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摘要
側(cè)梁激振脫水篩是直線振動(dòng)篩的一種，主要用于煤泥脫水，是選煤廠的重要設(shè)備之一。
傳統(tǒng)的直線振動(dòng)脫水篩，一般結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，機(jī)體較笨重，而且能耗高，為此研制了一種新型的脫水篩。側(cè)梁激振脫水篩與其它振動(dòng)篩相比具有如下結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：
（1）單位面積處理量是普通振動(dòng)篩的2倍以上；
（2）拋射角度合適，拋射強(qiáng)度高，振幅大，單位處理能力的能耗較小，與同面積的篩子相比，成本可降低20%；
（3）電動(dòng)機(jī)與箱式激振器激振軸采用橡膠聯(lián)軸器（即撓性聯(lián)接或軟聯(lián)接），可補(bǔ)償電機(jī)軸線與偏心軸軸線不同心造成的誤差。
（4）偏心塊為軸偏心結(jié)構(gòu)，軸承采用干油潤(rùn)滑，不存在漏油問(wèn)題；
（5）依靠箱式激振器長(zhǎng)短軸上鍵槽相互位置,使得兩偏心塊之間成60°，保證激振力始終與水平成60°夾角，使得物料以合適的速度向出料槽前進(jìn)；
（6）可通過(guò)增減副偏心塊質(zhì)量調(diào)節(jié)篩子振幅，在物料水分和粘度的變化時(shí)，仍能保證激振力要求。
本設(shè)計(jì)論述了振動(dòng)篩的基本理論，對(duì)側(cè)梁激振脫水篩主要的零部件進(jìn)行了選擇、設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。對(duì)其安裝、調(diào)試和常見(jiàn)的故障也作了簡(jiǎn)要的介紹。
關(guān)鍵詞 脫水篩；側(cè)梁；激振器；偏心塊
Abstract
Lateral excitation beam dehydration screen is a straight line, mainly for dehydration slime, coal preparation plant is one of the key equipment.
The traditional linear vibration sieve dehydration, the general structure of the more complex, more cumbersome body, and high energy consumption, for which developed a new type of dehydration sieve. Lateral excitation beam dehydration sieve shaker compared with other structures have the following advantages:
(1) per unit area is the capacity of ordinary shaker of more than two times;
(2) projectile point of view appropriate, projectile high intensity, amplitude, and the unit energy consumption of smaller capacity, and compared with the size of the sieve, the cost can be reduced by 20%;
(3) the box-type motor shaft vibration excitation using rubber couplings (that is, flexible connectivity or soft link) that can compensate for the electrical axis and the eccentric shaft axis different heart of the error;
(4) eccentric block is the structure of Axis eccentric, by dry-lubricated bearings, and there is no oil spills;
(5) rely on me-length shaft keyway Exciter each other location, making the two blocks between the eccentric into 60 °, always exciting force and guarantee a level of 60 ° angle, making materials to the appropriate speed to the local materials Forward;
(6) can increase or decrease in the quality of eccentric block amplitude adjustment sieve, water and materials in the viscosity of the changes, can guarantee exciting force requirements.
The design of the shaker on the basic theory, dehydration screen opposite the main beam exciting parts for the selection, design verification and calculation. Its installation, commissioning and common failure also made a brief introduction.
Keywords dehydration screen side beam vibrator eccentric block
I
目 錄
1 緒論 1
1.1 課題背景及前言 1
1.2 脫水篩分概述 2
1.2.1 篩分作業(yè)分類 2
1.2.2 篩分過(guò)程的基本概念 3
1.2.3 脫水目的 4
1.2.4 水在煤中的存在狀態(tài) 4
1.2.5 物料性質(zhì)與脫水難易的關(guān)系 4
1.2.6常用的脫水方法與脫水設(shè)備 5
1.3 篩分機(jī)械的類型及其主要特點(diǎn) 6
1.4 影響篩分效率的因素 8
1.5 篩分技術(shù)及篩分機(jī)械在國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 9
1.5.1 我國(guó)篩分機(jī)械的現(xiàn)狀 9
1.5.2 我國(guó)篩分設(shè)備的基本情況 9
1.5.3 篩分機(jī)械的發(fā)展方向 10
1.5.4結(jié)論 10
2 振動(dòng)原理 12
2.1 直線振動(dòng)篩 12
2.1.1 振動(dòng)篩的分類 12
2.1.2 直線振動(dòng)篩的工作原理 12
2.2 側(cè)梁激振脫水篩原理方案設(shè)計(jì) 15
2.2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 15
2.2.2 原理方案確定 16
2.3 側(cè)梁減振脫水篩結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 16
2.3.1 篩框 16
2.3.2 激振器 17
2.3.3 篩面及其固定裝置 19
2.3.4 支承裝置 20
2.3.5 傳動(dòng)裝置 20
3 物料的運(yùn)動(dòng)分析和工藝參數(shù)的選擇 22
3.1 物料的運(yùn)動(dòng)分析 22
3.1.1 篩面的運(yùn)動(dòng)方程 22
3.1.2 篩面物料的運(yùn)動(dòng)分析 22
3.1.3 拋擲指數(shù)Kv和跳躍系數(shù)iD 24
3.2 工藝參數(shù)的選擇計(jì)算 25
3.2.1 篩面的長(zhǎng)和寬 25
3.2.2 篩面的傾角 25
3.2.3 振幅和頻率 26
3.2.4 振動(dòng)方向角β 26
3.2.5 拋擲指數(shù)Kv和振動(dòng)強(qiáng)度K 26
3.2.6 物料運(yùn)動(dòng)速度 26
3.2.7 處理能力 27
4 動(dòng)力學(xué)分析及參數(shù)的計(jì)算 28
4.1 動(dòng)力學(xué)分析 28
4.1.1 力學(xué)模型的建立 28
4.1.2 振動(dòng)方程的建立 29
4.2 振動(dòng)頻幅曲線和工作狀態(tài)分析 30
4.3 動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算 31
4.3.1 隔振彈簧的確定 31
4.3.2 隔振彈簧的選擇與驗(yàn)算 33
4.3.3 隔振彈簧減輕能力的分析 35
4.3.4 參振質(zhì)量的計(jì)算 36
4.3.5 電機(jī)功率的計(jì)算和選擇 37
5 主要零部件的選擇設(shè)計(jì)與校核 38
5.1 激振器主要零件的設(shè)計(jì)與校核 38
5.1.1 偏心塊的設(shè)計(jì) 38
5.1.2 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 41
5.1.3 激振器軸的設(shè)計(jì) 46
5.1.4 激振器長(zhǎng)軸的校核 47
5.1.5 軸承的選擇與校核 52
5.1.6 鍵的校核 54
5.2 側(cè)梁激振脫水篩專業(yè)零部件的設(shè)計(jì) 55
5.2.1 篩面 55
5.2.2 篩框 57
6 側(cè)梁激振脫水篩的安裝、試運(yùn)轉(zhuǎn)和常見(jiàn)故障 61
6.1 側(cè)梁激振脫水篩的安裝、試運(yùn)轉(zhuǎn) 61
6.1.1 脫水篩的安裝 61
6.1.2 脫水篩的試運(yùn)轉(zhuǎn) 61
6.2 側(cè)梁激振脫水篩的異常振動(dòng)及常見(jiàn)故障 62
6.2.1 脫水篩的異常振動(dòng) 62
6.2.2 脫水篩的常見(jiàn)故障及消除措施 62
結(jié)論 64
致謝 65
參考文獻(xiàn) 66
附錄 67
附錄1 67
69
1 緒論
1.1 課題背景及前言
我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，煤炭是我國(guó)最重要的一次能源。目前，煤炭約占我國(guó)一次能源消費(fèi)的 70% ，隨著國(guó)際石油儲(chǔ)量的不斷減少和價(jià)格的不斷上漲，還有我國(guó)對(duì)能源不斷增長(zhǎng)的需求，預(yù)計(jì)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里煤炭仍然是我國(guó)主要能源與化工原料。2005年我國(guó)的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)超過(guò)了創(chuàng)紀(jì)錄的 21 億噸。大量燃用不清潔煤炭已經(jīng)形成嚴(yán)重的環(huán)境污染和巨大的能源浪費(fèi)，商品煤質(zhì)量的低劣也嚴(yán)重影響著煤炭的化工利用與出口創(chuàng)匯。
選煤是潔凈煤技術(shù)的源頭和基礎(chǔ)，也是適合我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)狀況的一項(xiàng)最有效的潔凈煤技術(shù)，所以目前大部分國(guó)家對(duì)煤炭分選非常重視，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，煤炭入選率均在 80% 以上。歐洲一些國(guó)家盡管關(guān)閉了幾乎所有的煤礦，但選煤廠還存在，用來(lái)處理進(jìn)口煤炭。相比之下，我國(guó)原煤入選率要低很多，只有 30% 左右。原因之一是現(xiàn)有選煤廠設(shè)備落后，生產(chǎn)效率低，達(dá)不到應(yīng)有的生產(chǎn)能力；原因之二是我國(guó)選煤工業(yè)整體落后，選煤廠數(shù)量少。近年來(lái)，隨著機(jī)械化采煤程度的不斷提高和煤炭?jī)?chǔ)量的減少，原煤質(zhì)量又有下降的趨勢(shì)，已遠(yuǎn)不能滿足客戶對(duì)優(yōu)質(zhì)煤炭的需求。因此，迫切需要研究開(kāi)發(fā)適應(yīng)我國(guó)煤炭特點(diǎn)的煤炭加工技術(shù)裝備，進(jìn)行選煤廠的建設(shè)和改造。
與此同時(shí)，隨著采煤機(jī)械化程度的提高和選煤廠煤炭分選過(guò)程機(jī)械化程度的提高，原生煤泥和次生煤泥量都有所增加，加大了選煤廠產(chǎn)品組成里中、細(xì)粒級(jí)煤的含量。尤其是煤造成的環(huán)境污染已成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，搞好煤炭洗選加工是控制燃煤污染物排放最經(jīng)濟(jì)、最有效的途徑。在洗選前將煤炭破碎使煤和矸石、黃鐵礦先行解離是使煤炭得到有效分選的前提，這就更增加了細(xì)粒煤的總量。但在現(xiàn)有的選煤廠中，絕大部分都是采用濕法選煤技術(shù)進(jìn)行煤炭的分選，中、細(xì)粒煤中水分的高低是影響商品煤質(zhì)量高低的重要因素。而對(duì)于煉焦用煤，精煤水分高，會(huì)增加熱能消耗，延長(zhǎng)焦化時(shí)間，降低焦?fàn)t產(chǎn)率，縮短煉焦?fàn)t使用壽命。在運(yùn)輸時(shí)，精煤會(huì)隨著水分滲出而流失，既浪費(fèi)了寶貴的能源資源，又污染環(huán)境，尤其在冬季寒冷的地區(qū)，會(huì)發(fā)生凍車皮事故，嚴(yán)重影響車皮的周轉(zhuǎn)率，給鐵路運(yùn)輸造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，因此，降低當(dāng)前選煤廠出廠商品煤的最終水分是煤炭行業(yè)急待解決的主要問(wèn)題之一，是關(guān)系到節(jié)能、節(jié)運(yùn)、保護(hù)環(huán)境和充分利用國(guó)家資源的重大問(wèn)題，同時(shí)為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在現(xiàn)有技術(shù)與設(shè)備的基礎(chǔ)上，必須加強(qiáng)對(duì)中、細(xì)粒煤脫水技術(shù)和設(shè)備的開(kāi)發(fā)完善，以滿足市場(chǎng)的需求。
煤炭脫水雖然是選煤廠的輔助作業(yè)，但在整個(gè)選煤過(guò)程中占據(jù)十分重要的地位，在整個(gè)選煤工藝環(huán)節(jié)，脫水設(shè)備的種類與數(shù)量、固定資產(chǎn)的成本及選煤廠的運(yùn)行費(fèi)用、占地面積和空間等，脫水大約占一半以上。因此，它成為選煤廠降低成本、提高效率、增加效益的一個(gè)重要方面。目前，在我國(guó)末煤和細(xì)粒級(jí)煤泥的脫水是降低選煤廠產(chǎn)品水分的關(guān)鍵。由于選煤廠細(xì)粒級(jí)物料的脫水難度大，甚至有些技術(shù)難題還亟待解決，這部分作業(yè)也成為選煤技術(shù)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一，高效耐用離心脫水設(shè)備就是其中的一個(gè)方向。
國(guó)外已經(jīng)有煤泥脫水用臥式螺旋卸料離心機(jī)，如澳大利亞的HSG1000離心機(jī)，已在山西屯留選煤廠等地運(yùn)用，主要用在粒度1.5mm以下細(xì)煤泥脫水。但是該機(jī)型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴(每臺(tái)售價(jià)約180萬(wàn)人民幣)，且使用效果并不盡如人意。
國(guó)內(nèi)在這方面的進(jìn)展相對(duì)緩慢得多，我國(guó)生產(chǎn)的立式螺旋刮刀卸料離心機(jī)主要有原洛陽(yáng)礦山設(shè)備制造廠的 LL-9 型和 LL3-9 型，煤炭科學(xué)研究總院唐山分院的 LLL 系列等，這些設(shè)備盡管有占地面積小，處理量大，脫水效果好等優(yōu)點(diǎn)，但是其使用和推廣情況卻并不盡如人意，存在的最大弊端就是漏油問(wèn)題嚴(yán)重，故障率高，維修困難，維護(hù)費(fèi)用高，在實(shí)習(xí)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，不少國(guó)產(chǎn)離心機(jī)設(shè)備都處于閑置狀態(tài)。至今沒(méi)有機(jī)型成功問(wèn)世。在這方面，我們急需拿出自己的產(chǎn)品來(lái)，而且不能再走以前一味仿制的老路，要有所創(chuàng)新，有所突破，有自己的核心技術(shù)。
進(jìn)口設(shè)備依靠國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)和制造工藝在整體性能上遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)產(chǎn)設(shè)備，正因?yàn)槿绱?，很多選煤廠寧愿花費(fèi)數(shù)倍的費(fèi)用去購(gòu)買國(guó)外產(chǎn)品，如澳大利亞FC1200已在多家選煤廠使用。但是，除了購(gòu)買費(fèi)用高昂外，更昂貴的是后期維護(hù)費(fèi)用，如更換篩籃和刮刀，而且進(jìn)口立式離心機(jī)由于結(jié)構(gòu)原因同樣不可避免維修困難的弊端。
國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口離心機(jī)在細(xì)粒級(jí)煤含量上升時(shí)都會(huì)出現(xiàn)水分上升甚至無(wú)法正常工作的現(xiàn)象，在這種情況下，我所研究的側(cè)梁激振脫水篩就特別具有實(shí)際意義。它具有較大的篩面面積和篩分強(qiáng)度。由于脫水時(shí)物料層較薄，并且激振力與水平成60°，使得物料有個(gè)向出料端前進(jìn)的合適速度，所以可在較短時(shí)間內(nèi)獲得含濕量較低的濾渣。它還具有產(chǎn)量大、脫水效率高、安裝和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
1.2 脫水篩分概述
1.2.1 篩分作業(yè)分類?
（1）準(zhǔn)備篩分
在選煤廠，按破碎作業(yè)和分選作業(yè)的要求，將原料煤分成不同的粒級(jí)，為煤炭的加工作準(zhǔn)備。
對(duì)破碎作業(yè)，準(zhǔn)備篩分是為了從物料中分出已經(jīng)合格的粒級(jí)。目的是避免物料過(guò)度粉碎，增加破碎設(shè)備的生產(chǎn)能力和減少動(dòng)力消耗。
對(duì)分選作業(yè)，不同的選煤方法，都要求一定的入選粒級(jí)，否則將嚴(yán)重影響分選的效果。
（2）檢查篩分
從破碎作業(yè)的產(chǎn)物中，將粒度不合格的大塊用篩子分出來(lái)，稱為檢查篩分。目的是保證產(chǎn)品的粒級(jí)要求。
（3）最終篩分
主要是指篩選廠生產(chǎn)粒級(jí)商品煤的篩分。最終篩分的粒級(jí)，要根據(jù)煤質(zhì)，煤的粒度組成和用戶的要求，按國(guó)家現(xiàn)行《煤炭粒度分級(jí)》來(lái)確定。
（4）脫水篩分
以脫水為目的的篩分稱為脫水篩分。煤的水分可分為外在水分（附在煤粒表面的水）和內(nèi)在水分（煤粒內(nèi)部毛細(xì)孔吸附的水），脫水篩分主要是脫掉一部分外在水分，不可能脫除內(nèi)在水分。外在水分的脫除表現(xiàn)為兩個(gè)方面，一是物料與篩面之間的碰撞，使水分從顆粒上抖掉；二是在物料質(zhì)量一定時(shí)，粒度越小，比表面積越大，外在水分也就越高。使細(xì)粒級(jí)物料成為篩下物，就能減少篩上物的水分。
（5）脫泥篩分
以脫除煤泥為目的的篩分稱為脫泥篩分。例如：對(duì)于重介質(zhì)選煤，為減輕煤泥（<0.5 mm）對(duì)介質(zhì)系統(tǒng)的污染，在原料煤進(jìn)入重介分選機(jī)之前，先用篩分機(jī)把其中的煤泥脫除。跳汰選煤有時(shí)也采用脫泥篩分，脫泥后的篩上物作為跳汰機(jī)的入料，可降低洗水粘度，有利于細(xì)粒級(jí)分選。
脫泥篩工作時(shí)篩上都要加一定壓力的噴水，以脫除附著在煤粒上的細(xì)泥。脫泥篩分的實(shí)質(zhì)是一種濕法篩分。
（6）脫介篩分
在重介質(zhì)選煤產(chǎn)品中，夾雜著許多粒度很小的加重質(zhì)，為回收這些加重質(zhì)以便循環(huán)使用，需要用篩子將其從物料上脫除，稱為脫介篩分。因加重質(zhì)粒度很微細(xì)，粘附在物料表面，不易脫除，所以脫介篩分常采用壓力很大的噴淋水，脫介篩分也屬于濕法篩分。
重介質(zhì)選煤產(chǎn)品在脫介篩分的同時(shí)，也伴有脫水，脫泥篩分，降低產(chǎn)品的水分，減少高灰細(xì)泥對(duì)精煤的污染，從而降低精煤灰分。
（7）選擇性篩分
選擇性篩分是指在篩分過(guò)程中，礦物不僅按粒度分級(jí)，而且也按質(zhì)量分級(jí)的篩分。例如，在含鐵礦為主的高硫煤中，硫分大部分集中在大塊煤中，通過(guò)篩分可將硫分除去。又如某些礦區(qū)，其末煤灰分較低而大塊煤的灰分較高，通過(guò)篩出大塊，可使末煤的質(zhì)量提高。
1.2.2 篩分過(guò)程的基本概念
篩分過(guò)程在于使被篩碎散物料粒度小于篩孔的細(xì)粒經(jīng)篩孔透過(guò)篩面，與粒度大于篩孔而留在篩面上的粗粒物料分離。
為了使粗、細(xì)物料經(jīng)篩面而分離，必須使物料與篩面之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，才能使物料呈現(xiàn)出有“活性”的松散狀態(tài)。
實(shí)際的篩分過(guò)程是：大量顆粒大小不同，粗細(xì)混雜的碎散物料進(jìn)入篩面后，只有一小部分顆粒與篩面接觸，而在接觸篩面的這部分物料中，不全是小于篩孔的細(xì)粒，大部分小于篩孔尺寸的顆粒，分布在整個(gè)料層的各處。由于篩箱的運(yùn)動(dòng)，篩面上料層被松散，使大顆粒本來(lái)就存在的較大間隙被進(jìn)一步擴(kuò)大，小顆粒乘機(jī)穿過(guò)間隙，轉(zhuǎn)移到下層。由于小顆粒間隙小，大顆粒不能穿過(guò)，因此，大顆粒在運(yùn)動(dòng)中，位置不斷升高。于是原來(lái)雜亂無(wú)章排列的顆粒群發(fā)生的析離，即按顆粒大小進(jìn)行了分層，形成了小顆粒在下，粗顆粒居上的排列規(guī)則。到達(dá)篩面的細(xì)顆粒，小于篩孔的透篩，最終實(shí)現(xiàn)了粗、細(xì)粒分級(jí)，完成篩分過(guò)程。然而，充分的分離是沒(méi)有的，在篩分時(shí)，一般都有一部分篩下物留在篩上物中。
1.2.3 脫水目的
煤炭脫水是選煤廠圍繞其分選產(chǎn)品進(jìn)行脫水以及洗水再生復(fù)用、把水從煤中脫除(脫水與干燥)或?qū)⒚簭乃忻摮?澄清水)的一系列作業(yè)，其意義是：
(1)降低產(chǎn)品水分，滿足用戶和運(yùn)輸?shù)男枰?
在選煤廠，各種精煤的綜合水分規(guī)定為12%～13%，個(gè)別用戶、出口煤和高寒地區(qū)濕煤冬運(yùn)則要求水分在8%～9%以下。濕法選煤，產(chǎn)品帶有大量水分，若煉焦用煤水分過(guò)高，將延長(zhǎng)煉焦時(shí)間，增加煉焦?fàn)t瓦斯消耗量以及降低煉焦?fàn)t壽命。水分過(guò)高的煤炭也給運(yùn)輸帶來(lái)不便，特別是高寒地區(qū)濕煤冬運(yùn)，煤炭的凍結(jié)更給鐵路裝卸車帶來(lái)困難。
(2)洗水循環(huán)復(fù)用，以充分利用有限的水資源、節(jié)約清水用量
濕法選煤，水的用量非常大。一般情況下，跳汰機(jī)每處理1t原煤需用3t水；重介質(zhì)分選機(jī)選煤，1t塊原煤需用水約0.7t。大量的水若不回收再用，將造成極大的浪費(fèi)。干旱缺水地區(qū)尤為重要。
(3)減少或杜絕廢水外排，實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)，避免煤泥水對(duì)環(huán)境的污染
煤泥水的外流，不僅污染環(huán)境，也增加煤炭的損失。采用有效的脫水，可改善廠區(qū)及周圍環(huán)境，并防止煤泥流失，及時(shí)回收并綜合利用資源。
1.2.4 水在煤中的存在狀態(tài)
煤中水分主要來(lái)源有：
(1)近代選煤廠，絕大多數(shù)都采用濕法分選工藝，其產(chǎn)品必然含有大量水分；
(2)近代煤炭運(yùn)輸?shù)男路椒ā簼{管道運(yùn)輸，其終端產(chǎn)品也帶有大量水；
(3)水力采煤后的產(chǎn)品也有大量水分。
此外還有來(lái)自地下水、貯存過(guò)程接觸的雨雪、潮濕空氣等。
水在煤中的存在狀態(tài)有兩種：
(1)游離水
游離水是煤的內(nèi)部毛細(xì)管吸附水或表面附著水。游離水可分為外在水分和內(nèi)在水分。外在水分是指潤(rùn)濕在煤粒表面和存在于煤的大毛細(xì)管中的水分；內(nèi)在水分實(shí)質(zhì)煤的內(nèi)部小毛細(xì)管所吸附的水。在常溫下這部分水分不能失去，只有加熱到到一定溫度時(shí)才能失去。
(2)化合水
化合水是煤中礦物成分呈化合形態(tài)存在的水，亦稱結(jié)晶水。
脫水作業(yè)脫除的主要是外在水分。
1.2.5 物料性質(zhì)與脫水難易的關(guān)系
影響脫水難易程度的主要因素有：
（1）孔隙度
一般將物料中孔隙部分與物料總體積的比值稱為孔隙度，物料的孔隙度越大，積存水量也越多，但毛細(xì)管作用較弱，脫水較容易。孔隙越小，毛細(xì)管作用越強(qiáng)，脫水越困難。
（2）比表面積
比表面積用單位重量物料所具有的總表面積表示。顯然，物料的比表面積越大，吸附水越多，脫水就越困難。
（3）濕潤(rùn)性
物料表面疏水性越強(qiáng)，物料與水的相互作用越弱，脫水越容易。
（4）細(xì)泥含量
泥質(zhì)親水，充填于干物料孔隙間或吸附于物料表面上，增加了毛細(xì)管的作用力、物料的正表面積和吸水強(qiáng)度，使物料脫水困難。
（5）粒度組成
物料的粒度組成決定物料的孔隙度、毛細(xì)管和比表面積，因而影響含水多少和脫水難易。顆粒越大，脫水越容易；顆粒越小，脫水也難。對(duì)那些由粒度大致相同的顆粒組成的物料進(jìn)行脫水，比由各種粒度顆粒組成的物料容易。這是由于散布在顆?？障堕g的細(xì)顆粒增大了松散物料的密度，從而加強(qiáng)了使水分保留在顆?？障堕g的毛細(xì)管作用。
1.2.6常用的脫水方法與脫水設(shè)備
目前，常用的脫水方法見(jiàn)圖1-1所示。
重力脫水是利用水本身所受重力使煤和水自然分離的一種方法。如：脫水斗式提升機(jī)、提升煤倉(cāng)等。還有利用機(jī)械振動(dòng)作用使水受到擠壓和慣性力的作用使煤水分離。如：脫水篩等。重力脫水的方法比較簡(jiǎn)單，但是脫水效果很差，只能脫去部分表面水分，一般多用于精煤的初步脫水或中煤、矸石、粗粒精煤的脫水。
離心脫水，是利用離心作用實(shí)現(xiàn)脫水的方法，如各類離心脫水機(jī)。
過(guò)濾脫水，是利用真空抽吸使物料脫水的方法，如過(guò)濾機(jī)。
壓濾脫水，是利用擠壓作用使物料脫水的方法，如壓濾機(jī)。
干燥脫水，是利用熱力蒸發(fā)作用降低物料水分的方法，如火力干燥機(jī)。
選煤廠常用脫水設(shè)備主要有：
(1)脫水篩
(2)離心脫水設(shè)備
(3)濃縮設(shè)備
(4)真空過(guò)濾設(shè)備
(5)壓濾設(shè)備
(6)干燥設(shè)備
我國(guó)大部分選煤廠使用的最廣泛的脫水設(shè)備是脫水篩，通常將分級(jí)用的篩分設(shè)備做相應(yīng)的改造即可用于脫水。用于脫水的篩分機(jī)械，按其運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)可以分為固定篩、搖動(dòng)篩和振動(dòng)篩三種。
由于選煤廠的篩分設(shè)備的數(shù)量很多，因此對(duì)其要求也越來(lái)越高，不但要求具有較高的處理能力、較好的脫水效果、較低的動(dòng)力消耗，還應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、安裝維修方便等機(jī)械性能。搖動(dòng)篩的上述性能較差，目前在使用上受到一些限制，已基本淘汰。逐漸被工藝效果好、構(gòu)造簡(jiǎn)單、維修方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的振動(dòng)篩所替代。
脫水方法
重力脫水
自然重力脫水
重力濃縮
機(jī)械力脫水
篩分脫水
離心脫水
過(guò)濾脫水
壓力脫水
其它方法
物理化學(xué)脫水法
電化學(xué)脫水法
聲波振動(dòng)脫水法
圖1-1 選煤產(chǎn)品脫水方法分類
1.3 篩分機(jī)械的類型及其主要特點(diǎn)
篩分機(jī)械用來(lái)將礫石、石料、煤炭按照顆粒大小分成不同級(jí)別的成品。在石料加工過(guò)程中，篩分機(jī)與破碎機(jī)常配套使用。
利用機(jī)械方法進(jìn)行篩分，通常采用具有一定孔眼或縫隙的篩面，使物料顆粒在篩面上運(yùn)動(dòng)，小于孔眼（縫隙）的物料從篩面掉下，稱為篩下料，停留在篩面上的物料，稱為篩上物或篩余，因此篩面數(shù)為N時(shí)，篩分以后可以將物料分成（N+1）等級(jí)。
篩分機(jī)械被廣泛用于許多工業(yè)部門，種類繁多，一般按篩面的結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)形式，將其分為以下幾種類型：
（1）固定篩
固定篩是最簡(jiǎn)單，最古老的篩分機(jī)械，篩面由許多平行排列的篩條構(gòu)成，排列的方向可以與篩上料流的方向相同，或相垂直。篩面成水平安裝（脫水時(shí)），或傾斜安裝，工作時(shí)固定不動(dòng)，物料靠自重沿篩面下滑而篩分。固定篩有棒條篩和條縫篩之分，前者篩條較粗、縫隙較大（一般大于等于25mm）,用于粗粒級(jí)篩分；后者篩條較細(xì)，篩縫較小（一般在0.25～1mm）,用于料漿的初步泄水。
固定的弧形篩和旋流篩屬于新型固定篩?；⌒魏Y篩面在篩上料流方向呈圓弧形，篩條與篩上物流方向垂直；旋流篩的篩面是圓錐形，篩條近視與母線平行。它們可被用于料漿的初步脫水，脫泥或脫介，工作時(shí)皆利用料漿沿篩面運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生的離心力。
固定篩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，尤其是不消耗動(dòng)力，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，設(shè)備成本和使用成本低。因此，雖然生產(chǎn)能力和篩分效率低，但仍在選煤廠廣泛使用。
（2）輥軸篩
輥軸篩的篩面由許多根垂直篩上物流的輥軸排列而成，各輥軸用電機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)而同向旋轉(zhuǎn)，安裝在輥軸上的星輪對(duì)物料顛簸和輸送，生產(chǎn)能力和篩分效率比固定篩好高。為了加強(qiáng)對(duì)物料的輸送作用，篩面呈120～150傾斜安裝，有一種新型螺旋篩與輥軸篩相似，其輥軸順煤流方向布置，輥軸上沒(méi)有星輪，而是做成螺旋面，當(dāng)螺旋輥軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)物料前進(jìn)，物料在行進(jìn)中完成篩分。
輥軸篩結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、工作可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，生產(chǎn)能力和篩分效率低。輥軸篩適用于露天礦井原煤的預(yù)先篩分，也用于露天礦重介選矸車間脫介。
（3）滾筒篩
滾筒篩的篩面為圓柱面或圓錐面篩筒，沿篩筒的對(duì)稱軸線裝有轉(zhuǎn)軸，當(dāng)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，篩筒也隨之回轉(zhuǎn)。圓錐形篩筒水平安裝，物料由篩筒小端給入，并隨篩筒旋轉(zhuǎn)被帶起，當(dāng)達(dá)到一定高度時(shí)，因受重力作用自行落下，如此不斷起落運(yùn)動(dòng)，使細(xì)粒透篩，粗粒則逐漸被運(yùn)送到篩筒大端排出。對(duì)于圓柱面篩筒，為使物料在筒內(nèi)產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)軸必須傾斜3～5安裝。
滾筒篩運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，但生產(chǎn)能力低，篩孔易堵塞，篩分效率低，可用于粗、中粒物料的篩分和脫水。
（4）搖動(dòng)篩
搖動(dòng)篩由帶有平面形篩面的矩形篩箱、支撐篩箱的支桿或吊桿，偏心傳動(dòng)裝置和機(jī)架構(gòu)成。工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)篩箱在近似與篩面平行的平面內(nèi)往復(fù)搖動(dòng)，位于篩面上的物料被反復(fù)松散，從而完成篩分。為了使物料能沿篩面向排料端運(yùn)動(dòng)，一般將篩面傾斜安裝。也可水平安裝，但是篩箱的運(yùn)動(dòng)必須是差動(dòng)的。
搖動(dòng)篩的優(yōu)點(diǎn)是篩箱的搖動(dòng)幅度不會(huì)因給料量的變化而變化，即運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低，效率也低，因此新設(shè)計(jì)的選煤廠一般已不在選用。搖動(dòng)篩主要用于末精煤和粗精煤的脫水。
（5）振動(dòng)篩
振動(dòng)篩的篩箱和搖動(dòng)篩相似，但是支撐和吊掛篩箱采用的是彈簧組件，篩箱的振動(dòng)是依靠激振器。振動(dòng)篩是一個(gè)彈性振動(dòng)系統(tǒng)，其振幅受給料量和其它動(dòng)力學(xué)因素的影響可以改變。振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是頻率高、振幅小，物料在篩面上作跳躍運(yùn)動(dòng)，因而生產(chǎn)率和篩分效率都很高。振動(dòng)篩適用于選煤廠的各種篩分作業(yè)。
（6）其它篩分機(jī)
如旋轉(zhuǎn)概率篩、立式（臥式）振動(dòng)（無(wú)振動(dòng)）離心機(jī)、弛張篩、強(qiáng)和變幅篩等。與上面所述的篩分機(jī)比較，這些篩分機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)動(dòng)形式和工作原理都是特殊的、新穎的，它們對(duì)細(xì)、濕、粘的物料進(jìn)行干法篩分的新設(shè)備。
在以上6種篩分機(jī)械中，振動(dòng)篩使用最多，在發(fā)展中已派生出許多新機(jī)種。
1.4 影響篩分效率的因素
影響篩分效率的主要因素有：
（1）物料性質(zhì)
①顆粒形狀。球狀顆粒易于通過(guò)篩分孔和圓篩孔；條狀、片狀及多角形料易于通過(guò)長(zhǎng)方形篩孔。
②物料堆積密度。篩分能力與物料的堆積密度成正比。
③物料的粒度組成、含水量和含泥量。物料中直徑為1～1.5倍于篩孔尺寸的顆粒為難篩粒，如難篩粒含量高，則篩分效率低。含水含泥量較高的物料，用干法篩分時(shí)，效率降低。
（2）篩面結(jié)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)
篩面上篩孔面積與總面積之比為開(kāi)孔率，開(kāi)孔率愈大，篩分效率和生產(chǎn)能力愈高，但篩面強(qiáng)度和使用壽命降低。方形孔的開(kāi)口率較高，故篩面大多采用方形篩孔，但含水量高而粒度較小的物料以采用圓形孔為好。
篩面與物料之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是進(jìn)行篩分的必要條件。篩分機(jī)械中，物料對(duì)于篩面的運(yùn)動(dòng)主要有垂直運(yùn)動(dòng)和平行運(yùn)動(dòng)兩種。作垂直運(yùn)動(dòng)的篩面，篩孔不易被物料堵塞，物料層的松散度加大，離析速度也快，顆粒通過(guò)篩孔的概率增加，篩分效率也高。
篩面的運(yùn)動(dòng)頻率和振動(dòng)幅度也影響物料顆粒在篩面上的運(yùn)動(dòng)速度和通過(guò)篩孔的概率，對(duì)篩分效率影響很大。尤其是對(duì)小顆粒物料，宜用小振幅、高頻率的振動(dòng)。
（3）操作條件
連續(xù)均勻給料，能使篩面充分發(fā)揮作用，有利于提高篩分效率和生產(chǎn)能力。細(xì)篩篩分時(shí)，給料均勻性的影響更大。
加料量適度而且篩面料層厚度較薄，可提高篩分效率。
1.5 篩分技術(shù)及篩分機(jī)械在國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況
1.5.1 我國(guó)篩分機(jī)械的現(xiàn)狀
基于振動(dòng)篩的三種不同的運(yùn)動(dòng)軌跡（圓，直線，橢圓），采用不同的篩分方法。并針對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中各行各業(yè)的特殊需要，形成了各種不同形式的篩分機(jī)械，并使其在工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用。
在冶金工業(yè)部門，選礦廠普遍采用圓振動(dòng)篩對(duì)礦石進(jìn)行預(yù)先篩分和檢查篩分；用振動(dòng)細(xì)篩對(duì)磨礦機(jī)的產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)以提高精礦品味；針對(duì)燒結(jié)廠燃燒結(jié)礦分級(jí)的要求，采用直線運(yùn)動(dòng)軌跡和二此隔振原理，形成了熱礦篩和冷礦篩；另外選用直線篩對(duì)焦炭進(jìn)行篩分，取代了原始的滾軸篩。
在煤炭工業(yè)部門，煤的分級(jí)在不同的場(chǎng)合分別采用圓振動(dòng)篩。利用概率篩分法的概率篩和等厚篩分法的等厚篩；用直線振動(dòng)篩作為精煤和末煤的脫水，脫介。針對(duì)6mm以下含水7％～14％的潮濕細(xì)粒煤的分級(jí)先后出現(xiàn)了琴弦篩，旋轉(zhuǎn)概率篩，滾動(dòng)篩以解決堵孔問(wèn)題和提高篩分效率，另外將弧形篩和直線篩結(jié)合在一起，形成弧形高頻細(xì)篩來(lái)解決脫水問(wèn)題。
在水利電力部門，火電廠對(duì)煤的預(yù)先篩分是通過(guò)圓振動(dòng)篩或等厚篩來(lái)實(shí)現(xiàn)的，利用直線篩解決煤炭的處理。在水電站的建設(shè)工作中，如三峽工程需要各種大型篩機(jī)對(duì)沙石進(jìn)行分級(jí)。
在交通工業(yè)部門，針對(duì)鐵路石喳的清沙和除泥，采用概率等厚原理的概率等厚篩的效果很好；用熱石篩可對(duì)瀝青混凝土的石頭進(jìn)行分級(jí)，在高速公路的建設(shè)中起著重要作用。
在化工部門，對(duì)于化工原料和產(chǎn)品的篩分，化肥和復(fù)合肥的分級(jí)，振網(wǎng)篩和化肥篩石關(guān)鍵設(shè)備。
此外，針對(duì)環(huán)衛(wèi)部門的垃圾處理，水煤漿在電廠的應(yīng)用，又出現(xiàn)了新型的篩分機(jī)—馳張篩和水煤漿篩。
1.5.2 我國(guó)篩分設(shè)備的基本情況
我國(guó)目前使用的圓振動(dòng)篩有：吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上研制的YK系列圓振動(dòng)篩；引進(jìn)美國(guó)TaborT1型振動(dòng)篩技術(shù)制造的YA系列篩，在YA型圓振動(dòng)篩基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的YAC系列篩；在消化吸收YA型振動(dòng)篩基礎(chǔ)上研制的DYS大型圓振動(dòng)篩；具有概率篩和圓振動(dòng)篩綜合篩分效果的YFS型圓振動(dòng)分級(jí)篩；采用高振幅，高頻率圓形軌跡振動(dòng)特性的GDS型概率圓振動(dòng)篩；主要為瀝青混凝土拌和設(shè)備配套以及不高于200的散裝物料分級(jí)的YAR系列熱石篩。
我國(guó)目前使用的直線振動(dòng)篩主要有：可用于脫介，脫水，脫泥和分級(jí)的ZSM,DSM型雙軸振動(dòng)篩，適用于各種煤炭的脫水，脫介和脫泥及濕式分級(jí)的ZKB,ZKBX型自同步振動(dòng)篩；廣泛用于各種物料分級(jí)，脫水，脫介的ZK系列直線振動(dòng)篩，引進(jìn)美國(guó)TaborTH 型振動(dòng)篩技術(shù)制造的ZKX系列的直線振動(dòng)篩，消化吸收Z(yǔ)KX基礎(chǔ)上研制成功的DZS大型直線振動(dòng)篩；適用于溫度在800～850的中小粒度燒結(jié)礦進(jìn)行分級(jí)的SZR型熱礦振動(dòng)篩。
1.5.3 篩分機(jī)械的發(fā)展方向
振動(dòng)篩分機(jī)在工程中廣泛應(yīng)用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起著重要的作用。從目前國(guó)外的研究方向上來(lái)看，一方面致力于現(xiàn)存篩分機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析和結(jié)果調(diào)整；另一方面瞄準(zhǔn)新穎的設(shè)計(jì)目標(biāo)，探求合理的結(jié)果形式，動(dòng)力配置和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以便進(jìn)一步推動(dòng)篩分機(jī)的應(yīng)用。
綜合國(guó)內(nèi)外篩分機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r，篩分機(jī)械應(yīng)向以下幾個(gè)方向發(fā)展：
（1）篩分機(jī)大型化
篩分機(jī)大型化是提高處理量的方法之一，近十年來(lái)，許多國(guó)家都在設(shè)計(jì)大型篩子，其中以西德最為特出。
（2）應(yīng)用等厚篩分法
這種篩分法的特點(diǎn)是，不管入料中小于篩孔的顆粒所占百分比如何，在篩分過(guò)程中篩子上物粒層的厚度保持不變或增加。在采用普通篩分法時(shí)，篩上物料層厚度卻是減少的。
普分篩分法的平均單位篩面透篩能力僅是篩面實(shí)際透篩能力的25％。而等厚篩分法，小顆粒和篩面接觸的概率大大增加，平均單位篩面透篩能力為其篩面透篩能力的80％。
（3）研制摩根森篩
瑞典創(chuàng)造的摩根森篩是以概率論為原理的新型篩分機(jī)，適用于篩分水分大和難篩分的細(xì)粒級(jí)物料。它是由一個(gè)懸掛在彈簧上的篩箱和一組多層的傾斜篩板以及兩個(gè)不平衡重激振器組成。
（4）向標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化發(fā)展
這是便于設(shè)計(jì)，組織專業(yè)化生產(chǎn)，保證質(zhì)量和降低成本的途徑。德國(guó)KHD公司的USL，USK篩機(jī)的寬度以200mm為一擋，長(zhǎng)度以750mm為一擋，組成兩個(gè)系列45種規(guī)格的產(chǎn)品。其篩網(wǎng)、橫梁傳動(dòng)軸、進(jìn)料板和出料板均實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。
（5）采用波浪式篩面
為了在篩分難篩物料和水分大的物料時(shí)防止篩孔堵塞，西德有些采煤廠選用帶波浪式篩面的篩子。
（6）發(fā)展重型，特重型篩分設(shè)備
研制適用于大型礦山，采石場(chǎng)，給料粒度大于400mm的分級(jí)設(shè)備
（7）慣性振動(dòng)篩的快速發(fā)展
60年代，共振篩受到各國(guó)的重視，發(fā)展很快。但生產(chǎn)實(shí)踐證明，它具有結(jié)果復(fù)雜，機(jī)重大，難調(diào)整和故障多等缺點(diǎn)。與此相反，近幾年來(lái)，慣性振動(dòng)篩，尤其是直線慣性振動(dòng)篩，由于其性能較好，結(jié)構(gòu)和維護(hù)都比較方便，故目前得到迅速發(fā)展。
1.5.4 結(jié)論
在冶金、煤炭、建材、化工和食品加工等許多工業(yè)部門，篩分作業(yè)是重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一，要大量使用篩分機(jī)械。對(duì)于礦物加工行業(yè)，如選煤廠和選礦廠，大批篩分機(jī)械擔(dān)負(fù)著分級(jí)、脫水、脫泥和脫介，甚至按質(zhì)量分選的艱巨任務(wù)。就煤炭加工而言，篩分技術(shù)也顯得尤為重要。篩分機(jī)械不僅用語(yǔ)生產(chǎn)粒度、水分和灰分等指標(biāo)達(dá)到用戶要求的煤炭產(chǎn)品，而且在實(shí)現(xiàn)煤炭資源的合理利用和保護(hù)環(huán)境及為煤炭企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益等方面，都發(fā)揮著重要作用。
選煤是煤炭行業(yè)中控制質(zhì)量的一個(gè)環(huán)節(jié)，是煤炭事業(yè)不可分割的一部分工作。選煤工作中工作量最大的是分選和選后處理。
分選，是把入選原煤分成精煤、矸石和中煤。分選作業(yè)過(guò)程通常在水或原生煤泥水中進(jìn)行，因而叫做洗煤。
選后處理，是指清除各種水分。選后處理作業(yè)最主要是選后產(chǎn)品的脫水，其次是廢渣處理和其它的環(huán)境保護(hù)措施。
簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，選煤就是把毛煤（即開(kāi)采后未經(jīng)加工含有各種雜質(zhì)的煤）轉(zhuǎn)化為商品煤。商品煤是具有一定質(zhì)量規(guī)格的產(chǎn)品，它能滿足燃燒、液化、汽化或焦化等方面所不斷提高的技術(shù)要求。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，商品煤需求急劇增加，從而促進(jìn)了選煤工業(yè)的蓬勃發(fā)展。
工業(yè)的發(fā)展對(duì)篩分機(jī)械的品種和質(zhì)量要求愈來(lái)愈高，從而使篩分機(jī)械的發(fā)展提高到一個(gè)新的高度。目前我國(guó)的振動(dòng)篩產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能落后的篩分機(jī)仍占一半以上。應(yīng)此今后應(yīng)當(dāng)優(yōu)先發(fā)展量大而優(yōu)的優(yōu)良機(jī)型；探索新的篩分理論，發(fā)展新型篩分機(jī)；發(fā)展大型，重型，特重型篩分設(shè)備，限制生產(chǎn)并淘汰生產(chǎn)效率低，設(shè)計(jì)陳舊的老產(chǎn)品。
2 振動(dòng)原理
2.1 直線振動(dòng)篩
2.1.1 振動(dòng)篩的分類
振動(dòng)篩按振動(dòng)頻率是否接近和遠(yuǎn)離共振頻率分為共振篩和慣性篩。振動(dòng)篩按激振器產(chǎn)生激振力的原理不同，可分為偏心振動(dòng)篩（也叫半振動(dòng)篩）、慣性振動(dòng)篩和電磁振動(dòng)篩。目前偏心振動(dòng)篩已很少用，電磁振動(dòng)篩主要應(yīng)用于粉末狀細(xì)粒物料的分級(jí)。共振篩曾一度崛起，受到各國(guó)普遍重視，發(fā)展很快；但在生產(chǎn)實(shí)踐中，暴露出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)整困難、故障較多等缺點(diǎn)。在篩分作業(yè)中，大量使用的是慣性振動(dòng)篩，一般習(xí)慣的稱之為振動(dòng)篩。
目前，將振動(dòng)篩按篩面工作時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡的特點(diǎn)，分為圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩（簡(jiǎn)稱圓振篩）和直線運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩（簡(jiǎn)稱直線振動(dòng)篩）。
根據(jù)激振器不同，圓振動(dòng)篩分為塊偏心（型號(hào)：YK）圓振動(dòng)篩和軸偏心（型號(hào)：YA）圓振動(dòng)篩。圓振動(dòng)篩按工作時(shí)激振器軸上膠帶輪的幾何中心在空間的位置的變化與不變化可分為：限定中心圓振動(dòng)篩、不定中心圓振動(dòng)篩和自定中心圓振動(dòng)篩。振動(dòng)篩的分類見(jiàn)圖2-1。
在此只就直線振動(dòng)篩介紹一些：
直線振動(dòng)篩是利用同步異向旋轉(zhuǎn)的雙不平衡重激振器，使篩箱振動(dòng)的篩子。其篩面可采取水平或是緩傾斜安裝，篩箱運(yùn)動(dòng)軌跡為直線，它與水平線的夾角為30～60左右。
直線振動(dòng)篩的篩箱有較大的加速度，所以，適合于煤炭中、細(xì)粒級(jí)的脫水、脫泥和脫介，也可用于中、細(xì)粒級(jí)物料的分級(jí)。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、篩分效果好，是目前國(guó)內(nèi)外選煤廠使用最廣泛的一種篩分機(jī)械。
2.1.2 直線振動(dòng)篩的工作原理
直線振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)緊湊，振動(dòng)參數(shù)合理，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，維修方便，有較高的篩分和脫水效率。被廣泛用于物料脫水、脫介、脫泥以及干式和濕式分級(jí)；也可在磨礦回路中，與球磨機(jī)構(gòu)成閉路，作細(xì)粒物料分級(jí)。
圖2-2是直線振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中篩箱1用彈簧2支撐在機(jī)架上或橫梁上（也有采用四根彈簧吊桿懸掛在機(jī)架或橫梁上），雙軸激振器3安裝在篩箱上，依靠激振器產(chǎn)生的定向激振力，使篩箱作傾斜的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
圖2-3是雙軸激振器的工作原理圖。直線振動(dòng)篩的雙軸激振器，實(shí)際上是由兩個(gè)單不平衡重激振器組合而成。因此，當(dāng)兩個(gè)不平衡重激振器的兩根軸同步異向回轉(zhuǎn)時(shí)，在各瞬時(shí)位置中，；兩根軸上不平衡重所產(chǎn)生的離心慣性力，在沿x—x方向的分力總是互相抵消，而沿y—y方向的分力總是互相疊加。因此，形成了單一的沿y—y方向的激振力，依靠此
力驅(qū)動(dòng)篩箱作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如圖2-3所示，當(dāng)雙不平衡重量運(yùn)轉(zhuǎn)到（1）和（3）位置時(shí)，其離心力完全疊加，激振力最大；在轉(zhuǎn)到（2）和（4）位置時(shí)，其離心力完全抵消，此時(shí)激振力為零。
振動(dòng)篩（按振動(dòng)頻率是近似等于還是遠(yuǎn)離共振頻率分為）
共振篩
慣性振動(dòng)篩（按振動(dòng)軌跡分為）
圓振動(dòng)篩（按工作時(shí)激振器軸上膠帶輪的幾何中心在空間位置變與不變可分為）
直線振動(dòng)篩（按驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)目分為）
橢圓振動(dòng)篩
限定中心圓振動(dòng)篩
不限定中心圓振動(dòng)篩
自定中心圓振動(dòng)篩（按偏心構(gòu)件不同分為）
軸承偏心式自定中心圓振動(dòng)篩
膠帶輪偏心式自定中心圓振動(dòng)篩
單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)直線振動(dòng)篩（按激振器類型分為）
筒式激振器直線振動(dòng)篩
箱式激振器直線振動(dòng)篩
雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)直線振動(dòng)篩（按電機(jī)是否振動(dòng)分為）
普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)式直線振動(dòng)篩
振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)式直線振動(dòng)篩
圖2-1 振動(dòng)篩的分類
圖2-2 直線振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)
1-篩箱；2-彈簧；3-激振器
（1） (2) (3) (4)
圖2-3 激振器的工作原理
根據(jù)圖2-4可以求出雙激振器所產(chǎn)生的激振力。當(dāng)激振器工作時(shí)，每單個(gè)不平衡重所產(chǎn)生的離心力為
式（2-1）
式中 ——不平衡重的質(zhì)量，kg·/cm；
R ——不平衡重的重心回轉(zhuǎn)半徑，cm；
——不平衡重的回轉(zhuǎn)角速度，rad/s。
離心力在y—y方向上的分力（激振力）為
式（2-2）
圖2-4 激振力計(jì)算
如果激振器的兩根軸上各有一塊同樣的不平衡重，則所產(chǎn)生的總的激振力為
式（2-3）
式中 m——不平衡重的質(zhì)量和，kg/cm；
T——轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，s；
P——不平衡重產(chǎn)生的離心力總和，kg。
直線振動(dòng)篩一般是遠(yuǎn)離共振區(qū)工作的。這時(shí)，篩箱運(yùn)動(dòng)的方向和激振力的方向相反。篩箱傾斜振動(dòng)時(shí)，物料被斜向拋起后又落下，并進(jìn)行篩分。
2.2 側(cè)梁激振脫水篩原理方案設(shè)計(jì)
2.2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書
（1）雙振幅 8～10mm
（2）生產(chǎn)率（處理量） 40t/h
（3）篩面面積 7.8㎡
篩面寬度 3.9㎡
篩面長(zhǎng)度 2.0㎡
篩面層數(shù) 單層
（4）篩孔尺寸（條縫篩板） 0.5mm
（5）單點(diǎn)動(dòng)載 167.5kg
（6）電機(jī)功率 22kw
本側(cè)梁激振脫水篩用于煤泥漿脫水，入料粒度在13mm以下，入料水分40%～50%，產(chǎn)品水分28%。
2.2.2 原理方案確定
原理方案見(jiàn)圖2-5所示。
總功能（將來(lái)料脫水）
承載物料（篩箱）
振動(dòng)（箱式激振器）
減振（橡膠彈簧）
脫水（篩網(wǎng)）
支承
固定
圖2-5 側(cè)梁激振脫水篩原理方案圖
篩子設(shè)計(jì)的原理方案比較簡(jiǎn)單，篩框、激振器、彈簧、篩面的組合便能完成其全部功能。變化較多的表現(xiàn)在其結(jié)構(gòu)方案的確定上。
2.3 側(cè)梁減振脫水篩結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
在上一節(jié)的原理方案設(shè)計(jì)中，我們將側(cè)梁減振脫水篩的總功能分成承載物料、振動(dòng)、減振、脫水等幾個(gè)子功能。與功能相適應(yīng)，我們選擇了篩框、激振器、彈簧、篩面及固定裝置和其它零部件。本節(jié)我們對(duì)這些零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。
側(cè)梁激振脫水篩工作時(shí)，由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)軸傳送給激振器，然后現(xiàn)由激振器高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，使之產(chǎn)生振動(dòng)，從而使篩面上的物料邊振動(dòng)邊透篩，邊向前移動(dòng)。擋料板和篩網(wǎng)與激振梁一體的，所以整段篩面都會(huì)跟著振動(dòng)，使該設(shè)備，能夠有效的脫水。同時(shí)篩箱有六個(gè)單獨(dú)的支撐座通過(guò)橡膠彈簧減振。整個(gè)篩箱的支撐點(diǎn)都落在彈簧支架上，底架與地基的接觸面較大，從而減少了篩體振動(dòng)對(duì)地基的沖擊力，減小對(duì)地基的破壞。
2.3.1 篩框
篩框由H型梁、支網(wǎng)梁、梯形梁、加強(qiáng)梁、加強(qiáng)管梁、腹板、出料板、后擋板等部分組成，其正視圖見(jiàn)圖2-6所示。
篩框?qū)儆诤附蛹?，其中，管梁除兩端外，?yán)禁在其垂直軸線的剖面方向存在焊縫。支承焊接篩網(wǎng)上的支承筋板，要求整條長(zhǎng)度下料（禁止份兩段下料），整條長(zhǎng)度往管梁上焊接，以避免分段下料焊接時(shí)在接頭處產(chǎn)生應(yīng)力集中，防止管梁在工作中斷裂。
篩框所有連接件采用鉸制孔螺栓連接，連接可靠。橫梁為無(wú)縫鋼管并加槽鋼結(jié)構(gòu)，篩框側(cè)板為平板——腹板結(jié)構(gòu)，篩箱整體剛度好。
出料槽伸出部分的下面必須要布置適量數(shù)量的筋板，以加強(qiáng)其剛度，防止工作中因底板上下煽動(dòng)而損壞。但我所設(shè)計(jì)的出料槽下面有槽鋼，伸出部分150mm，因此只須將出料底板與槽鋼之間用螺栓-斜揳加以連接。
振動(dòng)篩后擋板與側(cè)板應(yīng)采用交錯(cuò)排列的兩排螺栓，以增加其連接剛度。
圖2-6 篩框
振動(dòng)篩帶腹板的側(cè)板，二者之間可塞焊連接，也可用鉸制孔螺栓連接。我所選用的是塞焊連接，連接時(shí)，鉆孔直徑不小于φ15，推薦使用φ16或φ17，以便于排除塞渣而保證焊接質(zhì)量。
2.3.2 激振器
激振器的主要類型有偏心塊、偏心軸、激振電機(jī)等結(jié)構(gòu)形式。偏心軸、激振電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但一般情況下激振力較小；偏心塊結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但增大偏心塊可產(chǎn)生較大的激振力。由于我設(shè)計(jì)的側(cè)梁激振脫水篩振動(dòng)質(zhì)量較大，在振幅一定的情況下，所需的激振力也就較大，故采用偏心塊激振器。偏心塊激振器又有種特殊的類型，那就是箱式激振器。我所設(shè)計(jì)使用的就是這種箱式激振器，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-7所示。
它主要是由兩個(gè)斜齒輪、一個(gè)長(zhǎng)軸、一個(gè)短軸、四個(gè)偏心塊、四個(gè)軸承以及箱體、距離套、各種密封件、螺塞組成。
圖2-7 箱式激振器結(jié)構(gòu)
1—偏心塊 2—激振器長(zhǎng)軸 3—軸承 4—齒輪 5—端蓋 6—密封蓋 7—距離套1 8—平鍵1 9—O型密封圈 10—距離套2 11—唇形密封圈 12—箱體 13平鍵2 14—距離套2
箱體是支承和容納機(jī)器中各種運(yùn)動(dòng)零件的主要零件。它的主要功能有：
（1）支承并包容各種轉(zhuǎn)動(dòng)零件，如齒輪、軸和軸承等，使它們能夠保持正常的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和運(yùn)動(dòng)精度。箱體還可以存儲(chǔ)潤(rùn)滑劑，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)零件的潤(rùn)滑。
（2）安全保護(hù)和密封作用，使箱體內(nèi)的零件不受外界環(huán)境的影響，又保護(hù)了機(jī)器操作者的人身安全，并有一定的隔振、隔熱和隔聲作用。
（3）使機(jī)器各部分分別由獨(dú)立的箱體組成，各成單元，便于加工、裝配、調(diào)整和修理。
（4）改善機(jī)器造型，協(xié)調(diào)機(jī)器各部分的比例，使整機(jī)造型美觀。
我所設(shè)計(jì)的箱式激振器的箱體是鑄造箱體，常用的材料是鑄鐵，而我用的是鑄鋼。鑄鋼箱體的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)形狀可以比較復(fù)雜，有較好的吸振性和機(jī)加工性能。
軸承采用干油潤(rùn)滑，不存在漏油問(wèn)題。
關(guān)于密封圈，我選用了O型密封圈和旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈。橡膠O型密封圈具有雙向密封能力，可作為動(dòng)密封件，亦可作為靜密封件。唇形密封圈截面中有一個(gè)或數(shù)個(gè)唇口，具有比擠壓型密封圈更顯著的自緊作用。在密封蓋和端蓋之間留有一定的迷宮型縫隙，以減少灰塵進(jìn)入箱體。
為預(yù)防偏心塊旋轉(zhuǎn)時(shí)帶來(lái)的對(duì)人身的不安全，故在箱體外設(shè)有護(hù)罩，護(hù)罩上開(kāi)兩個(gè)圓孔，以便隨時(shí)觀察其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
其它零件，如：激振器軸、齒輪、偏心塊等主要零件的設(shè)計(jì)見(jiàn)本書5.1節(jié)所示。
2.3.3 篩面及其固定裝置
圖2-8 不銹鋼無(wú)縫篩面
1～5—筋板 6—圓鋼φ8 7—三角筋δ8
直線振動(dòng)篩的篩面，采用帶框架的不銹鋼篩面。我所采用的是不銹鋼條縫篩面，是由篩條、穿條或橫向支條及框架組成。用的最多的為1Cr18Ni9Ti和1Cr18Ni9。在某些情況下，也可采用價(jià)格降低1Cr17、1Cr13、低碳鋼和黃銅等材料。
篩面由數(shù)塊筋板焊接而成，左邊焊一圓管，右邊焊兩圓管。左邊與另一篩面的右邊相連，右邊與另一篩面的左邊相連，更加保證若干節(jié)篩面之間的平行度。具體形狀見(jiàn)圖2-8所示。篩網(wǎng)的有關(guān)設(shè)計(jì)見(jiàn)本書5.2所示。
篩面固定方式是沿篩箱兩側(cè)處采用壓楔裝置進(jìn)行壓緊，中間各篩板之間則是用U型螺栓與篩網(wǎng)壓板和支網(wǎng)梁連接緊固起來(lái)。
2.3.4 支承裝置
根據(jù) JB/Z145之規(guī)定，該系列振動(dòng)篩安裝方式為座式。依據(jù)我所設(shè)計(jì)的脫水篩的具體質(zhì)量，每臺(tái)振動(dòng)篩由六組彈簧支承，每組彈簧視振動(dòng)篩的規(guī)格不同，可以由一至三個(gè)彈簧組成。
支承彈簧可用橡膠彈簧和螺旋彈簧，亦可使用復(fù)合彈簧。
考慮到橡膠彈簧比其它彈簧有著以下顯著優(yōu)點(diǎn)：
（1）有良好的彈性和足夠的強(qiáng)度，使用壽命長(zhǎng)；
（2）疲勞失效后不像金屬螺旋彈簧會(huì)突然斷裂而影響生產(chǎn)；
（3）噪聲低；
（4）制造和維修方便，成本低。
于是我最終決定選用橡膠隔振彈簧。
2.3.5 傳動(dòng)裝置
傳動(dòng)方式一共有兩種：直接傳動(dòng)和非直接傳動(dòng)。
（1）直接傳動(dòng)
六級(jí)電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)箱式激振器。其中聯(lián)軸器有三種形式，設(shè)計(jì)中視需要而選用。
①萬(wàn)向聯(lián)軸器
圖2-9 萬(wàn)向聯(lián)軸器
該聯(lián)軸器是汽車的通用件，該聯(lián)軸器也可用于兩激振器之間的聯(lián)接。其示意圖見(jiàn)圖2-9所示。如果振動(dòng)篩的寬度較大，亦可適當(dāng)?shù)膶⑤喬ィ?lián)軸器的軸加長(zhǎng)，使其滿足設(shè)計(jì)需求。但須注意的是：把聯(lián)軸器加長(zhǎng)段與已切割成兩段的聯(lián)軸器在焊接時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格對(duì)齊。對(duì)正，否則在脫水篩工作時(shí)，聯(lián)軸器會(huì)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中“搖頭”，影響使用壽命。
②輪胎聯(lián)軸器
它由法蘭和數(shù)片膠帶組成。由于其軸向剛度較大，可以傳遞很大扭矩；徑向剛度很小，因而可承受較大的徑向跳動(dòng)變形，常用于電動(dòng)機(jī)與激振器的聯(lián)接。它軸向尺寸較小，可以減小振動(dòng)篩的寬度。其示意圖見(jiàn)圖2-10所示。
圖2-10 輪胎聯(lián)軸器
③橡膠聯(lián)軸器（三爪撓性聯(lián)軸器）
該聯(lián)軸器由法蘭、圓形平皮帶、壓板、螺栓等組成。這種聯(lián)軸器軸向尺寸較大，可用于兩激振器之間的聯(lián)接。
（2）非直接傳動(dòng)
電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)一級(jí)三角皮帶減速，再通過(guò)聯(lián)軸器與激振器聯(lián)接。聯(lián)軸器也可選用前述的三種聯(lián)軸器，視實(shí)際需要而定。
在了解各種傳動(dòng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，再考慮并依據(jù)脫水篩的實(shí)際應(yīng)用，我們選用的是直接傳動(dòng)。其中，電動(dòng)機(jī)與激振器之間的聯(lián)接考慮到電動(dòng)機(jī)的防振問(wèn)題，選用可傳動(dòng)很大扭矩，可承受較大的徑向跳動(dòng)變形的輪胎聯(lián)軸器。
兩激振器之間的聯(lián)接選用萬(wàn)向聯(lián)軸器。
3 物料的運(yùn)動(dòng)分析和工藝參數(shù)的選擇
3.1 物料的運(yùn)動(dòng)分析
振動(dòng)篩的工藝參數(shù)是指振幅、頻率、振動(dòng)方向角、篩面傾角、篩面長(zhǎng)度、寬度和生產(chǎn)能力等。這些參數(shù)通常是根據(jù)物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)選取。物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定著篩分機(jī)的篩分效果和生產(chǎn)能力。
在振動(dòng)篩面上聚集著顆粒大小不同，形狀各異的碎散物料群，只有下層物料與篩面接觸，其余的只是間接的受到振動(dòng)篩的影響，它們既各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，又相互干擾。因此，物料在振動(dòng)篩面上的運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜的。為了尋找篩分機(jī)各工藝參數(shù)與物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的關(guān)系，直到1950年克洛克豪斯博士提出了單個(gè)顆粒在振動(dòng)篩面上的運(yùn)動(dòng)理論。這種純理論性的分析方法，可以提供定性的結(jié)果，在實(shí)際應(yīng)用中，再考慮一些實(shí)際影響因素后，有些結(jié)論還是有價(jià)值的，并為振動(dòng)篩設(shè)計(jì)所應(yīng)用。
3.1.1 篩面的運(yùn)動(dòng)方程
直線振動(dòng)篩的篩面是沿振動(dòng)方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，篩面的位移方程可用下式表示：
式(3-1)
式中 S——篩面運(yùn)動(dòng)的位移，m；
A——篩面的振幅，m；
——激振器軸回轉(zhuǎn)相位角，；
——軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，rad/s；
t ——時(shí)間，s。
篩面運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移、速度和加速度分別在平行于篩面的?x方向和垂直于篩面的y方向的分量為：