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外振动筛技术热点小议
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发表时间：2016-07-12 03:07
很近十多年来，经济快速发展，改制后企业种类多 (国有、股份、私有、中外合资等)，出现一百多家生产振动筛企业，市场上筛机结构形式多，技术、质量水平参差不齐。国外筛机制造公司在强大经济资助下，技术开发、加工能力稳步发展。
1、筛机大型化问题
学者谈筛机发展必谈大型化，引起各方注意，企业甚至不惜花巨资引进国外大型筛机技术，现在看来有的引进是失败的，没有必要的，很显然水士不服。需多谈大型筛机可靠性及影响可靠性因素，因此，大型化方向要准。
(1) 硬件要好
比德国 KHD 公司、Schenck 公司、美国 Tabor 公司起步晚的美国 Conn Weld 公司凭借其坚实的基础工作快速发展。筛机都采用 CAD进行有限元结构和动态分析，有美国杰出设备化验和检验，下料采用高压水切割机，由数控机床制造，在高标准工作房中装配，很后采用喷丸、喷漆处理。其产品基本沿用几十年来美国 Allis 和 Tabor 公司结构和技术，作了些改进，但等厚筛做到 39 m2 ，直线筛。单位想花钱买人家图纸，引进技术做到27 m2时要注意，知其产品好，更要知其硬件基础好。
(2) 结构应简单，可靠性才高
国外几大筛机制造公司在特殊领域使用的筛机研究较深，在大型化方面，结构和技术基本未变，德国 KHD 公司研发的三通道大型筛未见发展，其很大筛机 USL 4.5 m×6.75m 结构未变，采用自同步技术，世界很大的筛机还是德国Sieb Technik 公司的 50 m2 、宽 5.5 m 的单层直线筛，与 Schenck 公司的很大产品单层直线筛宽 4m、长 8.5 m 的结构基本一样，只是前者用了四个小点箱式激振器，后者用了两个大点箱式激振器。另外日本神户制钢所很大的筛机 HLW 型 (宽 4.8 m、长7.1 m) 也是采用美国 Low Head 型激振器结构，后来改为水平放置激振器。美国的 Tabor 公司很大筛机是单层直线筛 3.7 m×7.3 m，结构未变，只是使用三个箱式激振器。而花样特多，结构也在变化，有的大型化甚至背离发展方向。由好几台 2 m×3 m 小筛机组合在一块，就能生产大平米筛机，就叫大型化3073 双层圆筛都采用双激振器，但结构相差很大，我公司 2DYK 型二激振器放在排名靠前层筛面之上，采用块偏心，同步带同步，同步带寿命 6 个月以上，日本 (川崎公司的特大 E 型 3 m×10.8 m) 和美国也都采用同步带技术，维修十分方便。据我所知国外筛机公司大型圆筛还没有使用同步器的。有的单位采用齿轮同步器 (相当于减速器结构)，用了五齿轮强迫同步和瓣形联轴器 (不是传动) 联接，且轴偏心(单件质量太大)，结构复杂，重量重，可靠性低，噪声也大，精加工要求精度高。这些圆筛都已达 3.6 m×7.3 m，且是双层筛。直线筛有综合美、德、日、苏的 DZS 筛机，其为双通道结构，双通道加中间侧板的目的是想增加筛机横梁刚度，因工作中横梁中间动应力、动应变很大，一般疲劳断裂在中间，同时使用不参振同步器，这样，结构复杂，制造要求高。
(3) 适应市场的技术发展
中国矿大和中国科大在煤炭深度筛分 (25 mm、13 mm、6 mm，水分 10% 以上粒级) 和脱水、脱介筛机大型化方面作出了贡献。BHS 型分级筛机技术特点是：大振幅、大振动强度，参振质量轻，大跨度双激振器自同步直线运动，集中受力件带动筛网参振，分 3~4 段独立振动，二次隔振，筛网为弹簧钢插入式。结构复杂，但解决了问题，筛分效率达 85% 以上。现场使用很大已达 37m 2。中国矿大的 CWS 型筛机超静定网梁激振的大型筛也是通过大振幅、大振动强度脱水、脱介，已生产出 3.6 m×6.0 m 筛机。使用等厚筛越来越多：单层到双层，三段到五段不同倾角转变，激振器绝大部分用整箱体激振器，很大已达 3.1 m×9.1 m。以上这些筛适用于煤炭行业，都能达到筛分，脱水、脱介的效果。国外现研制一种梯流筛，用于难筛分物料，为了克服堵孔，通过一端固定，一端自由的悬臂梁 (筛条) 的弹性振动来筛分。如：筛机频率为800~1 100 r/ min；筛条为 f4 mm；弹性模量为 2×11 310 Pa；比重为 7 800 kg/ m 。从弹性筛分理论中计算得知筛条长度应为 155~200 mm，此长度使得筛条一阶振动频率与筛机频率相近。冶金行业中冶金厂烧结矿筛分用的振动筛，已发展为三轴椭圆等厚冷矿筛，能地筛分细料度的颗粒，筛分效率高。
2、筛机小型化问题很多项目需 1~3 m 筛机，很少有人开发、研究。
细聚酯筛网 (0.5 mm 以下) 制造水平极低，连国外已少见的直线筛振动电机摆放方向，几乎都用，不合理。Derrick 公司生产的筛机用于广西龙滩水电站是世界上很小型筛机，采用上下摆放双长筒振动电机，筛体用剪切橡胶弹簧悬挂式安装，为了与筛面弧形紧密配合，用高性能胶粘紧筛体成弧形，各处密封很好，不漏筛上物。筛面已达筛孔，开孔率 45% 水平，脱水效率可达 90% 以上。
3、椭圆筛国外三轴椭圆筛发展很快 (JCI 公司、Cedarapids公司、Gator 公司)，有如下结构特点：
(1) 轴承外圈旋转 (除此之外都是内圈旋转)，外圈旋转集中离心力作用面积比内圈旋转大，内圈旋转离心力作用面积处 (内圈的 1/ 3 处) 一般极易发生微粒剥落疲劳破坏，而外圈旋转离心力作用面积大，轴承寿命长；
(2) 中间传动轴小，如 Cedarapids 公司 2.1 m×6.0 m 椭圆筛中间轴只有 70 mm，为什么这么小，因为它不受离心力，只传递电机过来的扭矩给对面偏心块；
(3) 侧板上开孔小 (不像日本神户制钢所筛机侧板开这么大口)，这样对筛机强度和刚度影响小。轴承在侧板外侧受力，中间传动轴小，中间轴罩体既能受上层物料的冲击，又能加强筛机刚度；
(4) 采用流行的胀套 (皮带轮) 和锥套 (轴承) 联接，维修太方便；
(5) 皮带轮用可调直径带轮，方便改变激振频率。筛分效率高，可水平安装，适用于移动式破碎筛分机组。椭圆筛发展很快，有仿制上面结构的 (ZST型)，有三轴、同步器不参振的，也有两轴自同步的和强迫同步的 (2TYA 型)。同步器国外用得少，较热衷。
4、准直线振动筛准直线就是近似直线，笔者认为：当椭圆长轴与短轴长度之比都为大于 5∶1 时，可认为是准直线运动；筛机水平安装后不但不会影响而且有利于脱水、脱介。两轴激振器水平安装，反向旋转是其特征。国外只有日本神户制钢所 HLW 型，在此方面发展较快，有引进日本的 ZK 型，唐山煤炭分院 ZKS 型(用不参振同步器)，有鞍山的 DZS 型 (用不参振同步器)。这些筛机侧板较窄，组成筛框后，刚度强，需通过严格计算确定两激振器的激振力中心离筛箱重心的高度，以确保入料、出料处椭圆长轴与短轴长度之比为大于 5∶1。
5 德国KHD 公司产品改进德国KHD公司是世界有名自同步振动筛制造公司，其 USL、USK 型直线、圆振动筛遍布世界。它与 Schenck 公司的产品有明显区别。Schenck 公司筛机采用矩形横梁、侧板上 (矩形横梁法兰处) 开长方形口、较薄侧板、侧板上布满角钢和折弯钢板、另有支撑激振器矩形大梁与侧板组成筛框，采用整箱体激振器激振。KHD 公司从上世纪 80 年代至今，其 USL、 USK 振动筛结构发生些变化：
(1) 原侧板上、下边缘采用折弯，现上边缘用角钢与侧板高强度螺栓联接，下边缘不折弯；
(2) 取消内、外加强板，侧板加厚 (如 3 m 宽筛机侧板由 14 mm 改为 16 mm)。侧板没有任何型钢或其它加强，这与 Schenck 公司设计理念不同。一个是用厚侧板，一个是用薄侧板 (如 3 m 宽的筛机侧板用12 mm) 加满角钢和折弯钢板；
(3) 直线筛拉大两激振器距离，克服滚动摩擦阻力，加强自同步性。这三点改变，当然有其充分理由。具有以上三点改变的新三、四套图纸以 200 万元人民币卖给企业。
6、筛机制作水平一台产品从生产到用户手中，是一个企业给用户各方面的展示，外表质量固然重要，的是筛机很不错不允许出现异常运动 ，根据 《ZKR型振动筛标准 JB/T 6389-92 和 《YKR型振动筛》 标准 JB/T6388-2004 要求：
(1) 筛箱横向摆动不大于 1 mm；
(2) 两侧板对称点双振幅差不大于 1 mm；
(3) 根据振动筛试验方法 JB 4042-85 振动方向角第 2.5 点 (即两侧板中点对称点) 方向角要求：设计值±5°。以上三点 (属重要指标) 任一点超标，就判为不合格产品，同时对筛机的寿命 (特别是第 1 点) 是致命的。现场筛机工作时，肉眼能看出以上三点是否超标。国外很多筛子，作者看过很多，其工作状态，其筛子制造水平高。这就是国外筛子整机寿命能达 24 000 h 以上重要原因之一。有的厂家连中间罩都取消，加工精度达不到要求，加上后，以上三点又与标准相差很大。
7、产品技术定位国外每个公司所生产振动筛技术、结构稳定。Schenck 公司 (其圆筛采用块偏心、稀油润滑) 不会采用自同步、油脂润滑、橡胶弹簧技术，反之 KHD 公司也不会采用强迫同步、稀油润滑、金属弹簧技术。美国 Tabor 公司直线筛 (采用的是竖分型面激振器) 也不会采用 Schenck 公司整箱体激振器、油脂润滑技术，圆筛 (轴偏心) 也不会采用块偏心技术。这反应国外公司生产的产品成熟。而一个单位什么型号筛机都生产，包罗万象，你能生产我的产品，我也能生产你的产品。引进强迫同步筛机，又觉得自同步好，又引进自同步，甚至有的学者提出自同步有取代强迫同步的趋势，作者撰文 提出两者应并驾齐驱发展。这种军阀混战的局面对企业创品牌不利。
8、出众人才筛分行业人才基本能满足市场要求，但绝大部分还是经验设计。既了解机械振动理论、又了解CAD、三维动态制作 (便于有限元、动态分析)；既了解现场使用情况、又了解筛分行业情况，这样的拔尖人才少，技术人员应朝此方向努力。
1、筛机大型化问题
学者谈筛机发展必谈大型化，引起各方注意，企业甚至不惜花巨资引进国外大型筛机技术，现在看来有的引进是失败的，没有必要的，很显然水士不服。需多谈大型筛机可靠性及影响可靠性因素，因此，大型化方向要准。
(1) 硬件要好
比德国 KHD 公司、Schenck 公司、美国 Tabor 公司起步晚的美国 Conn Weld 公司凭借其坚实的基础工作快速发展。筛机都采用 CAD进行有限元结构和动态分析，有美国杰出设备化验和检验，下料采用高压水切割机，由数控机床制造，在高标准工作房中装配，很后采用喷丸、喷漆处理。其产品基本沿用几十年来美国 Allis 和 Tabor 公司结构和技术，作了些改进，但等厚筛做到 39 m2 ，直线筛。单位想花钱买人家图纸，引进技术做到27 m2时要注意，知其产品好，更要知其硬件基础好。
(2) 结构应简单，可靠性才高
国外几大筛机制造公司在特殊领域使用的筛机研究较深，在大型化方面，结构和技术基本未变，德国 KHD 公司研发的三通道大型筛未见发展，其很大筛机 USL 4.5 m×6.75m 结构未变，采用自同步技术，世界很大的筛机还是德国Sieb Technik 公司的 50 m2 、宽 5.5 m 的单层直线筛，与 Schenck 公司的很大产品单层直线筛宽 4m、长 8.5 m 的结构基本一样，只是前者用了四个小点箱式激振器，后者用了两个大点箱式激振器。另外日本神户制钢所很大的筛机 HLW 型 (宽 4.8 m、长7.1 m) 也是采用美国 Low Head 型激振器结构，后来改为水平放置激振器。美国的 Tabor 公司很大筛机是单层直线筛 3.7 m×7.3 m，结构未变，只是使用三个箱式激振器。而花样特多，结构也在变化，有的大型化甚至背离发展方向。由好几台 2 m×3 m 小筛机组合在一块，就能生产大平米筛机，就叫大型化3073 双层圆筛都采用双激振器，但结构相差很大，我公司 2DYK 型二激振器放在排名靠前层筛面之上，采用块偏心，同步带同步，同步带寿命 6 个月以上，日本 (川崎公司的特大 E 型 3 m×10.8 m) 和美国也都采用同步带技术，维修十分方便。据我所知国外筛机公司大型圆筛还没有使用同步器的。有的单位采用齿轮同步器 (相当于减速器结构)，用了五齿轮强迫同步和瓣形联轴器 (不是传动) 联接，且轴偏心(单件质量太大)，结构复杂，重量重，可靠性低，噪声也大，精加工要求精度高。这些圆筛都已达 3.6 m×7.3 m，且是双层筛。直线筛有综合美、德、日、苏的 DZS 筛机，其为双通道结构，双通道加中间侧板的目的是想增加筛机横梁刚度，因工作中横梁中间动应力、动应变很大，一般疲劳断裂在中间，同时使用不参振同步器，这样，结构复杂，制造要求高。
(3) 适应市场的技术发展
中国矿大和中国科大在煤炭深度筛分 (25 mm、13 mm、6 mm，水分 10% 以上粒级) 和脱水、脱介筛机大型化方面作出了贡献。BHS 型分级筛机技术特点是：大振幅、大振动强度，参振质量轻，大跨度双激振器自同步直线运动，集中受力件带动筛网参振，分 3~4 段独立振动，二次隔振，筛网为弹簧钢插入式。结构复杂，但解决了问题，筛分效率达 85% 以上。现场使用很大已达 37m 2。中国矿大的 CWS 型筛机超静定网梁激振的大型筛也是通过大振幅、大振动强度脱水、脱介，已生产出 3.6 m×6.0 m 筛机。使用等厚筛越来越多：单层到双层，三段到五段不同倾角转变，激振器绝大部分用整箱体激振器，很大已达 3.1 m×9.1 m。以上这些筛适用于煤炭行业，都能达到筛分，脱水、脱介的效果。国外现研制一种梯流筛，用于难筛分物料，为了克服堵孔，通过一端固定，一端自由的悬臂梁 (筛条) 的弹性振动来筛分。如：筛机频率为800~1 100 r/ min；筛条为 f4 mm；弹性模量为 2×11 310 Pa；比重为 7 800 kg/ m 。从弹性筛分理论中计算得知筛条长度应为 155~200 mm，此长度使得筛条一阶振动频率与筛机频率相近。冶金行业中冶金厂烧结矿筛分用的振动筛，已发展为三轴椭圆等厚冷矿筛，能地筛分细料度的颗粒，筛分效率高。
2、筛机小型化问题很多项目需 1~3 m 筛机，很少有人开发、研究。
细聚酯筛网 (0.5 mm 以下) 制造水平极低，连国外已少见的直线筛振动电机摆放方向，几乎都用，不合理。Derrick 公司生产的筛机用于广西龙滩水电站是世界上很小型筛机，采用上下摆放双长筒振动电机，筛体用剪切橡胶弹簧悬挂式安装，为了与筛面弧形紧密配合，用高性能胶粘紧筛体成弧形，各处密封很好，不漏筛上物。筛面已达筛孔，开孔率 45% 水平，脱水效率可达 90% 以上。
3、椭圆筛国外三轴椭圆筛发展很快 (JCI 公司、Cedarapids公司、Gator 公司)，有如下结构特点：
(1) 轴承外圈旋转 (除此之外都是内圈旋转)，外圈旋转集中离心力作用面积比内圈旋转大，内圈旋转离心力作用面积处 (内圈的 1/ 3 处) 一般极易发生微粒剥落疲劳破坏，而外圈旋转离心力作用面积大，轴承寿命长；
(2) 中间传动轴小，如 Cedarapids 公司 2.1 m×6.0 m 椭圆筛中间轴只有 70 mm，为什么这么小，因为它不受离心力，只传递电机过来的扭矩给对面偏心块；
(3) 侧板上开孔小 (不像日本神户制钢所筛机侧板开这么大口)，这样对筛机强度和刚度影响小。轴承在侧板外侧受力，中间传动轴小，中间轴罩体既能受上层物料的冲击，又能加强筛机刚度；
(4) 采用流行的胀套 (皮带轮) 和锥套 (轴承) 联接，维修太方便；
(5) 皮带轮用可调直径带轮，方便改变激振频率。筛分效率高，可水平安装，适用于移动式破碎筛分机组。椭圆筛发展很快，有仿制上面结构的 (ZST型)，有三轴、同步器不参振的，也有两轴自同步的和强迫同步的 (2TYA 型)。同步器国外用得少，较热衷。
4、准直线振动筛准直线就是近似直线，笔者认为：当椭圆长轴与短轴长度之比都为大于 5∶1 时，可认为是准直线运动；筛机水平安装后不但不会影响而且有利于脱水、脱介。两轴激振器水平安装，反向旋转是其特征。国外只有日本神户制钢所 HLW 型，在此方面发展较快，有引进日本的 ZK 型，唐山煤炭分院 ZKS 型(用不参振同步器)，有鞍山的 DZS 型 (用不参振同步器)。这些筛机侧板较窄，组成筛框后，刚度强，需通过严格计算确定两激振器的激振力中心离筛箱重心的高度，以确保入料、出料处椭圆长轴与短轴长度之比为大于 5∶1。
5 德国KHD 公司产品改进德国KHD公司是世界有名自同步振动筛制造公司，其 USL、USK 型直线、圆振动筛遍布世界。它与 Schenck 公司的产品有明显区别。Schenck 公司筛机采用矩形横梁、侧板上 (矩形横梁法兰处) 开长方形口、较薄侧板、侧板上布满角钢和折弯钢板、另有支撑激振器矩形大梁与侧板组成筛框，采用整箱体激振器激振。KHD 公司从上世纪 80 年代至今，其 USL、 USK 振动筛结构发生些变化：
(1) 原侧板上、下边缘采用折弯，现上边缘用角钢与侧板高强度螺栓联接，下边缘不折弯；
(2) 取消内、外加强板，侧板加厚 (如 3 m 宽筛机侧板由 14 mm 改为 16 mm)。侧板没有任何型钢或其它加强，这与 Schenck 公司设计理念不同。一个是用厚侧板，一个是用薄侧板 (如 3 m 宽的筛机侧板用12 mm) 加满角钢和折弯钢板；
(3) 直线筛拉大两激振器距离，克服滚动摩擦阻力，加强自同步性。这三点改变，当然有其充分理由。具有以上三点改变的新三、四套图纸以 200 万元人民币卖给企业。
6、筛机制作水平一台产品从生产到用户手中，是一个企业给用户各方面的展示，外表质量固然重要，的是筛机很不错不允许出现异常运动 ，根据 《ZKR型振动筛标准 JB/T 6389-92 和 《YKR型振动筛》 标准 JB/T6388-2004 要求：
(1) 筛箱横向摆动不大于 1 mm；
(2) 两侧板对称点双振幅差不大于 1 mm；
(3) 根据振动筛试验方法 JB 4042-85 振动方向角第 2.5 点 (即两侧板中点对称点) 方向角要求：设计值±5°。以上三点 (属重要指标) 任一点超标，就判为不合格产品，同时对筛机的寿命 (特别是第 1 点) 是致命的。现场筛机工作时，肉眼能看出以上三点是否超标。国外很多筛子，作者看过很多，其工作状态，其筛子制造水平高。这就是国外筛子整机寿命能达 24 000 h 以上重要原因之一。有的厂家连中间罩都取消，加工精度达不到要求，加上后，以上三点又与标准相差很大。
7、产品技术定位国外每个公司所生产振动筛技术、结构稳定。Schenck 公司 (其圆筛采用块偏心、稀油润滑) 不会采用自同步、油脂润滑、橡胶弹簧技术，反之 KHD 公司也不会采用强迫同步、稀油润滑、金属弹簧技术。美国 Tabor 公司直线筛 (采用的是竖分型面激振器) 也不会采用 Schenck 公司整箱体激振器、油脂润滑技术，圆筛 (轴偏心) 也不会采用块偏心技术。这反应国外公司生产的产品成熟。而一个单位什么型号筛机都生产，包罗万象，你能生产我的产品，我也能生产你的产品。引进强迫同步筛机，又觉得自同步好，又引进自同步，甚至有的学者提出自同步有取代强迫同步的趋势，作者撰文 提出两者应并驾齐驱发展。这种军阀混战的局面对企业创品牌不利。
8、出众人才筛分行业人才基本能满足市场要求，但绝大部分还是经验设计。既了解机械振动理论、又了解CAD、三维动态制作 (便于有限元、动态分析)；既了解现场使用情况、又了解筛分行业情况，这样的拔尖人才少，技术人员应朝此方向努力。
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