ZKB2448直线振动筛的设计

文章编号:100320794(2000)0920007203ZKB2448直线振动筛的设计张建勋1,宋彦1,孙启龙2,杨善国1(11中国矿业大学,江苏徐州221008;21山东煤矿泰安机械厂,山东泰安271000)摘要:对ZKB2448振动筛的工作原理、结构设计、动力学方程及工作参数等进行了说明。关键词:直线振动筛;自同步;结构设计;参数选择中图号:TD452文献标识码:A1　前言近年来随着煤矿开采能力和入洗原煤量的提高,作为物料分级筛选的主要设备———振动筛也不断向大型化发展,为了开发大型筛分设备,我们总结以往的设计经验,与晋城矿务局合作,成功地设计出了ZKB2448直线振动筛。2　工作原理本振动筛采用双电机拖动,两串偏心质量m1和m2作反向旋转,产生30t的激振力,带动筛箱剧烈运动,当m1和m2存在相位角差Δα时,可依靠自行产生的不平衡力ΔF和力矩ΔM使筛箱产生附加的移动和摆动,并导致m1和m2互相追逐,使相位角差Δα趋于零,形成自同步反向旋转,自同步形成的过程就是两串偏心质量互相追随运动的过程,是一种动态的平衡过程。3　结构设计ZKB2448振动筛是由筛箱、激振器、减振弹簧、支承座、电动机、传动部分等组成。311　筛箱结构ZKB2448的筛箱为板梁组合结构,由主副侧板、管梁、入料挡板、出料板、筛板等组成,侧板选用20g锅炉钢板,强度高、可焊性好,周边折弯,并在振动方向及沿纵向连接多根角钢,使侧板刚度大大增强。管梁由法兰盘、无缝钢管、加强槽钢等组成,重量轻、强度大,便于制造安装,具有互换性。加强槽钢上有T形孔,使用专用T形螺栓,便于筛板的安装维护。筛板选用聚胺酯冲孔筛板,实际应用证明这种筛板具有耐冲击、耐磨损、无锈蚀、寿命长等特点,对磁介质无吸附作用,脱水效果好,由于本身的弹性对惯性力有缓冲作用,对管梁的冲击力小,因而也提高了筛机的寿命。聚胺酯筛板具有以上优点,美中不足是价格偏高,但由于其性能价格比高,维护工作量减少,故在大型选煤厂得到广泛应用。管梁与侧板之间使用精制螺栓紧固,这种紧固方式不仅使被紧固件之间利用静摩擦传递振动力,而且利用螺杆与钢板孔的过盈配合,直接传递振动力,联接强度高,使用防松螺母,联接可靠不松动,将筛箱联接成一个刚性箱体结构,是目前最为有效的联接方式。312　激振器的选择激振器是振动筛的心脏,其工作频率高,工作时间长,润滑效果差,振动冲击力大,故障多,因而选用径,其公差和极限偏差通过计算便可求得,但是需要注意的是,计算出的公差值可能非常小,也就是说,要求轴径和孔径的加工精度太高,不能经济地被加工。为了解决这一矛盾,此时将轴和孔的公差适当放大,然后反算出短圆柱滚子的直径公差和偏差值。作者简介:潘玮,1953年生,高工,1979年毕业于山西矿业学院机制系,从事掘进机、连续采煤机研究设计工作。收稿日期:2000205230ThedesignofplanetgearbearinginplanetreducerforcuttingmechanismonheavyroadheaderPANWei(TaiyuanBranchofCoalResearchInstitute,Taiyuan030006,China)Abstract:Anoperatingcharactersofplanetreducerforcuttingmechanismofheavyroadheaderwasdetailedandalsoaso2lutiontominordiameterplanetgearbearinginreducerwasgiven.Keywords:heavyroadheader;planetgear

;planetbearing·7·　2000年第9期 煤 矿 机 械 合适的激振器是筛机稳定运行的保证。自同步块偏心式激振器具有结构简单、成本低、激振力可调、油脂润滑不漏油、迷宫环密封摩擦阻力小及易于实现通用化、标准化、系列化等优点。每个激振器由壳体、轴、轴承、主副偏心块、迷宫端盖等组成,通过铰制孔用螺栓固定在侧板上。激振力直接由侧板传递到各个部件上,省去工字大梁,降低了筛箱重量和成本,但对筛箱结构设计提出了较高的要求,为此我们对筛箱强度、刚度、重心、空间结构进行了优化设计。313　传动方式ZKB2448振动筛每串激振器之间采用重型万向传动轴联接,能够自动补偿角度和长度的误差,降低了激振器对安装精度的要求,有利于激振器的稳定运行。振动筛电机和激振器之间采用轮胎式挠性联轴器传动,这种联轴器由半联轴节、挠性片、压环等组成,挠性片由夹布橡胶输送带剪成。由于挠性片具有弹性,切向刚度远大于径向刚度和轴向刚度,

能够承受较大的扭矩而不能承受径向力、轴向力和弯矩作用,因而恰好适合振动筛工作的要求,与三角带相比,既能传递较大功率,又最大程度地减少了振动对电机的影响,成本极低,易于更换。在物料突然增加时,不会失步,易于实现自同步运转。4　动力学分析411　力学模型分析振动筛水平放置,在稳定工作状态下激振力作用线通过筛体质心o,振动筛沿激振力合力方向作平面平移运动。为便于分析,简化出振动系统力学模型如图1所示。

图1　力学模型图Fig.1　Dynamicmodeldrawing以质心o为坐标原点,水平方向为x轴,铅垂方向为y轴,设筛体、附件及物料等总质量为M,且集中在质心o,因筛体作平面平移运动,该坐标系完全可以决定它的运动,则根据达朗伯原理,系统的振动微分方程为　(M+2m)¨x+Cx󰂻x+Kxx=2mω2rsinωtcosθ(M+2m)¨y+Cy󰂻y+Kyy=2mω2rsinωtsinθ(1)式中M———所有参振质量之和,kg;m———单串偏心块质量之和,kg;Cx、Cy———x、y方向弹性阻尼系数;Kx、Ky———x、y方向弹簧总刚度;r———偏心块质心回转半径,m;ω———回转角速度,radΠs;t———时间,s;θ———振动方向角,(°)。412　求解微分方程惯性振动筛工作用于强迫振动状态,自由振动部分由于阻尼作用,在启动后不久得到衰减,设微分方程的特解为　x=Axsin(ωt-α)y=Aysin(ωt-α)(2)式中Ax、Ay———筛机在x、y方向的振幅;α———位移滞后激振力的相位角。对式(2)求导得筛箱运动的速度和加速度　󰂻x=Axωcos(ωt-α)󰂻y=Ayωcos(ωt-α)(3)　¨x=-Axω2sin(ωt-α)¨y=-Ayω2sin(ωt-α)(4)由于弹性阻尼较小,可以忽略,将式(2)、式(3)、式(4)代入式(1),整理后可得　Ax=2mω2rcosθKx-(M+2m)ω2(5)　Ay=2mω2rcosθKy-(M+2m)ω2(6)由于振动筛工作于超共振状态,Kx≈Kyν(M+2m)×ω2,忽略刚度值的影响,得A≈-2mω2r(M+2m)ω2=-2mrM+2m(7)可见振幅与mr值成正比,与ω无关,振幅与激振力方向相反,即位移滞后约180°。5　主要工作参数的选择该筛总参振质量为7100kg(包括物料的作用),电机转速为970rΠmin,用途为跳汰后脱水分级,因此ZKB2448振动筛工作参数选择如下:(1)振幅A/mm315～5(2)振动频率fΠHz1612(3)激振力F/N292589(4)安装角(根据使用情况调整

)αΠ(°)0(5)振动方向角θ/(°)45(6)抛射强度Kv216～3172(7)物料在筛面上的运动速度vΠm·s-101173～01247·8· 煤 矿 机 械 2000年第9期　(8)电机功率 P=Tn9550经计算,单电机功率Pd=PΠ2=1314kW。由电机手册选用Y180L—6电机,功率为15kW,转速970rΠmin。经验证:起动转矩系数Kq=114<2,满足起动要求。(9)弹簧刚度①计算刚度值本筛机选用8个金属螺旋弹簧,取静压缩量ΔH=315～415cm,则每个弹簧刚度K=M/(8ΔH)=19712～25316kgΠcm现有弹簧K=225kgΠcm,在刚度计算范围内。②验算隔振比λ当K=225kgΠcm时,筛机固有频率ω0=KΠM=15176radΠs筛机工作圆频率ω1=2nπ/60=101.5radΠs,隔振比λ=ω1/ω0=6.44,符合λ=5～7的要求。6　测试检验振动筛工作振幅和激振器温度是直接影响工作可靠性的两项指标,按照《矿用振动筛技术条例》

规定:当A=4mm

时,振动筛工作振幅,同侧前后相差不大于016mm,两侧对称点相差不大于015mm,激振器温度不高于75

℃,温升不大于35℃。筛机制成后,我们对其进行测试,振幅测试选点如图2所示,测试值如表1所示。135煤流方向→246图2　测试选点图Fig.2　Testingpoints表1　振幅测试值Tab.1　Testingvalueofamplitude测点123456振幅413412411411410319 由表1中数据可知,筛机两侧对称点振幅差为011mm。同侧前后振幅差为012mm,明显优于《矿用振动筛技术条件》的规定值,且入料端略大于出料端,有利于物料的快速分散,筛分效率高。在筛机运行8h后,测量激振器轴承温度最高为48℃,室温为20℃,温升为28℃,低于《矿用振动筛技术条件》的规定值。7　结语ZKB2448振动筛的设计研制作为我厂开发大型振动筛的起步,具有承前启后的关键作用,并使我们积累了设计制造经验,该筛采用自同步原理工作,选用块偏心式激振器、万向传动轴、挠性联轴器、精制高强度螺栓、聚胺酯筛板等先进高可靠性部件,筛箱结构设计合理,具有整体刚度大、参数选择合理、维护方便、筛分效率高等优点。经测试表明该机工作性能良好,振形稳定,可推广使用。参　考　文　献[1]严峰1筛分机械[M]1北京:煤炭工业出版社[2]闻邦椿1振动机械的理论及应用[M]1北京:机械工业出版社[3]张恩广1筛分、破碎及脱水设备[M]1北京:煤炭工业出版社作者简介:张建勋,1967年生,工程师,1991年毕业于中国矿业大学,现为在读硕士,主要从事筛分机、跳汰机等洗选设备及锚杆钻机的研制设计工作,发表论文6篇,获奖2项,专利1项。收稿日期:2000206207DesignofZKB2448linearvibratingscreenZHANGJian-xun1,SONGYan1,SUNQi-long2,YANGShan-guo1(11ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008,China;2.Tai’anMachineryFactoryofShandongCoalMine,Tai’an271000,China)Abstract:Thispaperanalysesworkingprinciple,structuredesign,dynamicequationandworkingparametersofZKB2448vibratingscreen.Keywords:linearvibrating

screen;synchrodrive;structuredesign;parameterselection长寿命托辊工艺研究效果佳近几年来,兖州煤矿机械厂开展了长寿命托辊的工艺研究,在正确安装和操作的条件下,托辊的寿命达到了50000h。托辊是带式输送机用量最多的旋转部件,托辊的质量特性及使用寿命对带式输送机的运行效率和可靠性有着很大的影响。普通的迷宫式密封托辊在淋水、粉尘比较大或露天运转的工况下,极易损坏,维修更换工作量大。因此,国内外长运距、大运量的带式输送机都倾向配置长寿命托辊。这种托辊采用全密封焊接结构,具有良好的防尘、防水性能。该厂针对托辊的径向跳动、旋转阻力和防水性能等重点质量指标的工艺控制,综合考虑了影响指标的各种因素,通过试验来确定各零件的配合公差,并将托辊按轴与轴承、轴与密封圈、不同的密封圈材料分组测试,绘制散布图,从中找出了最佳工艺方案。李剑锋　供稿·9·　2000年第9期 煤 矿 机 械