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振動篩篩分機械所面臨的技術瓶頸

寫作時間:2014-06-10 瀏覽次數:
從事篩分行業多年,體會到目前國內經濟快速發展,改制后企業種類多(國有、股份、私有、中外合資等),出現很多家生產篩企業,市場上篩機結構形式多,技術、質量水平參差不齊。國外篩機制造公司在強大經濟資助下,技術開發、加工能力穩步發展。 1 篩機大型化問
從事篩分行業多年,體會到目前國內經濟快速發展,改制后企業種類多(國有、股份、私有、中外合資等),出現很多家生產篩企業,市場上篩機結構形式多,技術、質量水平參差不齊。國外篩機制造公司在強大經濟資助下,技術開發、加工能力穩步發展。
1 篩機大型化問題
國內學者談篩機發展必談大型化,引起各方注意,企業甚不惜花巨資引進國外大型篩機技術,現在看來有的引進是失敗的,沒有必要的,很顯然水士不服。需多談大型篩機可靠性及影響可靠性因素,因此,大型化方向一定要準。
(1) 硬件要好 比德國 KHD 公司、Schenck 公司、美國 Tabor 公司起步晚的美國 Conn Weld公司憑借其堅實的基礎工作快速發展。篩機都采用 CAD進行有限元結構和動態分析,有美國化驗和檢驗,下料采用高壓水切割機,由數控機床制造,在高標準工作房中裝配,采用噴丸、噴漆處理。其產品基本沿用幾十年來美國Allis 和 Tabor 公司結構和技術,作了些改進,但等厚篩做到 39 m2 ,。國內單位想花錢買人家圖紙,引進技術做到27m2時要注意,知其產品好,更要知其硬件基礎好。
(2) 結構應簡單,可靠性才高
國外幾大篩機制造公司在特殊領域使用的篩機研究較深,在大型化方面,結構和技術基本未變,德國 KHD公司研發的三通道大型篩未見發展,其篩機 USL 4.5 m×6.75m 結構未變,采用自同步技術,世界的篩機還是德國SiebTechnik 公司的 50 m2 、寬 5.5 m 的單層直線篩,與 Schenck 公司的產品單層直線篩寬 4m、長 8.5m 的結構基本一樣,只是前者用了四個小點箱式激振器,后者用了兩個大點箱式激振器。另外日本神戶制鋼所的篩機 HLW 型 (寬 4.8m、長7.1 m) 也是采用美國 Low Head 型激振器結構,后來改為水平放置激振器。美國的 Tabor 公司篩機是單層直線篩3.7 m×7.3 m,結構未變,只是使用三個箱式激振器。而國內花樣特多,結構也在變化,有的大型化甚背離發展方向。由好幾臺 2m×3 m 小篩機組合在一塊,能生產大平米篩機,叫大型化3073 雙層圓篩都采用雙激振器,但結構相差很大,我公司 2DYK型二激振器放在層篩面之上,采用塊偏心,同步帶同步,國內同步帶壽命 6 個月以上,日本 (川崎公司的特大 E 型 3 m×10.8m) 和美國也都采用同步帶技術,維修十分方便。據我所知國外篩機公司大型圓篩還沒有使用同步器的。國內有的單位采用齒輪同步器(相當于減速器結構),用了五齒輪強迫同步和瓣形聯軸器 (不是精確傳動)聯接,且軸偏心(單件質量太大),結構復雜,重量重,可靠性低,噪聲也大,精加工要求精度高。這些圓篩都已達 3.6 m×7.3m,且是雙層篩。直線篩有綜合美、德、日、蘇的 DZS篩機,其為雙通道結構,雙通道加中間側板的目的是想增加篩機橫梁剛度,因工作中橫梁中間動應力、動應變,一般疲勞斷裂在中間,同時使用不參振同步器,這樣,結構復雜,制造要求高。我公司2DZX 型大型雙層直線篩采用德國和日本技術,并創新地水平布置激振器 (作者ZL.2),不用不參振的同步器,潤滑好、受力好、剛度好。澳大利亞 Honert公司等厚篩傾斜安裝激振器已采用稀油強制潤滑技術,我公司無需另加一套這樣潤滑系統。 (3) 適應市場的技術發展中國礦大和中國科大在煤炭深度篩分 (25 mm、13 mm、6 mm,水分 10% 以上粒級)和脫水、脫介篩機大型化方面作出了貢獻。
型分級篩機技術特點是:大振幅、大振動強度,參振質量輕,大跨度雙激振器自同步直線運動,集中受力件帶動篩網參振,分 3~4段獨立振動,二次隔振,篩網為彈簧鋼插入式。結構復雜,但解決了問題,篩分效率達 85% 以上?,F場使用已達 37m 2。中國礦大的CWS 型篩機超靜定網梁激振的大型篩也是通過大振幅、大振動強度脫水、脫介,已生產出 3.6 m×6.0 m篩機。國內使用等厚篩越來越多:單層到雙層,三段到五段不同傾角轉變,激振器絕大部分用整箱體激振器,已達 3.1 m×9.1m。以上這些篩適用于煤炭行業,都能達到高效篩分,高效脫水、脫介的效果。國外現研制一種梯流篩,用于難篩分物料,為了克服堵孔,通過一端固定,一端自由的懸臂梁(篩條) 的彈性振動來篩分。如:篩機頻率為800~1 100 r/ min;篩條為 f4 mm;彈性模量為 2×11 310Pa;比重為 7 800 kg/ m 。從彈性篩分理論中計算得知篩條長度應為 155~200mm,此長度使得篩條一階振動頻率與篩機頻率相近。冶金行業中冶金廠燒結礦篩分用的振動篩,國內已發展為三軸橢圓等厚冷礦篩 (如我公司的STDL 型冷礦篩),能有效地篩分細料度的顆粒,篩分效率高。
(3) 適應市場的技術發展 中國礦大和中國科大在煤炭深度篩分 (25 mm、13 mm、6 mm,水分 10% 以上粒級)和脫水、脫介篩機大型化方面作出了貢獻。
型分級篩機技術特點是:大振幅、大振動強度,參振質量輕,大跨度雙激振器自同步直線運動,集中受力件帶動篩網參振,分 3~4段獨立振動,二次隔振,篩網為彈簧鋼插入式。結構復雜,但解決了問題,篩分效率達 85% 以上。現場使用已達 37m2 。中國礦大的CWS 型篩機超靜定網梁激振的大型篩也是通過大振幅、大振動強度脫水、脫介,已生產出 3.6 m×6.0 m篩機。國內使用等厚篩越來越多:單層到雙層,三段到五段不同傾角轉變,激振器絕大部分用整箱體激振器,已達 3.1 m×9.1m。以上這些篩適用于煤炭行業,都能達到高效篩分,高效脫水、脫介的效果。國外現研制一種梯流篩,用于難篩分物料,為了克服堵孔,通過一端固定,一端自由的懸臂梁(篩條) 的彈性振動來篩分。如:篩機頻率為800~1 100 r/ min;篩條為 f4 mm;彈性模量為 2×11 310Pa;比重為 7 800 kg/ m 。從彈性篩分理論中計算得知篩條長度應為 155~200mm,此長度使得篩條一階振動頻率與篩機頻率相近。冶金行業中冶金廠燒結礦篩分用的振動篩,國內已發展為三軸橢圓等厚冷礦篩 (如我公司的STDL 型冷礦篩),能有效地篩分細料度的顆粒,篩分效率高。
2 篩機小型化問題
國內很多項目需 1~3 m 先進篩機,很少有人開發、研究。細聚酯篩網 (0.5 mm 以下)制造水平極低,連國外已少見的直線篩振動電機擺放方向,國內幾乎都用,不合理。公司生產的篩機用于廣西龍灘水電站是世界上進小型篩機,采用上下擺放雙長筒振動電機,篩體用剪切橡膠彈簧懸掛式安裝,為了與篩面弧形緊密配合,用高性能膠粘緊篩體成弧形,各處密封很好,不漏篩上物。篩面已達精確篩孔,開孔率45% 水平,脫水效率可達 90% 以上。
3 橢圓篩
國外三軸橢圓篩發展很快 (JCI 公司、Cedarapids公司、Gator 公司),有如下結構特點:
(1) 軸承外圈旋轉
(除此之外都是內圈旋轉),外圈旋轉集中離心力作用面積比內圈旋轉大,內圈旋轉離心力作用面積處 (內圈的 1/ 3 處)一般極易發生微粒剝落疲勞破壞,而外圈旋轉離心力作用面積大,軸承壽命長;
(2) 中間傳動軸小,如 Cedarapids 公司 2.1 m×6.0 m 橢圓篩中間軸只有 70mm,為什么這么小,因為它不受離心力,只傳遞電機過來的扭矩給對面偏心塊;
(3) 側板上開孔小
(不像日本神戶制鋼所篩機側板開這么大口),這樣對篩機強度和剛度影響小。軸承在側板外側受力,中間傳動軸小,中間軸罩體既能受上層物料的沖擊,又能加強篩機剛度;
(4) 采用流行的脹套 (皮帶輪) 和錐套 (軸承) 聯接,維修太方便;
(5) 皮帶輪用可調直徑帶輪,方便改變激振頻率。篩分效率高,可水平安裝,適用于移動式破碎篩分機組。
國內橢圓篩發展很快,有仿制上面結構的 (ZST型),有三軸、同步器不參振的 ,也有兩軸自同步的和強迫同步的 (2TYA型)。同步器國外用得少,國內較熱衷。
4 準直線振動篩
準直線是近似直線,筆者認為:當橢圓長軸與短軸長度之比都為大于 5∶1時,可認為是準直線運動;篩機水平安裝后不但不會影響而且有利于脫水、脫介。兩軸激振器水平安裝,反向旋轉是其特征。國外只有日本神戶制鋼所HLW 型,國內在此方面發展較快,有引進日本的 ZK 型,唐山煤炭分院 ZKS 型(用不參振同步器),有鞍山的 DZS 型(用不參振同步器),我公司的 2DZX
型。這些篩機側板較窄,組成篩框后,剛度強,需通過嚴格計算確定兩激振器的激振力離篩箱的高度,以確保入料、出料處橢圓長軸與短軸長度之比為大于5∶1。
5 德國KHD 公司產品改進
德國KHD公司是世界自同步振動篩制造公司,其 USL、USK 型直線、遍布世界。它與 Schenck公司的產品有明顯區別。Schenck 公司篩機采用矩形橫梁、側板上 (矩形橫梁法蘭處)開長方形口、較薄側板、側板上布滿角鋼和折彎鋼板、另有支撐激振器矩形大梁與側板組成篩框,采用整箱體激振器激振。KHD 公司從上世紀 80年代今,其 USL、
USK 振動篩結構發生些變化:
(1) 原側板上、下邊緣采用折彎,現上邊緣用角鋼與側板高強度螺栓聯接,下邊緣不折彎;
(2) 取消內、外加強板,側板加厚 (如 3 m 寬篩機側板由 14 mm 改為 16 mm)。側板沒有任何型鋼或其它加強,這與Schenck 公司設計理念不同。一個是用厚側板,一個是用薄側板 (如 3 m 寬的篩機側板用12 mm)加滿角鋼和折彎鋼板;
(3) 直線篩拉大兩激振器距離,克服滾動摩擦阻力,加強自同步性。這三點改變,當然有其充分理由。具有以上三點改變的新三、四套圖紙以200 萬元人民幣賣給國內企業。
6 篩機制作水平
一臺產品從生產到用戶手中,是一個企業給用戶各方面的展示,外表質量固然重要,重要的是篩機不允許出現異常運動 ,根據《ZKR型振動篩標準 JB/T 6389-92 和 《BFS型振動篩》 標準 JB/T6388-2004 要求:
(1) 篩箱橫向擺動不大于 1 mm;
(2) 兩側板對稱點雙振幅差不大于 1 mm;
(3) 根據振動篩試驗方法 JB 4042-85 振動方向角
第 2.5 點 (即兩側板中點對稱點) 方向角要求:設計值±5°。
以上三點 (屬重要指標) 任一點超標,判為不合格產品,同時對篩機的壽命 (特別是第 1 點)是致命的?,F場篩機工作時,肉眼能看出以上三點是否超標。國外進口很多篩子,作者看過很多,其工作狀態極好,其篩子制造水平高。這是國外篩子整機壽命能達24 000 h 以上重要原因之一。國內有的廠家連中間罩都取消,加工精度達不到要求,加上后,以上三點又與標準相差很大。 7產品技術定位
國外每個公司所生產振動篩技術、結構穩定。Schenck 公司 (其圓篩采用塊偏心、稀油潤滑)不會采用自同步、油脂潤滑、橡膠彈簧技術,反之 KHD 公司也不會采用強迫同步、稀油潤滑、金屬彈簧技術。美國 Tabor 公司直線篩(采用的是豎分型面激振器) 也不會采用 Schenck 公司整箱體激振器、油脂潤滑技術,圓篩 (軸偏心)也不會采用塊偏心技術。這反應國外公司生產的產品成熟。而國內一個單位什么型號篩機都生產,包羅萬象,你能生產我的產品,我也能生產你的產品。引進強迫同步篩機,又覺得自同步好,又引進自同步,甚有的學者提出自同步有取代強迫同步的趨勢,作者撰文提出兩者應并駕齊驅發展。這種軍閥混戰的局面對國內企業創不利。
8 出眾人才
篩分行業人才基本能滿足市場要求,但絕大部分還是經驗設計。既了解振動理論、又了解CAD、三維動態制作(便于有限元、動態分析);既了解現場使用情況、又了解篩分行業情況,這樣的拔尖人才少,技術人員應朝此方向努力。
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