振動篩作為一種常用的粒度分級設(shè)備廣泛用于礦山、冶金、化工、建材等行業(yè)，它種類繁多，常用的有自定中心振動篩、直線振動篩和圓振篩。其中，在礦山、冶金以及建材行業(yè)中應(yīng)用最多的是座式圓振篩。目前，國內(nèi)生產(chǎn)振動篩的廠家不少，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，尤其是小型機械廠仿制的振動篩，使用效果比較差，故障較多。
  為了實現(xiàn)“多碎少磨”，進(jìn)一步提高礦石的處理能力和降低產(chǎn)品粒度(-8mm)，廣東高要河臺金礦(下簡稱河臺金礦)對破碎流程進(jìn)行了多次技術(shù)改造，其中振動篩的篩分效率和生產(chǎn)能力偏低一直是影響破碎能力提高的瓶頸。由于原振動篩設(shè)計不盡合理，振動篩篩分效率較低，設(shè)備故障多，經(jīng)常出現(xiàn)振動篩斷橫梁碎軸承現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)和工作。再加上原篩分間很小，且無擴建空間，無法改用安裝更大型的振動篩。為了盡可能的提高篩分的生產(chǎn)能力和篩分效率，提高振動篩的工作性能，減少設(shè)備故障，河臺金礦在充分利用原有空間的基礎(chǔ)上，對振動篩進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計和技術(shù)改造，較好解決了振動篩原來存在的問題，滿足了生產(chǎn)的需求。
  1圓振篩簡介
        圓振篩的工作原理就是通過偏重圓盤及偏心軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心激振力迫使整個篩箱產(chǎn)生振動，使篩上物料朝篩傾角方向做拋物線向前跳躍運動，實現(xiàn)物料分級。圓振篩一般由電動機、皮帶輪(或撓性聯(lián)軸器)、偏重盤、主軸、軸承、軸承座、中心筒、篩箱、橫梁、彈簧組件、篩網(wǎng)及篩網(wǎng)緊固裝置等組成。圓振篩分為YK塊偏心和YA軸偏心兩大系列。YKR型塊偏心系列圓振篩除保留了原YA型圓振篩軸偏心的特點外，還增加了塊偏心調(diào)節(jié)振幅，不僅使激振器偏心質(zhì)量單重激振力增大，而且振幅可以調(diào)節(jié)。由于YKR系列圓振篩也是偏心軸，所以現(xiàn)在也有些廠家將YKR系列圓振篩叫做YA系列圓振篩。但舊式的YA系列圓振篩的振幅是不可調(diào)的。因此，YKR系列圓振篩具有激振力強、篩分效率高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點。YA系列圓振篩基本已被新型的YKR型圓振篩取代。但YA系列的結(jié)構(gòu)相對簡單、輕便，仍有用于物料較易篩分的場合。在振動篩國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，YK系列圓振篩最大規(guī)格為4200mmX7500mm，而YA系列振動篩的最大規(guī)格為2400mmX6000mm。
  2振動篩的改造與優(yōu)化設(shè)計
  2.1篩分效率和生產(chǎn)能力
        隨著破碎生產(chǎn)能力的提高，原振動篩的生產(chǎn)能力和篩分效率已偏低，為了提高篩分能力和篩分效率，就必須改用更大尺寸的振動篩。但受篩分空間的限制，改用更大尺寸單層振動篩已不可行，河臺金礦在充分利用原有空間的基礎(chǔ)上，將原非標(biāo)準(zhǔn)YK2.0X3.6振動篩改造為2YKI.8X3.6雙層圓振篩。以達(dá)到增加篩分面積，提高篩分能力和效率的目的。
  2.2主軸的優(yōu)化設(shè)計

        早期的SZZ自定中心振動篩和簡易慣性振動篩的主軸設(shè)計形式為同心軸。它主要由軸承位臺階、偏重盤臺階、皮帶輪臺階、緊固螺紋組成，由偏重塊高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動力，全部臺階都同心。而YKR系列圓振篩的主軸是偏心軸(如圖1所示)。受力分析見圖2、圖3，從受力分析圖2、圖3可知，偏心軸與直軸相比具有以下優(yōu)點:

  (1)通過主軸中間的偏心質(zhì)量高速旋轉(zhuǎn)可以平衡或減小兩偏重盤高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力對軸彎曲力矩，而不會像圖2所示的直軸那樣會有彎曲趨勢，對軸承產(chǎn)生軸向拉力。同時相同條件下，采用偏心軸方式設(shè)計的主軸軸徑可以比采用直軸軸徑小，這樣可以節(jié)約材料和減輕篩重。
  (2)由于軸的中間偏心質(zhì)體和偏重盤一樣高速旋轉(zhuǎn)也會產(chǎn)生離心激振力，這樣相同條件下可以相應(yīng)地加強振動強度，同時使篩的振動效果更好。因此現(xiàn)在大型振動篩一般都采用偏心軸設(shè)計。特別是篩面較寬的振動篩一般主軸都設(shè)計為偏心軸。
  另外，對于軸承臺階還有一種是錐度軸階的設(shè)計，它是用緊定襯套與錐度配合脹緊軸承的。理論上采用緊定襯套裝配軸承容易方便拆裝，但由于緊定襯套錐度的加工精度很難保證，經(jīng)常會出現(xiàn)軸承松動磨爛襯套和軸的現(xiàn)象，使用效果不理想。

  2.3軸承的選用
  眾所周知，在實際使用過程中，軸承頻繁損壞是振動篩最常見的故障之—，因此合理選用軸承，對于提高振動篩的使用壽命和工作性能至關(guān)重要。國產(chǎn)振動篩一般都是采用大游隙向心球面滾子軸承。因為軸承和篩箱上和其他參振元一樣，都是坐在彈簧上工作。篩箱和主軸在振動的過程中有時會出現(xiàn)橫向顛簸現(xiàn)象，從而使軸承除了要承受徑向沖擊載荷外，還要承受軸向沖擊載荷，特別是一些大中型且工作負(fù)荷比較重的振動篩。由于其軸承需承受的徑向振動載荷和軸向沖擊載荷較大，工作時間長，工作條件惡裂，所以應(yīng)選用雙列向心球面滾子軸承。由于國內(nèi)加工精度不夠，振動篩一般是采用3G大游隙軸承，但采用這種軸承是以增大噪聲為代價的。振動器的軸向竄動應(yīng)在2-4mm。目前國產(chǎn)的軸承質(zhì)量也不太理想，使用壽命較短，一般1a左右。選用進(jìn)口的專用振動軸承，使用壽命可大大提高。而對于小型振動篩，由于其軸承承受的載荷較小，也可選用球軸承或重型球軸承，而不是非要用雙列向心球面滾子軸承不可。例如:5.5kW以下的振動電機，它選用的就是普通深溝球軸承。因為向心球面滾子軸承雖然承受徑向和軸向載荷的能力都比同型號的球軸承好，但由于同型號向心球面滾子軸承的外型尺寸比球軸承大，從而使振動篩的軸承座等相關(guān)零件也得同時增大，這樣無形中增加了振動箱的質(zhì)量和體積，而且由于向心球面滾子軸承的滾動阻力比球軸承大，其軸向游隙也比球軸承大，精度相對較低，功耗和噪聲也比球軸承高。實踐經(jīng)驗表明，規(guī)格1.2mX3.0m以下振動篩選用普通的重型球軸承，使用效果比較好，因為它可以減小設(shè)備的外型尺寸和質(zhì)量，降低能耗和噪聲，節(jié)約材料和空間。而大于規(guī)格1.2mX3.0m，尤其是篩面寬度較大的振動篩，應(yīng)考慮選用向心球面滾子軸承。
  2.4潤滑方案的選擇
  振動篩軸承的潤滑方案可分為油脂潤滑和稀油潤滑。從理論上講，采用稀油潤滑應(yīng)該好于油脂潤滑，因為稀油的散熱性好，潤滑更全面。但振動篩的潤滑方式應(yīng)由所選的軸承和工作條件等多種因素綜合決定。一般礦用振動篩的轉(zhuǎn)速低于1000r/min，在長期使用振動篩的實踐中，我們認(rèn)為，振動篩軸承采用油脂潤滑或油脂與機油混合潤滑要好于采用稀油潤滑(特重型振動篩除外)，因為它更容易維護(hù)和對軸和密封件的機加工精度要求低。而如果軸承采用稀油潤滑方式，就必定要采用骨架油封進(jìn)行密封。這就要求軸階的光潔度、硬度較高，兩軸階的同軸度也要求較高。而大部分國產(chǎn)的振動篩零件加工精度和光潔度都不高，振動篩主軸的軸承位一般都沒有上磨床精加工和進(jìn)行鍍鉻表面處理及熱處理的。光潔度較低，軸階硬度也較低，軸階和油封容易磨損。再加上振動篩工作時處于振動狀態(tài)，潤滑油在中心筒中擺蕩對油封有較大沖擊，特別是采用偏心軸設(shè)計方案的振動篩，軸中間的偏心部高速攪動中心筒中的潤滑油對油封的沖擊更大，嚴(yán)重影響油封的密封性能，油封容易損壞，極易出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，需經(jīng)常更換油封，而換油封時必須由專業(yè)維修工拆卸配合很緊的皮帶輪和偏心盤，維護(hù)非常麻煩。而如采用油脂潤滑就比較簡單，油脂加在軸承座中，由于油脂流動性較差，一般采用迷宮套和油毛氈防漏防塵就可以了，不存在密封失效問題，只需操作工定期補加油脂即可，實際使用效果非常好。目前我礦是將油脂和機油的混合物作為軸承的潤滑劑，效果不錯。而北方許多煤礦是使用二硫化鉬和復(fù)合鈣基潤滑脂混合在一起作振動篩軸承的潤滑劑，其原理也是一樣。
  2.5篩框的結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工工藝
  篩框由側(cè)板、后擋板、橫梁、承料板和排料嘴等組成。橫梁經(jīng)常斷裂也是振動篩的常見故障之一，如果橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計不好，就會故障不斷。橫梁一般由型鋼或管材焊接成，如:槽鋼、空心方鋼或鋼管。對于輕型的振動篩可以簡單的用幾條鋼管橫向焊接或用螺絲聯(lián)接在兩側(cè)篩板上就可以了。而對于一些重型振動篩的橫梁結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成如圖4所示的框架結(jié)構(gòu)比較好，梁與梁之間用加強筋板聯(lián)接。不能將縱向扁鋼和橫梁直接焊接在一起，不能在橫梁的徑向施焊。因為如果在橫梁圓周方向施焊就會在橫梁截面產(chǎn)生應(yīng)力集中，而且一般做橫梁用的空心方鋼或鋼管材質(zhì)都比較脆，篩工作時橫梁極易在焊縫處產(chǎn)生裂紋直至斷裂。全部振動篩的焊接件都應(yīng)做退火去應(yīng)力處理。篩框側(cè)板和后擋板、排料嘴及橫梁宜采用高強度螺栓或環(huán)槽鉚釘聯(lián)接。橫梁斷裂是振動篩的常見故障之一，尤其是重型振動篩。如果篩梁結(jié)構(gòu)設(shè)計或加工工藝不當(dāng)，篩梁極易發(fā)生斷裂現(xiàn)象。因此設(shè)計振動篩時，篩梁的結(jié)構(gòu)與加工工藝設(shè)計十分重要。對于篩寬大于2000mm的大型振動篩除了進(jìn)行靜強度計算外，建議進(jìn)行動強度計算，可在微機上應(yīng)用NT網(wǎng)絡(luò)的有限元軟件計算應(yīng)力和模態(tài)。
  2.6彈簧及彈簧座的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        圓振篩常用的彈簧分為橡膠彈簧、鋼絲彈簧和復(fù)合彈簧三種，每種彈簧各有各的優(yōu)點，但應(yīng)用較多的是鋼絲彈簧。彈簧的布置一般對稱安裝在篩的兩側(cè)，常用的振動篩一般由4組彈簧組成，每組彈簧視振動篩的規(guī)格不同，可由1—3個彈簧組成。對于小型振動篩一般采用單彈簧，而對于中、大型振動篩有2種型式:①采用4組彈簧，每組彈簧是重個大彈簧里套重個小彈簧，且大、小彈簧的鋼絲直徑和節(jié)距不一樣，甚至旋向也不一樣；②采用4組彈簧，每組彈簧由2~3只相同的彈簧并成1排。.
  一般來說，單彈簧型式結(jié)構(gòu)簡單，對于一般中小型篩或振幅比較小的振動篩比較適用，但彈簧的高寬比設(shè)計應(yīng)該合理，D/L=0.5-1.0(D為彈簧外徑，L為彈簧自由長度)。否則會由于彈簧的穩(wěn)定性差而影響振動篩的穩(wěn)定性；第二和第三兩種型式主要適用于重型振動篩，第二種型式的優(yōu)點是對物料量的大小波動適應(yīng)性強，且對減小振動篩的共振有一定效果。第三種型式的優(yōu)點是振動篩的前后穩(wěn)定性較好。各彈簧的自由高度應(yīng)盡量相同，誤差不超過5mm。

  另外彈簧座的設(shè)計型式有筒式和軸式兩種。為了防止靠出口的下彈簧座中積礦沙，導(dǎo)致彈簧被頂起，下彈簧座應(yīng)設(shè)計成立軸式較好，而不要設(shè)計成筒式。
  3結(jié)語
        振動篩看似結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，但對加工工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求非常高。許多小型機械廠仿制的振動篩一般都有故障率高、噪聲大、使用壽命短的問題。河臺金礦根據(jù)多年振動篩使用經(jīng)驗，對振動篩進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計及改造，使振動篩的工作性能顯著提高，設(shè)備故障大大減少。更好地滿足了生產(chǎn)流程的需要。