸石的工藝要求，篩面需要具有較大的承載能力、耐磨性和抗沖擊性。篩面的強度、有效面積、耐腐蝕性會影響振動篩工作時候的可靠性和使用壽命，篩孔大小會對振動篩的工作效果產(chǎn)生影響。篩面的開孔率通常與篩孔的直徑和形狀有一定關聯(lián)，開孔率變大會使透篩的機會變大，從而提高其篩分效率。

激振器會產(chǎn)生周期變化的激振力，可以為煤炭顆粒的篩分和輸送提供動力。激振器通過固定在一些機械設備上產(chǎn)生激振力。圓振動篩在整個振動過程中，電動機通過帶輪皮帶驅動激振器主軸進行回轉，激振力通過主軸上偏心塊的旋轉而產(chǎn)生，改變偏心塊的偏心距，可以得到不同的振幅，其篩箱運動軌跡為正圓形。

底層隔振裝置一般采用剛度較大的彈簧。隔振彈簧起到支撐振動體的作用，其能在一定范圍內將動載荷減小再傳遞到地基或結構架中，并使振動機體實現(xiàn)必要的振動。底座的彈簧剛度較大，結構較為緊湊，彈簧的變形尺寸小，振動篩不需要額外的緊固原件來固定，能夠有效地減小傳給底座的動載荷。

2 圓振動篩的工作參數(shù)選取

振動篩的工作參數(shù)指篩面的長度和寬度、篩面傾角、振幅、振動強度、拋擲指數(shù)等結構參數(shù)，這些參數(shù)直接決定了振動篩的主要結構，同時也影響著振動篩的具體篩分效果。

2.1 篩面長度L 和篩面寬度B

為了提高振動篩的篩分能力和效果，需要合理選取振動篩的長度和寬度。一般情況下，當篩分的其他條件相同時，篩面寬度B將成為決定生產(chǎn)率的主要因素，而篩分效率則主要取決于篩面長度L。

篩面長度L直接影響物料的篩分效率，因為物料的篩分時間與篩面長度有直接關系，篩面越長，篩分時間就越長，篩分效率就越高。但是根據(jù)篩分理論，任意增加篩分時間對于提高篩分效率的意義不大。在篩分過程中，在最初的一段時間，篩分效率快速增長，但是隨時間的增長，篩分效率的增加逐漸減緩。這時候，如果用增加篩分時間來提高篩分效率，實際上是不合理的。因此，篩面應當選取適當?shù)拈L度。另外，振動篩的長度也不宜太長，當篩面長度過長時，篩機的可靠性便難以保證。

篩面寬度B是決定振動篩生產(chǎn)率的主要因素。在物料厚度確定時，物料的進入能力主要取決于振動篩的寬度，所以篩面越寬，生產(chǎn)能力越大。但是，振動篩的寬度也不能太大，如果寬度過大，使用時很難保證均勻給料。同時，在結構上，振動篩所允許的寬度又受篩框強度的限制，如果振動篩太寬，篩框的強度和剛度便很難保證。

因此，考慮具體的工況要求，本次所設計的YA 型圓振動篩的篩面長度L為6 m，篩面寬度B為3 m。

2.2 篩面傾角α 的確定

篩面傾角α為篩箱與地面的傾斜角度。篩面傾角α在一定范圍內變大，振動篩所處理的物料顆粒增多，由于物料的運動速度在一定范圍內變大，其篩分時間就會縮短，所以篩分效率就會下降；反之，篩面傾角α變小，其效率就會提升。篩面傾角α的大小是決定篩上物料運動速度以及篩上物料通過率的一個關鍵性參數(shù)，與其篩分效率緊密相關。因此，依照篩上物料的各方面狀況選擇合理的篩面傾角對提高振動篩的篩分效率非常重要。通常圓型振動篩一般取篩面傾角為15°～25°。因此，本文設計的YA 型圓振動篩的設計選擇篩面傾角α為20°。

2.3 振幅A 的確定

增大振幅A可以降低篩孔堵塞的現(xiàn)象，但幅度A過大，會限制設備的頻率，其構件破壞性變大，降低其使用壽命。當用于脫水或者篩孔較小時，振幅A也應小一些。篩箱的振幅A應確保篩分后的物料完全分層，以減少篩孔的堵塞，一般選取A為3～6 mm。因此，本文設計的YA 型圓振動篩選取振幅A為5 mm。

2.4 振動強度K 的確定

振動篩的振動特性由振動強度K表示，振動強度K的大小不僅可以影響篩箱的結構強度，同時也可以表示篩面加速程度的大小。振動強度K主要根據(jù)材料強度、構件剛度等方面因素進行選取。振動強度K值一般為3～8。因此，本文設計的YA 型圓振動篩選擇振動強度K為4。

2.5 拋擲指數(shù)Kv 的確定

拋射強度Kv代表物料被拋起時的加速程度，也可以表示被拋起的可能性。拋射強度Kv值變大，其受到的慣性力就會變大，從而使得物料在篩面上起跳的更早，使得拋出的高度更高，更高的高度對物料的分層作用更好，從而達到更有效篩透物料的目的，但也會影響篩箱的使用壽命。通常不同類型的振動篩選擇不同的Kv值，如圓型振動篩一般選取Kv為3～4，較難篩選的物料則取較大的Kv值，簡單易于選取的物料，則選用相對較小的Kv。對于小篩孔，Kv取較大值，對于大篩孔，Kv則取較小值。因此，本次設計的YA 型圓振動篩選擇拋擲指數(shù)Kv為4。

綜上，本文所設計的YA 型圓振動篩主要工作參數(shù)見表1。

表1 YA 型圓振動篩主要工作參數(shù)

3 結語

本文對YA 型圓振動篩進行結構設計和工作參數(shù)選型，通過對YA 型圓振動篩工作原理的分析，確定了圓振動篩的總體結構以及篩框、篩面、激振器、彈簧等關鍵部件的結構，根據(jù)性能要求，選取了篩面的長度和寬度、拋擲指數(shù)、振動強度、篩面傾角以及振幅等工作參數(shù)，滿足了圓振動篩的工藝要求和篩分性能，為圓振動篩的設計和選型提供了參考。