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ZKX型直線振動篩在設計上
存在的缺陷及其改進策略
梁曉東　王錫國　劉春光
摘　要：分析了ZKX型直線振動篩實際應用過程中暴露出的設計缺陷及使用過程中存在的問題，提出了改進方法，介紹了改進后的ZKXG型直線振動篩特點及應用效果。
關鍵詞：ZKX　ZKXG　直線振動篩▲
1　前　言
　　ZKX型直線振動篩在我國推廣應用已有20余年。在使用過程中，發(fā)現(xiàn)許多設計不盡合理、使用不太方便之處。鞍山市重型礦山機器廠憑借多年的生產經(jīng)驗和大量的市場調研，對ZKX型直線篩做了大量的改進，推出了ZKXG型直線振動篩。經(jīng)多家用戶試驗使用，反映良好，現(xiàn)已在全國范圍內推廣。ZKXG型直線振動篩曾先后獲得省、市級科技進步獎和優(yōu)秀新產品獎，并被評為國家級重點新產品。
2　ZKX型振動篩在設計上存在的問題
2.1　偏心塊內置在振動器箱體內（圖1）。這種結構存在以下幾個方面的缺點：①加大了振動器箱體體積，使振動篩的參振重量加大；②在運動過程中，偏心塊周期性地擊打箱體內的潤滑油，使?jié)櫥褪冀K處于高溫狀態(tài)，熱量無處散發(fā)，對軸承、齒輪壽命有很大影響；③振動器的裝配、維護極為不便。

圖1　ZKX型直線篩傳動方式
1—皮帶輪；2—聯(lián)接銷；3—偏心塊；4—齒輪；5—軸承；
6—箱體；7—三角帶；8—電機皮帶；9—電動機
2.2　振動篩使用兩臺振動器時，傳動方式存在極大缺陷（圖1、2）。為使兩振動器同步運轉，兩振動器皮帶輪采用金屬銷外襯橡膠套聯(lián)接，這種聯(lián)接方式安裝維護很不方便，且極不可靠。①這種聯(lián)接方式皮帶輪必須留有聯(lián)接用凸臺，其余部分無法全部加工，皮帶輪的質心不能保證在軸線上，工作時必然產生一個和振動力不重合的力，這個力對軸承、聯(lián)接銷、振動器地腳螺栓、振動篩的四腳振幅及振動方向角都會產生很大的影響，是對振動篩機體和工作的一種破壞力；②兩個振動器皮帶輪是通過一個電機皮帶輪帶動的。為保證兩振動器振動力的相位差為零（事實上很難達到這種效果），聯(lián)接銷必然受到交變的破壞力，直接導致聯(lián)接銷剪斷，銷孔擴大變成橢圓，若維護不及時，振動篩的使用效果，甚至使用壽命都要受到影響；③由于電機皮帶輪太寬，工作時電機軸頭受到的彎矩很大，經(jīng)常發(fā)生電機輸出軸折斷的事故。

圖2　ZKX篩皮帶輪聯(lián)接方式
1—皮帶輪；2—聯(lián)接銷；3—襯套；4—螺母
2.3　振動篩同時使用兩臺振動器，振動器地腳螺栓不易緊固（圖3）。①螺栓松動，若維護不及時，極易造成振動器底面地腳絲孔的破損，這種損壞不易修復，損失很大；②螺栓松動使振動器安裝梁受到振動器二次振動的撞擊，易發(fā)生斷裂事故；鉚接安裝梁的鉚釘松動；側板鉚接安裝梁部位出現(xiàn)裂紋；嚴重時，可使整臺振動篩報廢。

圖3　ZKX型篩振動器緊固型式
1—振動器；2—地腳螺栓；3—安裝梁；L1—振動器間距離
2.4　篩板安裝拆卸不方便（圖4）

圖4　ZKX篩板型式及緊固方式
1—橫壓條；2—縱壓條；3—緊固螺栓；
4—托架槽鋼；5—篩板
　　篩板是通過壓板在縱、橫兩個方向壓緊的，安裝困難，緊固螺栓日久會有銹蝕、磨損的現(xiàn)象，更換不易；由于篩板框架單薄，極易扭曲，篩板破損（不包括沖擊損壞）50％是由于框架原因造成的。
2.5　ZKX型直線篩使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的故障及安裝維護中存在的問題見表1、表2。
　　　　表1　ZKX型篩使用過程中出現(xiàn)的故障
故障形式        故障原因
側板斷裂        材料 焊接缺陷 橫向受力
托架管梁斷裂        材料 焊接缺陷 橫向受力
軸承破損        質量 磨損 設計
齒輪折齒        質量 磨損 設計
篩板破損         質量 磨損 設計
電機斷軸        質量 設計
后擋板斷裂        材料 焊接缺陷 橫向受力

　　　　表2　ZKX型篩安裝維護中出現(xiàn)的問題
需常維護部件        維護原因
皮帶輪聯(lián)接銷        松動 剪切 螺母脫落
皮帶輪聯(lián)接銷襯套         破損
振動器地腳螺栓         緊固困難 易松動
振動器軸承        發(fā)熱 損壞
篩板        松動 破損 安裝困難

3　ZKX型直線篩的改進
3.1　傳動方式的改進（圖5）

圖5　ZKXG型直線篩傳動方式
1—偏心塊；2—軸承；3—齒輪；4、5—萬向傳動軸；
6—軸承座;7—大皮帶輪；8—三角帶；
9—小皮帶輪；10—電機
3.1.1　偏心塊由內置式改為外置式
　　這項改進優(yōu)點如下：①振動器箱體變窄，由兩箱變成一箱，加工方便，質量易得到保證，箱體重量減輕；②實踐證明工作時振動器內部油溫明顯降低；③振動器散熱迅速，軸承使用壽命明顯加長；④振動器的兩根軸受力情況更好；⑤安裝拆卸迅速簡便，尤其是偏心塊結構型式的改變，使維護更加容易（圖6、7）。圖7中序號1為緊固螺栓組，改進后的偏心塊頂部銑開一個縫隙。

圖6　ZKX型篩偏心塊

圖7　ZKXG型篩偏心塊
　
3.1.2　兩振動器的聯(lián)接方式改為萬向傳動軸聯(lián)接，這一改變避免了上面論述的所有缺陷。
3.2　振動器地腳螺栓緊固方式改變（圖8）

圖8　ZKXG型篩振動器緊固型式
1—振動器；2—安裝梁；3—地腳螺栓；
L2—振動器間距離，L2＝2．2L1
3.2.1　加長兩振動器距離的好處：由圖9可以看出，ZKXG型直線篩的安裝梁所受彎矩明顯小于ZKX型篩；由圖10可以看出，當安裝梁彎矩變小時，側板及整個篩框在橫向上因安裝梁彎曲而受到的力F1也相應變小。

圖9　ZKX、ZKXG型篩安裝梁彎矩圖
O1B1B2O2—ZKX安裝梁彎矩圖
O1A1A2O2—ZKXG安裝梁彎矩圖

圖10　安裝梁及側板受力圖
1—安裝梁；2—側板；
F—振動力；F1—側板因彎矩所受力
3.2.2　緊固形式改變帶來的好處：圖11、12中，a圖為振動力向上時安裝梁的受力圖，b圖為振動力向下時安裝梁的受力圖。由a、b圖可以看出，ZKX梁只是上蓋受到直接的交變拉壓力；ZKXG梁上下兩面受力，是一種交變的壓力。由此可以分析出ZKXG梁明顯比ZKX梁的受力狀況好。

圖11　ZKX安裝梁受力圖

圖12　ZKXG安裝梁受力圖
3.2.3　經(jīng)過以上幾個方面的改進，ZKXG型直線篩不論整體結構還是局部受力都比ZKX型篩有明顯的改善，經(jīng)實用，ZKXG型直線篩的使用壽命得到明顯提高，設備故障也明顯減少。
3.3　篩板的結構型式及緊固方式
　　篩板的結構型式及緊固方式改進后，優(yōu)點極為明顯：①ZKXG型篩板比ZKX型篩板的剛度明顯提高，從而避免了因篩板剛度不足而造成的鋼絲折斷現(xiàn)象。②ZKX型篩的緊固螺栓是焊接在托架槽鋼上，而ZKXG型篩的緊固螺栓改為可拆卸的T型螺栓，螺栓旋轉90°角即可緊固或卸下，從而方便了安裝維護。③由圖4、13對比可以看出，ZKXG型篩少了一組安裝非常困難的橫壓條，既降低了重量又降低了維修難度。

圖13　ZKXG篩板型式及緊固方式
1—篩板；2—壓條；3—T型螺栓；
4—緊固裝置；5—托架槽鋼
4　ZKXG型篩頻率的選擇
　　很多用戶認為ZKX型篩存在某些不足，便把傳動方式改為雙電機自同步方式，振動頻率降至12～16Hz。頻率降低，振動篩的使用壽命會有很大提高，但是篩分效果和處理量均會大大降低。所以，ZKXG型直線篩還是選用了單電機皮帶輪傳動、齒輪強迫驅動的方式，目前就是讓用戶自主選擇振動頻率。
5　結語
　　ZKXG型直線振動篩是在吸收了多種振動篩成功因素基礎上，針對ZKX型直線振動篩的不足而改進設計的，兩者安裝尺寸、外形尺寸基本相同，是ZKX型直線篩用戶理想的更新?lián)Q代產品。