滾筒式篩分機(jī)在硫酸鎳生產(chǎn)線的應(yīng)用實(shí)踐

摘 要：滾筒式篩分機(jī)用于硫酸鎳篩分工藝尚屬首次，文章主要通過(guò)ANSYS有限元分析軟件對(duì)筒體、支架的受力情況進(jìn)行分析，為試制滾筒式篩分機(jī)提供必要的理論依據(jù)。針對(duì)滾筒式篩分機(jī)進(jìn)行應(yīng)用實(shí)踐的探索，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：直線型篩分機(jī)；滾筒式篩分機(jī)；有限元分析

前言

篩分機(jī)械是一種廣泛用于將松散物料分為兩種或多種粒度級(jí)別的設(shè)備。硫酸鎳生產(chǎn)工序中的篩分機(jī)屬關(guān)鍵設(shè)備，產(chǎn)品外觀質(zhì)量的好壞與篩分機(jī)有直接關(guān)系。金川鎳鹽廠生產(chǎn)硫酸鎳選用的直線型振動(dòng)篩分機(jī)，在使用中發(fā)現(xiàn)存在著許多問(wèn)題：（1）設(shè)備故障率高，噪音大；（2） 檢修周期短，檢修時(shí)間長(zhǎng)，維修勞動(dòng)強(qiáng)度大；（3）有效篩分面積小，生產(chǎn)能力小；（4）篩分粒度不均勻。硫酸鎳篩分設(shè)備已經(jīng)成了制約鎳鹽廠生產(chǎn)能力的一個(gè)瓶頸，嚴(yán)重影響了硫酸鎳產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。針對(duì)以上問(wèn)題，我們嘗試采用滾筒式篩分機(jī)取代直線振動(dòng)型篩分機(jī)，以解決上述存在的問(wèn)題。

1 滾筒式篩分機(jī)工作原理

1.1 由圖1.1可見(jiàn)，滾筒式篩分機(jī)主要由喇叭形篩網(wǎng)、減速機(jī)、電機(jī)、進(jìn)料口、出料口等幾部分組成，其工作原理為：篩網(wǎng)筒體與主軸相連，主軸通過(guò)聯(lián)軸器與減速機(jī)輸出軸連接，通過(guò)電機(jī)經(jīng)減速機(jī)減速后，作圓周旋轉(zhuǎn)，篩分物料由加料口進(jìn)入篩網(wǎng)后，隨篩網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力的作用下作螺旋線運(yùn)動(dòng)，由小口逐漸向大口擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，篩下物由網(wǎng)眼漏下進(jìn)篩下物收集器，篩上物沿篩網(wǎng)在重力作用下進(jìn)入成品料倉(cāng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)篩分物料的分離。

如圖2.1所示我們采用6mm不銹鋼板卷制一個(gè)錐形桶（圖示3），錐體小端焊接一塊帶孔不銹鋼板，可使篩分物料進(jìn)入錐形筒內(nèi)，同時(shí)防止物料飛濺溢出筒體。物料進(jìn)入筒體后沖擊到有不銹鋼卷制的錐筒上，散開后才進(jìn)入篩網(wǎng)，即可以防止物料濺出，又可以避免物料直接沖擊篩網(wǎng)。出料口也用6mm不銹鋼板卷制一個(gè)錐形筒（圖示6），在其外端再焊接一個(gè)圓筒，用8mm不銹鋼板制作焊接一個(gè)法蘭用于與篩網(wǎng)框架的連接。將篩網(wǎng)框架設(shè)計(jì)為錐形四剖分結(jié)構(gòu)，采用3mm不銹鋼板彎制成角鋼形狀，焊接出1/4篩網(wǎng)框架，左右兩端采用8mm不銹鋼板制作與進(jìn)、出料口筒體法蘭配套法蘭，焊接為一體，中間等距離用3mm不銹鋼板加焊三條肋板以保證框架強(qiáng)度（圖示5）。采用3mm不銹鋼板制作并焊接篩網(wǎng)壓板，與篩網(wǎng)框架配鉆出螺栓連接孔，安裝時(shí)先將篩網(wǎng)鋪放在篩網(wǎng)框架上，再將篩網(wǎng)壓板（圖示4）將篩網(wǎng)壓緊，用M8螺栓將篩板框架、篩網(wǎng)及壓板進(jìn)行緊固，即可完成篩網(wǎng)的安裝。采取了分段加工焊接成型的方法，將傳動(dòng)主軸設(shè)計(jì)為三段結(jié)構(gòu)（圖示7），中間采用空心不銹鋼鋼管，這樣可以便于加工，同時(shí)還可以降低主軸重量。利用軸承座（圖示2）、減速機(jī)（圖示8）、支架（圖示1）、成品物料收集器（圖示9）、篩下物料收集器（圖示10）等部件，實(shí)現(xiàn)滾筒式篩分機(jī)的完整組裝。

3 基于ANSYS對(duì)主軸、滾筒支架的靜動(dòng)態(tài)特性分析

為檢驗(yàn)滾筒式篩分機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，我們分別建立了主軸、支架的有限元模型以及對(duì)其施加正確的邊界條件。其次，在ANSYS Workbench的靜力學(xué)模塊中分別對(duì)主軸、支架進(jìn)行了靜力仿真計(jì)算。靜力仿真結(jié)果表明，主軸的靜剛度、支架的靜剛度均滿足設(shè)計(jì)要求。最后，在ANSYS Workbench的動(dòng)力學(xué)模塊中分別對(duì)主軸、支架進(jìn)行了模態(tài)仿真計(jì)算。模態(tài)仿真結(jié)果表明，約束狀態(tài)的主軸和支架的前六階固有頻率均遠(yuǎn)大于系統(tǒng)的固有頻率，不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，我們開始制作并在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)試制樣品進(jìn)行檢驗(yàn)。

4 滾筒式篩分機(jī)實(shí)際應(yīng)用的效果

4.1 電機(jī)功率消耗減少由原2臺(tái)振動(dòng)篩電機(jī)功率為3.7kW，改成滾筒篩后為1臺(tái)3kW，每年按320d，每天按24h計(jì)算，一年可節(jié)約電能為10752kWh，按工業(yè)用電0.75元/kWh，全年1臺(tái)滾筒篩可節(jié)約資金8064元。

4.2 維修周期時(shí)間增長(zhǎng)，采用振動(dòng)篩生產(chǎn)，其維修周期為15d，改用滾筒篩后，維修周期可延長(zhǎng)至90d，減少了維修時(shí)間，相應(yīng)地增加了生產(chǎn)的時(shí)間，增大了生產(chǎn)能力。

4.3 篩分面積增大，生產(chǎn)能力增加，可以滿足年產(chǎn)30Kt/a生產(chǎn)的需要。

4.4 篩分物料均勻，由于滾筒篩其圓周面積都參與了篩分，篩分面積相應(yīng)增大，提高了設(shè)備利用率。

5 結(jié)束語(yǔ)

滾筒式篩分機(jī)在硫酸鎳產(chǎn)品生產(chǎn)中運(yùn)用尚屬首例，屬技術(shù)革新、體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員開闊的視野，該篩分機(jī)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工制造，投資少，能耗低、操作和維修簡(jiǎn)便，有效降低了生產(chǎn)成本。

通過(guò)大量試驗(yàn)及分析，率先掌握了用于硫酸鎳產(chǎn)品生產(chǎn)的滾筒式篩分機(jī)的研制方法，在鎳鹽行業(yè)具有很好的推廣應(yīng)用前景，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

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