振動篩計算過程

1、振動篩的設計參數(shù)術語見表1。表1序號術語定義或基本概念曾用名 1篩分效率s efficiency of screening評定篩分效果所用的指標 2脫水效率t efficiency of dewatering評定脫水效果所用的指標脫水效果 3規(guī)定粒度 designated size在粒度分級作業(yè)中，使原料分離所遵循的粒度分離粒度 4開孔率 percentage open area篩孔總面積與篩面面積之比開孔面積振動篩的應用術語見表2。表2序號術語定義或基本概念曾用名 1粒度特性曲線 characteristic size curve表示各粒級產率或累計產率與各粒級關系的曲線篩分曲線，篩分特性曲

2、線 2粒度上限 top size粒級中最大的粒度 3粒度下限 lower size粒級中最小的粒度 4最大給料粒度 maxsize in feed給料中最大的粒度 5篩上物screen overflow未透過篩孔的物料篩上產品，篩除物 6篩下物 screen underflow透過篩孔的物料篩下產品，透篩物 7篩上粒 oversize物料中粒度大于篩孔尺寸的顆粒超粒 8篩下粒 undersize物料中粒度小于篩孔尺寸的顆粒 9限下率 undersize rate小于規(guī)定粒度的物料占試樣重量的百分比限下含量，含末率 10限上率oversize rate篩下物中大于規(guī)定粒度的物料占篩下物重量的百分

3、比 11難篩顆粒nearmesh material粒度接近篩孔尺寸的顆粒臨界顆粒 12水分moisture表示物料的濕度，即試樣中所含水的重量占試樣重量的百分比 13全水分total moisture外在水分和內在水分的總和 14外在水分free moisture在規(guī)定條件下試樣與周圍空氣濕度達到平衡時，所失去的水分，是物料表面濕度風干水分，濕存水分 15內在水分inherent moisture試樣的毛細孔濕度，在規(guī)定條件下試樣在空氣干燥狀態(tài)下保持的水分 16散密度bulk specrfic grakty單位體積內散狀物料的重量容積比重，堆比重 17篩分screening物料通過篩面按粒度大

4、小分成不同粒級的作業(yè)18干法篩分 dry screening不借助水的篩分 19濕法篩分 wet screening借助水的沖洗作用的篩分 20準備篩分 preliminary screening按下道工序要求將原料分成不同粒級的篩分分級篩分，預先篩分，選前篩分 21檢查篩分 control screening從破碎物中分出粒度不合格的物料的篩分控制篩分 22最終篩分 final screening生產出粒級商品的篩分獨立篩分 23脫水 dewatering screening以脫去水分為目的的篩分 24脫泥 desliming screening以脫去泥質為目的的篩分 25脫介 medium

5、 drainage screening以脫去重介質（多為磁鐵礦粉）為目的的篩分 26分級 sizing screening泛指：將物料分成若干粒級的作業(yè)。專指：在介質（水或空氣）中物料按其沉降速度的差別分成若干粒級的作業(yè) 4 產品分類根據(jù)JB/T 1604，礦用座式振動篩按其運動軌跡分為圓振動篩、直線振動篩和復合振動篩。其種類、特點及用途見表3。表35 設計總則5. 1 振動篩的設計應符合機械制圖、公差與配合及形位公差等基礎標準的規(guī)定。5. 2 振動篩的設計應按其用途、要求和物料特性等實際條件進行，其參數(shù)、結構應滿足先進性、可靠性以及經(jīng)濟合理的要求。5. 3 振動篩各構件的選材應力求合理，注意

6、減少制造和安裝工作量，注意抗蝕、抗磨要求。重要構件拼接時，應在圖樣中注明部位、接法和要求。5. 4 易損件、備用件、通用件和外購件等，在同一品種規(guī)格中，應能互換并符合相應標準或圖樣的規(guī)定。5. 5 振動篩設計除符合本標準規(guī)定外，還應符合現(xiàn)行的有關專業(yè)技術規(guī)范和規(guī)程的要求。6 設計依據(jù)6. 1 振動篩的用途。6. 2 物料特性a） 名稱；b） 散比重；c） 硬度；d） 水分；e） 顆粒形狀；f） 粒度組成（篩析結果）；g） 最大給料粒度；h） 物料粘度。6. 3 工作制度。6. 4 處理量。6. 5 規(guī)定粒度及相應的篩分（脫水）效率。6. 6 安裝方式。6. 7 希望使用的篩面種類。6. 8 希

7、望使用的振動篩種類。6. 9 工作條件（如尺寸限制、環(huán)境溫度、防塵裝置等）。7 結構7. 1 振動器本系列振動篩采用兩種振動器，即塊偏心振動器和激振電動機。塊偏心振動器見圖1，它由兩對主、副偏心塊，一根軸，兩套大游隙（3G）軸承及軸承座等構件組成。激振力由主、副偏心塊產生，激振力大小可由主、副偏心塊的夾角調整。1主偏心塊；2副偏心塊；3軸承蓋；4軸承座；5篩箱側板；6壓圈；7擋圈；8軸承；9軸；10軸端壓蓋圖1圓振動篩使用兩套塊偏心振動器，分別安裝在篩箱兩側板上；或一臺激振電動機安裝于篩箱上部的支撐梁上。直線振動篩使用四套塊偏心振動器，篩箱兩側板各安裝兩套振動器。小規(guī)格直線振動篩亦可使用兩臺激

8、振電動機，其激振力的大小可通過調整其偏心塊的夾角實現(xiàn)。7. 2 篩面及其緊固裝置7. 2. 1 為適應大塊、大密度物料的篩分與煤矸石脫介的需要，重型振動篩的篩面需有較大的承載能力、耐磨和耐沖擊性能。設計中宜采用梯形斷面的鋼棒作為篩條。為減少噪聲，提高耐磨性，亦可使用成型橡膠條，用螺栓固定在篩面托架上，見圖2。1側板；2橡膠條篩面；3篩面托架；4型螺栓；5橫梁圖27. 2. 2 圓振動篩與復合振動篩，可采用不銹鋼焊接篩板、沖孔篩板、聚氨酯篩板和橡膠篩板等。其緊固方式為中間用螺栓固定在梁上，見圖3。當篩寬小于900 mm時，中間可不固定；篩寬超過2100 mm者，中間應固定兩排螺栓，篩面兩側用張緊

9、板壓緊，見圖4。圖3圖47. 2. 3 直線振動篩的篩面，單層篩和雙層篩的下層，采用帶框架的不銹鋼篩面；雙層篩的上層篩面，當篩寬不超過1.5 m 時采用自承重篩板，超過1.5 m 時采用沖孔篩板或編織篩網(wǎng)等。其緊固方式是沿篩面兩側板處采用壓木、木楔壓緊，見圖5。中間各塊篩板之間則用螺栓經(jīng)壓板壓緊，見圖6。圖5圖67. 3 篩框篩框由側板、后擋板、橫梁、承料板和排料嘴等組成。直線振動篩的篩框結構見圖7，圓振動篩的篩框結構見圖8。1振動器支撐梁；2側板；3橡膠條；4后檔板；5橫梁；6篩面托架；7高強度螺栓；8豎筋圖71橫撐；2承料板；3內側加強板；4外側加強板；5側板；6支撐架；7抗磨板；8橫梁；

10、9螺栓夾座；10排料嘴圖8篩框所用橫梁一般用兩端帶法蘭的封閉型材構成，目前多為圓形和矩形。當無合適的規(guī)格選用時，矩形梁亦可壓制對焊，其成型方式冷熱均可，但在長度方向同一形態(tài)只能一次成型。焊接必須焊透，并進行退火處理，焊縫位置對直線振動篩宜布置在振動方向的垂線上。篩框側板和后檔板、排料嘴及橫梁宜采用高強度螺栓或環(huán)槽鉚釘聯(lián)接，受力較小部位也可采用普通螺栓加鎖緊螺母聯(lián)接。7. 4 傳動裝置采用兩種傳動方式，直接傳動和非直接傳動。7. 4. 1 直接傳動電動機通過聯(lián)軸器直接驅動振動器，見圖9。其中聯(lián)軸器有三種型式，設計中視需要選用。1電動機；2萬向聯(lián)軸器；3振動器；4篩面圖9a） 萬向聯(lián)軸器：該聯(lián)軸器

11、是汽車的通用件，見圖10，該聯(lián)軸器也可用于兩振動器的聯(lián)接；圖10b） 輪胎聯(lián)軸器：它由法蘭和數(shù)片膠帶組成，見圖11。由于其周向剛度較大，可以傳遞很大扭矩，但徑向剛度很小，因而可承受較大的徑向跳動變形，可用于電動機與振動器的聯(lián)接。它的軸向尺寸較小，可以減少振動篩的寬度；圖11c）橡膠聯(lián)軸器（三爪撓性聯(lián)軸器）：該聯(lián)軸器由法蘭、圓形平帶、壓板和螺栓等件組成，見圖12。這種聯(lián)軸器軸向尺寸較大，可用于兩振動器的聯(lián)接。圖127. 4. 2 非直接傳動電動機經(jīng)過一級V 帶減速，再通過聯(lián)軸器與振動器聯(lián)接，見圖13?？筛鶕?jù)需要選用7.4.1 中所述的三種聯(lián)軸器之一。1電動機；2V帶；3輪胎聯(lián)軸器；4振動器；5萬

12、向聯(lián)軸器；6篩面圖137. 5 支撐裝置根據(jù)JB/T 3687.1，振動篩安裝方式為座式。每臺振動篩由四組彈簧支撐，每組彈簧視振動篩的規(guī)格不同，可由一個至三個彈簧組成。支撐彈簧可用橡膠彈簧或螺旋彈簧。亦可用復合彈簧，一般在支撐裝置中還設計有摩擦阻尼器，其結構見圖14。鑒于橡膠彈簧和復合彈簧的橡膠內阻較大，對過共振區(qū)時的振幅有一定限制作用，故亦可不設計阻尼器和其它的限制裝置。1調整螺栓；2法蘭；3彈簧座；4螺旋彈簧；5橡膠座；6橡膠體；7篩箱側板；8套筒圖148 參數(shù)的確定8. 1 工藝參數(shù)8. 1. 1 篩面的寬和長應符合JB/T 145的規(guī)定。8. 1. 2 處理量的校核，由于實際工況十分復

13、雜，國內外的計算方法很不統(tǒng)一，查閱文獻標準推薦下列計算方法：冶金及建筑材料的篩分Q： Q=FqKxiLcuJxNkOshEf t/h（1）式中：q單位篩分面積的平均容積處理量，m3/（h·m2），（見表1）； 材料的松散密度，t/m3； Kxi、Lcu、Jx、Nk、Osh、Ef修正系數(shù)（見表2）。表1表28. 1. 3 處理量的校核還可參照下述公式進行。8. 1. 3. 1 用于篩分時（包括煤炭、冶金及建材行業(yè)） a） 修正平均法： Q=FqLcuKxiIsEfGkHxDcJx+Qd t/h（2）式中：q單位面積的小時透篩量（見表3），t/（h·m2）； Gk篩面開孔率的影

14、響系數(shù),按照公式3進行計算： Gk = A/B（3） A實際使用的篩面開孔率； B設計選用的篩面開孔率； Dc篩面層數(shù)影響系數(shù)，上層1.0，中層0.9，下層0.8； Hx篩孔形狀影響系數(shù)，短長孔（L/B=34）為1.15，長孔（L/B4）為1.20； Qd單位時間內給料中大于篩孔尺寸的物料含量，t/h； Lcu、Kxi、Is、Ef、Jx修正系數(shù)（見表4表8）。表3表4表5表6表7表8 b） 流量法 Q=3600Bhv t/h（4）式中：B篩面寬度，m； h篩面上物料層的厚度（見表9），m； v物料運動的平均速度，m/s； 物料的松散密度，t/m3。對于直線振動篩，物料運動平均速度v 可按下式計

15、算： v=0.9ACaChCmCwcos m/s（5）式中：角速度，rad/s；A振幅，m；Ca傾角對平均速度的影響系數(shù)（見表10）；Ch物料厚度影響系數(shù)（見表11）；Cm物料形狀影響系數(shù)，對塊狀物料取0.80.9，對顆粒物料取0.91.0，對粉狀物料取0.60.7；Cw滑行運動影響系數(shù)（見表12）；振動方向角，（°）。表9表10表11表128. 1. 4 篩分效率a） 煤炭篩分根據(jù)GB/T 15716的規(guī)定，篩分效率按下式計算： （6）式中： s篩分效率，有效數(shù)字取到小數(shù)點后一位；入料中小于規(guī)定粒度的細粒含量，%；篩上物中小于規(guī)定粒度的細粒含量，%；篩下物中小于規(guī)定粒度的細粒含量，

16、%。限下率按MT 1確定。而限上率按下式計算： 限上率= 100%（7）式中：Wd煤樣中大于規(guī)定粒度的煤的重量，kg；Wx篩下物中所取煤樣重量，kg。b） 冶金部門按下式計算 （8）8. 1. 5 脫水效率煤炭脫水，根據(jù)MT/Z 7 的規(guī)定，脫水效率為評定脫水設備工藝效果的綜合指標，產品水分為輔助評定指標（雙層篩上層的脫水效率只用“產品水分”指標評定）。脫水效率為： （9）式中：t脫水效率，有效數(shù)字取到小數(shù)點后一位；a入料重量濃度，%；b篩下水重量濃度，%；c脫水產品的重量濃度，%。a、b、c通過采樣試驗獲得，取小數(shù)點后兩位。8. 2 運動學參數(shù)8. 2. 1 振動強度K，根據(jù)目前的機械水平，

17、K值一般在38 的范圍內。取K=5。8. 2. 2 拋射強度Kv，根據(jù)振動篩的用途選取，直線振動篩宜取Kv=2.54.0；難篩物料取大值，易篩物料取小值；篩孔小時取大值，篩孔大時取小值。故取Kv=8. 2. 3 篩面傾角，對直線振動篩一般取0°，為適應不同需要可在±10°內選取；振幅小時取大值，振幅大時取小值。故取=8. 2. 4 推薦方向角，是直線振動篩的重要參數(shù)之一，一般取=30°65°。難篩物料取大值，易篩物料取小值，我國目前多用40°45°。故取=8. 2. 5 篩箱振幅A，是設計振動篩的重要參數(shù)之一，其值必須適宜，

18、以保證物料充分分層，減少堵塞，以利透篩。通常取A=36 mm，其中篩孔大者取大值，篩孔小者取小值。故取A=8. 2. 6 振動篩振動頻率f，按下式計算：對直線振動篩： （10）式中：f振動頻率，Hz；Kv拋射強度；篩面傾角，（°）；振動方向角，（°）。8. 2. 7 實際振動強度Ks，按下式校核： （11）式中：K預選的振動強度（見8.2.1），若Ks值過大，應在調A 和的同時并驗算Kv（見8.2.2）；g=9.8 m/s2。8. 3 動力學參數(shù)8. 3. 1 參振質量 M=M1+M2+M3+M4+M5+M6 kg（12）式中：M1篩箱質量，kg；M2振動器質量，kg；M3

19、支撐裝置的上彈簧座總質量，kg；M4聯(lián)軸器及其罩的質量，kg；M5物料質量，kg；M5=fwBLHifw物料結合系數(shù)，取0.2；L篩面的長度，m；Hi各層篩面上料層平均厚度的總和，m；M6其它參振質量，kg。8. 3. 2 彈簧剛度K對單質量系統(tǒng)： K=g2M（13）式中：K系統(tǒng)中彈簧的總剛度，N/m；g系統(tǒng)的固有頻率，rad/s；g=（1/31/7） j；j振動的圓頻率，rad/s； （14）n篩箱振動次數(shù)，r/min；M參振質量，kg。8. 3. 3 塊偏心振動器的偏心塊質量和回轉半徑關系 MA=nzWkr（15）式中：M參振質量，kg；nz偏心塊的組數(shù)；Wk每組偏心塊的質量，kg；r偏心

20、塊的回轉半徑，m。這種振動器通常用改變主、副偏心塊的夾角的方法來改變激振力，從而達到調整篩箱振幅的目的。參考圖15 得： Wkr （16）式中：Wz主偏心塊的質量，kg；Wf副偏心塊的質量，kg；rz主偏心塊的回轉半徑，m；rf副偏心塊的回轉半徑，m；主、副偏心塊的夾角，（°）。圖1在主、副偏心塊已定的情況下，可按式（16）計算其夾角。8. 3. 4 篩箱重心計算及振動器位置的選擇a） 鑒于振動篩篩箱的對稱性，重心可在垂直于篩面的縱平面內進行計算，篩寬方面的重心即在篩箱寬度的中間；b）平面坐標系原點的選取盡量與設計基準一致，一般選在篩箱側板的左下角，垂直方向為Y 軸，水平方向為X 軸

21、，如圖2所示。圖2c） 重心計算 mm（17） mm（18）式中：Wi第i個構件的重量，kg；Wii個構件重量的總和，kg；xi、yi第i個構件的重心坐標，mm。實際重心可根據(jù)物料分布特性作適當?shù)恼{整；d）圓振動篩的振動器，多裝在略偏于給料端的接近參振重量的重心的位置；直線振動篩的振動器多裝在重心的上方，并使振動力的合力通過參振重量的重心，因物料粒度過大或結構需要亦可裝在下方。8. 4 電動機的計算選擇8. 4. 1 根據(jù)振動篩起動力矩較大的特點，采用Y 系列電動機。計算中需進行靜轉矩的校核。8. 4. 2 電動機功率N的計算 N = kW（19）式中：傳動效率；取0.95；N1振動消耗的功率

22、； kW（20）C阻尼系數(shù)，推薦C=0.20.3；n振動次數(shù)，r/min；N2摩擦消耗的功率； kW（21）式中：fm摩擦系數(shù)；d振動器軸的直徑，m。8. 4. 3 起動轉矩的校核所選電動機靜起動轉矩應滿足： Mq>Mj （22）式中：Mj靜轉矩；Mj=9.8nzWkr N·mMq電動機的靜起動轉矩（查有關電機手冊），N·m。9 主要零件的設計與計算9. 1 軸承9. 1. 1 軸的受力分析 圓振動篩和直線振動篩所用的塊偏心振動器，有一根通軸，其上裝有兩組偏心塊，偏心塊的旋轉產生強大的激振力，激發(fā)振動篩也使自身振動，因此該軸承受著偏心塊旋轉產生的離心力F1 及偏心塊產

23、生的慣性力Fg，軸及偏心塊的自重Wz及Wk，支撐反力RA、RB，靜轉矩MJ。當F1、Wz、Wk方向一致時，軸受力最大。受力狀態(tài)如圖3 所示。圖39. 1. 2 軸承的計算與選擇圖3中，力Wz及Wk與F1相比很小，為簡化計算略去不計；力Fg與F1方向相反，略去Fg使之偏于安全。這樣軸承上的軸向力為零，徑向力為： R=RA=RB=F1= N（23）式中：j振動的圓頻率，rad/s。軸承的額定動負荷為： （24）式中：C軸承額定動負荷，N；P當量動負荷P=R，N；fh、fp、fn、ft在軸承手冊的有關表中選取，其中額定壽命為10000 h。根據(jù)振動器的工作特點，選用大游隙（3G）軸承。9. 2 軸的

24、強度驗算根據(jù)振動器的結構，軸的形狀、載荷分布及彎矩、扭矩圖見圖4。圖4軸材料為45鋼，按類載荷計算，其許用彎曲應力為：w=93.1 MPa。危險斷面的當量彎矩Mt為： N·m（25）式中：M彎矩，N·m；M=F1LF1離心力，N；L危險斷面到F1點的距離，m；根據(jù)扭矩性質而定的折合系數(shù)；對不變扭矩取0.3；T扭矩，N·m；N輸入的功率，kW；n軸的轉速，r/min。危險斷面的應力應滿足： （26）式中：w彎曲應力，Pa；Z截面模數(shù)，m3。9. 3 彈簧9. 3. 1 圓柱型橡膠彈簧的計算圓柱型橡膠彈簧幾何尺寸見圖5。圖5 =37 （27）式中：Z0頻率比，小型篩取

25、小值，大型篩取大值。 （28）式中：Kd單個彈簧的剛度，N/m；K彈簧的總剛度，N/m；nt支撐彈簧的個數(shù)。 h=（46）A（對小型篩h=0.014 m）（29）式中：h彈簧的最大變形量，m。 0.20 （30） 1.0 （31）式中：H0彈簧的自由高度，m；D彈簧的外徑，m。 （32）式中：受壓面積與自由面積之比；d彈簧內孔直徑，m。 Kx=1.2（1+1.65） （33） Ed=1.2Ej （34）式中：Kx外形系數(shù)；Ed動彈性模量，N/m2；Ej靜彈性模量，N/m2。靜彈性模量與邵氏硬度的關系式為： （35）式中：橡膠彈簧的邵氏硬度，度。靜彈性模量與橡膠邵氏硬度關系曲線見圖6。 （39）

26、式中：F彈簧的受壓面積，m2。強度應滿足： （39）式中： 橡膠的壓縮應力，Pa；橡膠的許用壓縮應力，Pa，取j=980 kPa。圖69. 3. 2 金屬螺旋彈簧的設計計算按機械設計手冊（彈簧）的規(guī)定進行。9. 3. 3 振動篩還可使用金屬螺旋彈簧與橡膠彈簧組合而成的復合彈簧。因國內尚無成熟公式，不作推薦。9. 4 篩框篩框強度的設計計算，對篩寬大于2000 mm的大型振動篩，建議進行動強度計算，可在微機上應用NT 網(wǎng)絡的有限元軟件計算應力和模態(tài)。其中側板及橫梁的應力值應小于所選材料的疲勞強度許用應力值；計算出的各階固有頻率應遠離其工作頻率。本標準仍對篩框一些重要構件作些靜強度計算和推薦。9.

27、 4. 1 篩框側板及后擋板的厚度，用類比法確定。見表13。表139. 4. 2 篩框橫梁橫梁斷面形狀及結構應符合7.3的規(guī)定，并應進行下列驗算：a） 橫梁受力分析橫梁與其附件（篩面托架、篩面、緊固件等）構成一體，按頻率f 和振幅A 振動，因此其受力由動載（慣性力）和靜載（自重力）組成。為計算方便，將附件重量均勻地分配給各梁，然后將動載的最大值和靜載合成作為外載均布在橫梁上，即將橫梁簡化為受均布載荷的簡支梁，作靜態(tài)計算，其載荷分布及彎矩圖見圖21。均布載荷： （41）式中：q梁的均布載荷，N/m；W1梁及其附件的重力（包括物料重力），N；Smax梁的最大慣性力，N；l梁的長度，m。圖7b） 橫梁強度計算: （42） N·m（43）式中：w梁的彎曲應力，Pa；M梁的彎矩，N·m；Z橫梁截面模數(shù)，m3；w梁的許用彎曲應力，Pa，取w=24.5 MPa；均布截荷，N/m；l橫梁長度，m。c） 橫梁固有頻率的驗算按簡支梁計算，固有頻率為： （44）式中：g梁的固有頻率，rad/s；an振型常數(shù)，an=nn（nn=1，2，3，nn，這里取nn=1）；E材料彈性模量，N/m2；I慣性矩，m4；ml單位長度上的質量，kg/m；j振動圓頻率，rad/s。9. 4. 3 緊固件振動篩的關鍵聯(lián)接部位（例如：振動器體、橫梁、后擋板及排料嘴與側板）應采用高強度螺栓或環(huán)槽鉚