振動篩作為一種常用的粒度分級設(shè)備廣泛用于礦山、冶金、化工、建材等行業(yè)，它種類繁多，常用的有自定中心振動篩、直線振動篩和圓振篩。其中，在礦山、冶金以及建材行業(yè)中應(yīng)用最多的是座式圓振篩。目前，國內(nèi)生產(chǎn)振動篩的廠家不少，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，尤其是小型機(jī)械廠仿制的振動篩，使用效果比較差，故障較多。
  為了實(shí)現(xiàn)“多碎少磨”，進(jìn)一步提高礦石的處理能力和降低產(chǎn)品粒度(-8mm)，廣東高要河臺金礦(下簡稱河臺金礦)對破碎流程進(jìn)行了多次技術(shù)改造，其中振動篩的篩分效率和生產(chǎn)能力偏低一直是影響破碎能力提高的瓶頸。由于原振動篩設(shè)計(jì)不盡合理，振動篩篩分效率較低，設(shè)備故障多，經(jīng)常出現(xiàn)振動篩斷橫梁碎軸承現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)和工作。再加上原篩分間很小，且無擴(kuò)建空間，無法改用安裝更大型的振動篩。為了盡可能的提高篩分的生產(chǎn)能力和篩分效率，提高振動篩的工作性能，減少設(shè)備故障，河臺金礦在充分利用原有空間的基礎(chǔ)上，對振動篩進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)和技術(shù)改造，較好解決了振動篩原來存在的問題，滿足了生產(chǎn)的需求。
  1圓振篩簡介
        圓振篩的工作原理就是通過偏重圓盤及偏心軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心激振力迫使整個篩箱產(chǎn)生振動，使篩上物料朝篩傾角方向做拋物線向前跳躍運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)物料分級。圓振篩一般由電動機(jī)、皮帶輪(或撓性聯(lián)軸器)、偏重盤、主軸、軸承、軸承座、中心筒、篩箱、橫梁、彈簧組件、篩網(wǎng)及篩網(wǎng)緊固裝置等組成。圓振篩分為YK塊偏心和YA軸偏心兩大系列。YKR型塊偏心系列圓振篩除保留了原YA型圓振篩軸偏心的特點(diǎn)外，還增加了塊偏心調(diào)節(jié)振幅，不僅使激振器偏心質(zhì)量單重激振力增大，而且振幅可以調(diào)節(jié)。由于YKR系列圓振篩也是偏心軸，所以現(xiàn)在也有些廠家將YKR系列圓振篩叫做YA系列圓振篩。但舊式的YA系列圓振篩的振幅是不可調(diào)的。因此，YKR系列圓振篩具有激振力強(qiáng)、篩分效率高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。YA系列圓振篩基本已被新型的YKR型圓振篩取代。但YA系列的結(jié)構(gòu)相對簡單、輕便，仍有用于物料較易篩分的場合。在振動篩國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，YK系列圓振篩最大規(guī)格為4200mmX7500mm，而YA系列振動篩的最大規(guī)格為2400mmX6000mm。
  2振動篩的改造與優(yōu)化設(shè)計(jì)
  2.1篩分效率和生產(chǎn)能力
        隨著破碎生產(chǎn)能力的提高，原振動篩的生產(chǎn)能力和篩分效率已偏低，為了提高篩分能力和篩分效率，就必須改用更大尺寸的振動篩。但受篩分空間的限制，改用更大尺寸單層振動篩已不可行，河臺金礦在充分利用原有空間的基礎(chǔ)上，將原非標(biāo)準(zhǔn)YK2.0X3.6振動篩改造為2YKI.8X3.6雙層圓振篩。以達(dá)到增加篩分面積，提高篩分能力和效率的目的。
  2.2主軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)

        早期的SZZ自定中心振動篩和簡易慣性振動篩的主軸設(shè)計(jì)形式為同心軸。它主要由軸承位臺階、偏重盤臺階、皮帶輪臺階、緊固螺紋組成，由偏重塊高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動力，全部臺階都同心。而YKR系列圓振篩的主軸是偏心軸(如圖1所示)。受力分析見圖2、圖3，從受力分析圖2、圖3可知，偏心軸與直軸相比具有以下優(yōu)點(diǎn):

  (1)通過主軸中間的偏心質(zhì)量高速旋轉(zhuǎn)可以平衡或減小兩偏重盤高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力對軸彎曲力矩，而不會像圖2所示的直軸那樣會有彎曲趨勢，對軸承產(chǎn)生軸向拉力。同時相同條件下，采用偏心軸方式設(shè)計(jì)的主軸軸徑可以比采用直軸軸徑小，這樣可以節(jié)約材料和減輕篩重。
  (2)由于軸的中間偏心質(zhì)體和偏重盤一樣高速旋轉(zhuǎn)也會產(chǎn)生離心激振力，這樣相同條件下可以相應(yīng)地加強(qiáng)振動強(qiáng)度，同時使篩的振動效果更好。因此現(xiàn)在大型振動篩一般都采用偏心軸設(shè)計(jì)。特別是篩面較寬的振動篩一般主軸都設(shè)計(jì)為偏心軸。
  另外，對于軸承臺階還有一種是錐度軸階的設(shè)計(jì)，它是用緊定襯套與錐度配合脹緊軸承的。理論上采用緊定襯套裝配軸承容易方便拆裝，但由于緊定襯套錐度的加工精度很難保證，經(jīng)常會出現(xiàn)軸承松動磨爛襯套和軸的現(xiàn)象，使用效果不理想。

  2.3軸承的選用
  眾所周知，在實(shí)際使用過程中，軸承頻繁損壞是振動篩最常見的故障之—，因此合理選用軸承，對于提高振動篩的使用壽命和工作性能至關(guān)重要。國產(chǎn)振動篩一般都是采用大游隙向心球面滾子軸承。因?yàn)檩S承和篩箱上和其他參振元一樣，都是坐在彈簧上工作。篩箱和主軸在振動的過程中有時會出現(xiàn)橫向顛簸現(xiàn)象，從而使軸承除了要承受徑向沖擊載荷外，還要承受軸向沖擊載荷，特別是一些大中型且工作負(fù)荷比較重的振動篩。由于其軸承需承受的徑向振動載荷和軸向沖擊載荷較大，工作時間長，工作條件惡裂，所以應(yīng)選用雙列向心球面滾子軸承。由于國內(nèi)加工精度不夠，振動篩一般是采用3G大游隙軸承，但采用這種軸承是以增大噪聲為代價的。振動器的軸向竄動應(yīng)在2-4mm。目前國產(chǎn)的軸承質(zhì)量也不太理想，使用壽命較短，一般1a左右。選用進(jìn)口的專用振動軸承，使用壽命可大大提高。而對于小型振動篩，由于其軸承承受的載荷較小，也可選用球軸承或重型球軸承，而不是非要用雙列向心球面滾子軸承不可。例如:5.5kW以下的振動電機(jī)，它選用的就是普通深溝球軸承。因?yàn)橄蛐那蛎鏉L子軸承雖然承受徑向和軸向載荷的能力都比同型號的球軸承好，但由于同型號向心球面滾子軸承的外型尺寸比球軸承大，從而使振動篩的軸承座等相關(guān)零件也得同時增大，這樣無形中增加了振動箱的質(zhì)量和體積，而且由于向心球面滾子軸承的滾動阻力比球軸承大，其軸向游隙也比球軸承大，精度相對較低，功耗和噪聲也比球軸承高。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，規(guī)格1.2mX3.0m以下振動篩選用普通的重型球軸承，使用效果比較好，因?yàn)樗梢詼p小設(shè)備的外型尺寸和質(zhì)量，降低能耗和噪聲，節(jié)約材料和空間。而大于規(guī)格1.2mX3.0m，尤其是篩面寬度較大的振動篩，應(yīng)考慮選用向心球面滾子軸承。
  2.4潤滑方案的選擇
  振動篩軸承的潤滑方案可分為油脂潤滑和稀油潤滑。從理論上講，采用稀油潤滑應(yīng)該好于油脂潤滑，因?yàn)橄∮偷纳嵝院?，潤滑更全面。但振動篩的潤滑方式應(yīng)由所選的軸承和工作條件等多種因素綜合決定。一般礦用振動篩的轉(zhuǎn)速低于1000r/min，在長期使用振動篩的實(shí)踐中，我們認(rèn)為，振動篩軸承采用油脂潤滑或油脂與機(jī)油混合潤滑要好于采用稀油潤滑(特重型振動篩除外)，因?yàn)樗菀拙S護(hù)和對軸和密封件的機(jī)加工精度要求低。而如果軸承采用稀油潤滑方式，就必定要采用骨架油封進(jìn)行密封。這就要求軸階的光潔度、硬度較高，兩軸階的同軸度也要求較高。而大部分國產(chǎn)的振動篩零件加工精度和光潔度都不高，振動篩主軸的軸承位一般都沒有上磨床精加工和進(jìn)行鍍鉻表面處理及熱處理的。光潔度較低，軸階硬度也較低，軸階和油封容易磨損。再加上振動篩工作時處于振動狀態(tài)，潤滑油在中心筒中擺蕩對油封有較大沖擊，特別是采用偏心軸設(shè)計(jì)方案的振動篩，軸中間的偏心部高速攪動中心筒中的潤滑油對油封的沖擊更大，嚴(yán)重影響油封的密封性能，油封容易損壞，極易出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，需經(jīng)常更換油封，而換油封時必須由專業(yè)維修工拆卸配合很緊的皮帶輪和偏心盤，維護(hù)非常麻煩。而如采用油脂潤滑就比較簡單，油脂加在軸承座中，由于油脂流動性較差，一般采用迷宮套和油毛氈防漏防塵就可以了，不存在密封失效問題，只需操作工定期補(bǔ)加油脂即可，實(shí)際使用效果非常好。目前我礦是將油脂和機(jī)油的混合物作為軸承的潤滑劑，效果不錯。而北方許多煤礦是使用二硫化鉬和復(fù)合鈣基潤滑脂混合在一起作振動篩軸承的潤滑劑，其原理也是一樣。
  2.5篩框的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工工藝
  篩框由側(cè)板、后擋板、橫梁、承料板和排料嘴等組成。橫梁經(jīng)常斷裂也是振動篩的常見故障之一，如果橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不好，就會故障不斷。橫梁一般由型鋼或管材焊接成，如:槽鋼、空心方鋼或鋼管。對于輕型的振動篩可以簡單的用幾條鋼管橫向焊接或用螺絲聯(lián)接在兩側(cè)篩板上就可以了。而對于一些重型振動篩的橫梁結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成如圖4所示的框架結(jié)構(gòu)比較好，梁與梁之間用加強(qiáng)筋板聯(lián)接。不能將縱向扁鋼和橫梁直接焊接在一起，不能在橫梁的徑向施焊。因?yàn)槿绻跈M梁圓周方向施焊就會在橫梁截面產(chǎn)生應(yīng)力集中，而且一般做橫梁用的空心方鋼或鋼管材質(zhì)都比較脆，篩工作時橫梁極易在焊縫處產(chǎn)生裂紋直至斷裂。全部振動篩的焊接件都應(yīng)做退火去應(yīng)力處理。篩框側(cè)板和后擋板、排料嘴及橫梁宜采用高強(qiáng)度螺栓或環(huán)槽鉚釘聯(lián)接。橫梁斷裂是振動篩的常見故障之一，尤其是重型振動篩。如果篩梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或加工工藝不當(dāng)，篩梁極易發(fā)生斷裂現(xiàn)象。因此設(shè)計(jì)振動篩時，篩梁的結(jié)構(gòu)與加工工藝設(shè)計(jì)十分重要。對于篩寬大于2000mm的大型振動篩除了進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算外，建議進(jìn)行動強(qiáng)度計(jì)算，可在微機(jī)上應(yīng)用NT網(wǎng)絡(luò)的有限元軟件計(jì)算應(yīng)力和模態(tài)。
  2.6彈簧及彈簧座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        圓振篩常用的彈簧分為橡膠彈簧、鋼絲彈簧和復(fù)合彈簧三種，每種彈簧各有各的優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)用較多的是鋼絲彈簧。彈簧的布置一般對稱安裝在篩的兩側(cè)，常用的振動篩一般由4組彈簧組成，每組彈簧視振動篩的規(guī)格不同，可由1—3個彈簧組成。對于小型振動篩一般采用單彈簧，而對于中、大型振動篩有2種型式:①采用4組彈簧，每組彈簧是重個大彈簧里套重個小彈簧，且大、小彈簧的鋼絲直徑和節(jié)距不一樣，甚至旋向也不一樣；②采用4組彈簧，每組彈簧由2~3只相同的彈簧并成1排。.
  一般來說，單彈簧型式結(jié)構(gòu)簡單，對于一般中小型篩或振幅比較小的振動篩比較適用，但彈簧的高寬比設(shè)計(jì)應(yīng)該合理，D/L=0.5-1.0(D為彈簧外徑，L為彈簧自由長度)。否則會由于彈簧的穩(wěn)定性差而影響振動篩的穩(wěn)定性；第二和第三兩種型式主要適用于重型振動篩，第二種型式的優(yōu)點(diǎn)是對物料量的大小波動適應(yīng)性強(qiáng)，且對減小振動篩的共振有一定效果。第三種型式的優(yōu)點(diǎn)是振動篩的前后穩(wěn)定性較好。各彈簧的自由高度應(yīng)盡量相同，誤差不超過5mm。

  另外彈簧座的設(shè)計(jì)型式有筒式和軸式兩種。為了防止靠出口的下彈簧座中積礦沙，導(dǎo)致彈簧被頂起，下彈簧座應(yīng)設(shè)計(jì)成立軸式較好，而不要設(shè)計(jì)成筒式。
  3結(jié)語
        振動篩看似結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，但對加工工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求非常高。許多小型機(jī)械廠仿制的振動篩一般都有故障率高、噪聲大、使用壽命短的問題。河臺金礦根據(jù)多年振動篩使用經(jīng)驗(yàn)，對振動篩進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)及改造，使振動篩的工作性能顯著提高，設(shè)備故障大大減少。更好地滿足了生產(chǎn)流程的需要。