淺析振動篩篩分過程的不利因素

摘要：在糧食、化工、冶金等行業中振動篩起著非常重要的作用，而且是最常用的一種篩選工具，主要從事物料的粗選和細選分級過程，篩分不利將嚴重影響企業產品的質量，給企業帶來經濟損失，大大降低了生產效率，因此，了解振動篩的工作原理和物料的工作特性是非常有必要的，為預防和增加設備的使用壽命提供了條件，提高生產效率和經濟效益提供了保障。

關鍵詞：振動方向角β篩面傾角α 磨擦角φ 振幅λ 頻率n

重力加速度g 拋擲強度k 偏心距r角速度ω

1.概述

烏石化化肥廠生產線上的DS125-I型單軸偏心式振動分級篩在實際應用過程中出現物料倒流、下料緩慢、積料及物料跳出篩面等現象，嚴重影響了產量及銷售率。情急之下，我們在有關專家引導下，對振動篩的工作原理和物料的運動特性進行了深入研究，發現產品在設計過程中選擇篩面傾角及激振器的方式有著一定的關系，下面就個人的觀點淺談一下篩分過程的不利因素。

2.振動篩的工作原理分類

(1) 振動篩依靠激振器使篩面產生高頻率和低振幅的振動而進行物料篩分，由于篩面作劇烈的振動，篩面上的物料顆粒相互位移，料層有離析現象，并且松散同時顆粒與篩面之間也有相對運動，顆粒不致卡住篩孔，細粒物料通過篩孔落下的機會增多，因此，振動篩的篩分效率和生產效率較高，有逐漸取代搖動篩的趨勢。振動篩的結構特點是篩箱用彈簧支承和裝有激振器其振動形式有直線振動和圓形（橢圓形）振動兩種，篩的振幅隨著篩面上物料質量變化而變動，為了增大物料顆粒沿著篩面向缷料端移動的分力，篩面安裝傾斜角常在8~4o之間。

(2) 偏心軸振動篩中偏心軸的偏心距r一般取4~5mm，故篩子的全振幅應為8~10mm，為了使篩箱在進料端比出料端具有更強烈的振動，可調整機架兩端支承彈簧的剛度，使篩箱兩端的運動軌跡變成橢圓形，將進料端的振幅增大，出粒端的振幅減小，可提高篩分效率。

（3）振動篩的激振方式：機械式和電磁式兩種，要機械式利用偏心塊或偏心軸高速旋轉時產生機械激振，電磁式利用鐵心和銜鐵的間隙吸力激振。

（4）機械振動篩可分為偏心式振動篩、慣性力振動篩、自定中心式振動篩和共振式振動篩等形式，偏心振動的運動軌跡和振幅大小完全由偏心軸的偏心距確定，與其它振動篩不同，故又稱為半振動篩。

3.顆粒在振動面上滑動的條件

3.1 根據顆粒在篩面上的運動情況可知：

（1）相對下滑的條件：

（2）相對上滑的條件：

（3）顆料跳動的條件：

由此可知顆粒在往復振動面上的運動軌跡全取決于ω、g、λ、α、β、φ各參數之間的關系

3.2 顆粒在篩面內的位移與振動篩的頻率也有一定關系

（1）頻率在偏心式振動篩、慣性振動篩和自定中心振動篩的計算中均可用如下公式進行計算：

n=(45~54) )

式中：n頻率

α 篩面傾角

g重力加速度

γ 篩面的振幅

（2）針對單軸振動篩：

當篩子的拋擲強度K與振幅λ且λ=1/2γ時：

n≈9501/min

對于雙軸和共振振動篩形式： n=950

式中：K 拋擲強度 一般K取2.8～3.5

α篩面傾角

β振動方向角

λ振幅

如下表所示為拋擲強度與頻率的關系

名稱 K n1/min

單軸 3~3.5 800~1200

雙軸 2.2~3 700~900

共振 2~3.3 400~800

（3）由以上公式判斷出無論是振動頻率還是篩子的拋擲強度都與篩子的化角有著一定的關系，一般振動篩振動方向角取30~65°之間，多數情況下取用45°，在開始設計時一般取30°為宜，而篩面的傾角一般取3~8°之間，大多情況下取用5°。

因此，當α>5o時，其振動方向角β>45o

當α<5o時，其振動方向角β<45o

上式可知根據不同的激振方式選取不同的參數。

4.影響篩分效率的因素

4.1 物料性質

（1） 顆粒形狀，球狀顆粒易于通過篩孔和圓篩孔，條狀、片狀及多面形料易于通過長形篩孔。

（2） 物料堆積密度

（3） 物料的粒度組合、含水量和含泥量

4.2 篩面結構參數及動動性質

篩面上篩孔面積與總面積之比稱為開孔率，開孔率赿大，篩分效率和生產能力愈高，但篩面強度和使用壽命降低。運動形式有垂直運動和平行運動兩種，作垂直運動的篩面、篩孔不易被物料堵塞，物料層的松散度加大，離析度也快，顆粒通過篩孔的概率增加，篩分效率也提高。

4.3操作條件連續均勻給料，能使篩面充分發揮作用，有利于提高篩分效率和生產能力，細篩篩分時，加料均勻性的時影響更大。

5. 實踐中證明，振動篩都有其優缺點

（1）優點

a 振動篩的振動方向與篩面垂直或近于垂直，有助于強化篩分過程，使篩分率達到60%~90%，甚至98%；

b 振動篩分濕粘物料時，工作指標高；

c 振動范圍廣，可用于粒中細顆粒的篩分，篩孔尺寸0.25~100mm，而且可進行脫水脫泥作業；

d 單位質量的篩分能力大，動力消耗低，構造簡單，操作手維修方便；

（2）缺點

給料不均勻時，偏心質量的慣性力使軸承磨損加快，并引起構筑物的振動。

6. 預防措施

（1）篩網采用若干小塊拼接技術代替整體篩網，并且篩面無螺栓聯接可以保證平緩的無障礙的篩分過程，篩網可根據損壞情況進行局部更換，方便、省時；

（2）篩機采用雙質體振動系統，每塊篩網一端被聯接在質體1上，而另一端聯接在質體2上，機器運轉時每片篩網的振動是圓振動與線振動的疊加，并且振動的參數是可以調整的，從而可以使機器在最佳性能下工作；

7.結束語

通過對振動篩的工作原理及物料工作特性的認識，我們對ZDS125-I型振動篩進行了改進，經過調試和實際應用，篩選效率明顯提高，用戶也表示非常滿意，企業經濟效益也得到了增長，且工作性能比第一臺更加優赿，我們將繼續努力，不斷進取研制更好用，美觀大方，操作簡便的設備，服務于廣大用戶。

8.參考文獻

胡宗武 徐履冰 石來德主編《非標準機械設備設計手冊》2002.9 機械工業出版社

作者簡介

凡士強(1977年11月—)，男，漢，工程師，機電工程專業，主要從事工業鍋爐設計，自動化控制、工民建電氣設計及機械化工設備的研究設計工作。