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国内外振动筛技术热点小议

文章出处:原创 责任编辑:admin 人气: 发表时间:2016-07-12 11:07
      最近十多年来,国内经济快速发展,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

     国内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,大型化方向一定要准。
   
     (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,有美国一流设备化验和检验,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,最后采用喷丸、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。国内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,其最大筛机 USL 4.5 m×6.75m 结构未变,采用自同步技术,世界最大的筛机还是德国Sieb Technik 公司的 50 m2 、宽 5.5 m 的单层直线筛,与 Schenck 公司的最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最大的筛机 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 公司最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。而国内花样特多,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 型二激振器放在第一层筛面之上,采用块偏心,同步带同步,国内同步带寿命 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。国内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 (不是精确传动) 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、动应变最大,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。现场使用最大已达 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。国内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,最大已达 3.1 m×9.1 m。以上这些筛适用于煤炭行业,都能达到高效筛分,高效脱水、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,国内已发展为三轴椭圆等厚冷矿筛,能有效地筛分细料度的颗粒,筛分效率高。

     2、筛机小型化问题国内很多项目需 1~3 m 先进筛机,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,国内几乎都用,不合理。Derrick 公司生产的筛机用于广西龙滩水电站是世界上最先进小型筛机,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。筛面已达精确筛孔,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。国内椭圆筛发展很快,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,国内较热衷。

     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,国内在此方面发展较快,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公司是世界著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 万元人民币卖给国内企业。

     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,最重要的是筛机绝对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。国外进口很多筛子,作者看过很多,其工作状态极好,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。国内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。而国内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国内企业创名牌不利。

     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。