煤粉制样筛分装置设计及粒径分级研究Word文件下载.docx

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另外，运用SolidWorks软件进行了整体结构的设计，又运用SolidWorksSimulation模块对筛分机的关键部件进行了有限元分析。

关键词：

煤用筛分机，粒径分级，数学模型，结构设计，有限元分析

Coalscreeningdevicedesignandsizeclassificationresearch

Abstract

Withthedevelopmentofproductiveforces,inthecoalindustry,therearemorerequirementsonthesizegradingofcoal,coalclassificationtechnologydeveloped.Vibratingscreenwithitshighefficiency,simplestructure,reliablework,lowcostetc,inallscreeningequipment,haveabsoluteadvantage.Studyonthemechanismofvibrationsievescreeningisthebasisofvibratingscreendesign,highscreeningefficiencyandhighthroughputscreeninghasbeenthepursuitofthegoal.Thereforetheresearchandoptimizationofthescreeningefficiencyofvibratingscreenhaveimportantsignificancetothedesignofscreen.Simulationandanalysissoftwareofcomputerhasbecomeanimportantmeanstostudythescreen.Thispaperfirstprocessforscreeningmaterialswerestudied,andthecalculationprocessofcoalsievingmachineparameters,dynamicparametersandstructureparametersofthescreensurface,andthensummarizesthegeneralrelationshipbetweenthesievelengthandthescreeningefficiency,thispaperalsoanalyzesthehierarchicalparticleunderdifferentconditionsandtherelationshipbetweenthetransparentscreen,ontheparticlesizegradingwerestudied,finallyestablishthemathematicalmodelofvibratingscreen,onthebasisofthescreeningefficiencyoptimization.Inaddition,thedesignoftheoverallstructureoftheuseofSolidWorkssoftware,andusingtheSolidWorksSimulationmoduleofthefiniteelementanalysisofkeycomponentsofthescreen.

Keywords:

coalparticlesizegrading,screeningmachine,mathematicalmodel,structuredesign,finiteelementanalysis

1引言

1.1课题的工程背景及意义

1.1.1筛分机研究的工程背景

筛分作业是将松散的混合物料通过单层或多层筛面的筛孔，按照粒度将其分成两种或若干种不同粒级产品的过程。

从煤炭加工行业来说，早在16世纪中叶，英国就有关于煤炭筛分的相关文献。

到19世纪下半叶，为了适应市场的需求，对商品煤的粒度分级有了更高的要求，因此煤炭筛分分级盛行起来。

20世纪40年代出现了振动筛，标志着现代筛分技术进入了一个新的发展阶段[1]。

已广泛运用于采矿、冶金、煤炭、石油化工、水利电力、轻工、建筑、交通运输和铁道等工业部门中,以完成不同的工艺过程[2]。

筛分技术的发展都是依赖于筛分理论的发展。

对振动筛来说，筛分过程是以概率论的原理为基础的,颗粒物料的透筛概率理论实质上就是筛分的基本原理。

20世纪50年代，首先由瑞典的学者F.Mogensen提出了概率筛分理论，随后闻邦椿、C.W.Schultz、R.B.Tippin等又深入的研究了概率筛分理论，扩大了概率筛分设备的应用范围[3]。

在此基础上，国外采用了先进的技术，生产出了性能优良的筛分机械[4]。

在我国，振动筛分级理论研究方面，国内与国外差距不大,水平相当,但在制造方面,国内和国外有较大差距，主要表现在：

强度低、寿命短、噪声大、隔振差、轴承温升大，制造比较粗糙等，很多方面还有待于提高[5]。

煤炭企业根据原煤质量分别进行洗选和筛选,按质量和粒级出多种产品供应用户是急待解决的问题。

目前各工业部门对煤炭的粒级需要是[6]:

（1）中块（25-50mm）供化肥、机车、链条式锅炉、鲁奇炉发生煤气用；

（2）小块（13-25mm）供机车、链条式锅炉；

（3）粒煤（6-13mm）供机车、链条式锅炉；

（4）粉煤（-6mm）供喷粉锅炉、沸腾床层锅炉以及民用蜂窝煤和煤球。

1.1.2本课题研究的意义

全球每年都有数百亿吨的粒状物料要经过筛分处理。

仅在我国，每年经过筛分作业处理的煤炭就有十几亿吨。

振动筛之前的机型因不能满足生产发展的需要，已逐渐被淘汰，振动筛凭借其较高的筛分效率和较大的生产能力被广泛使用，并得到了迅速发展。

振动筛在筛分行业占绝对优势，但它实际生产过程中同时受到激振力、物料反作用力以及隔振系统反作用力的影响，主要结构的零部件长时间承受着恶劣的交变载荷。

通过对筛分过程进行深入的理论研究，以此为基础确定筛分机的最佳运动学参数，寻找提高振动筛使用寿命和工作稳定性的措施，使用更合适的分析方法和分析手段对振动设备进行基于动力学特性的优化设计[7]。

从而提高筛分效率，降低能耗，延长筛分机，使用寿命，促进筛分机械设计的改进、优化及新型筛分机械的研制。

因此对筛分机的效率优化分析和结构设计有重要的意义。

1.2国内筛分机的发展研究现状与发展趋势

1.2.1筛分机的理论现状来

筛分的方法可分为普通筛分法、薄层筛分法、概率筛分法、厚层筛分法和概率等厚筛分法。

振动筛分设备动力学研究主要是运用振动理论来进行分析的,包括线性振动和非线性振动两大类。

线性振动筛包括共振筛和远离共振区的惯性振动筛两种筛分设备。

非线性振动理论主要用于大型非线性共振筛,由于其能耗低以及检修时需要的空间小等特点,而具有一定的优势。

在一定的筛分效率下筛分机要获得较高的单位面积处理能力,很大程度上取决于筛面的运动轨迹。

在筛分机的发展过程中，筛面的运动的轨迹筛面运动轨迹从一条直线发展到多种曲线,从线性演变到非线性，从平面曲线到空间复杂曲线等，以适应各种被筛物料的特性要求[8]。

1.2.2筛分机的发展现状

我国筛分机械的制造开展主要经历了三个阶段：

仿制阶段：

新中国解放前后，我国的振动筛分机械主要引进模仿前苏联技术，仿制苏联设计制造的TY11型圆振动筛、波兰的wp1型和wp2型吊式振动筛等。

这些筛分机械的仿制成功，既满足了国内的生产需求，也培育了一批技能人员为我国筛分机械的发展奠基了坚实的基础。

自行研制阶段：

从1966年到1980年研制了一批性能优良的新型筛分设备，1500mm×

3000mm重型振动筛及系列，15m2、30m2共振筛及系列等。

这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但是它们的研制成功基本上满足了国内需要，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。

引进、消化、提高阶段：

进入改革开放的80代，我国经济高速开展，科学技能以及加工制造精度的不断进步，振动筛分机械的研发技术提高，成功研制了振动概率筛系列、旋转概率筛系列，完成了重型冷热矿筛系列、弛张筛、螺旋三段筛等筛分机的研制，开始突破了一些关键技术，尤其是重型、大功率振动电机的问世，更是加快我国振动机械设备行业向国际先进行列迈进的步伐。

1.2.3筛分机的制造现状

振动筛分机械是利用振动的多孔工作面，将颗粒大小不同的混合物料按粒度进行分级，也常用于物料的脱水及清洗物料表面的污泥。

它一般安装在给料设备的下边，给料机应均匀地供料。

振动筛种类繁多，一般有以下几类。

（1）惯性振动筛

惯性振动筛是借高速回转着的不平衡重物产生离心力使筛箱振动，从而筛面上物料层松散使细粒级通过筛孔排出。

近年来由于惯性振动筛性能较好、结构和维护工作都较简单，在选煤、选矿厂得到推广应用，受到各国重视，振动筛主要包括圆运动振动筛和直线振动筛。

圆运动振动筛是利用不平衡重激振器使筛箱振动的筛子，其运动轨迹一般为圆形。

圆运动振动筛分为单轴惯性振动筛和自定中心振动筛两种。

单轴惯性振动筛特点是激振器的轴和皮带轮参与振动，自定中心振动筛优点是运转时三角皮带轮不与筛箱一起振动，故传动皮带寿命较长，工作较稳定。

直线振动筛是靠两根带不平衡重的轴作同步异向旋转而产生振动的筛子。

其筛面呈水平或倾斜安装，运动轨迹一般为直线，故称之为直线振动筛或水平振动筛。

由于筛箱运动过程中有较大的加速度，所以特别适合于煤炭的脱水、脱泥、脱介以及物料的分级。

（2）共振筛

共振筛从50年代应用于煤炭和矿石中，其振动系统是在接近共振区的条件下工作的，即筛子的工作频率接近它的自振频率。

它既可用作煤和矿的预先筛分和最终筛分，也可以脱水、脱泥和脱介。

共振筛利用了共振原理，具有下列特点：

在共振频率附近，使用较小的激振力来驱动较大面积的筛箱；

可以节省传动系统的功率消耗，并减少轴承等机件的受力；

利用了非线性振动系统，筛子的瞬时加速度大，对分级、脱水等作业有益。

但由于其在安装上要求高，技术上比较复杂，共振筛的发展较缓慢。

（3）其它类型的振动筛

等厚筛：

我国现有的ZD型直线等厚筛系列，有7种基本规格，总筛分效率一般在85%以上。

ZD系列等厚筛适用于需要精确分级的煤炭的干湿式筛分，处理量较大，筛分深度可至6毫米。