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筛子设计要点

一、设计筛子所需的原始数据

1.筛子的用途：

筛何种物料；筛原煤还是筛洗过的煤；是分级还是脱水、脱介、脱泥；是筛干料还是筛湿料（水分含量是多少）。

2.要求的筛子尺寸和筛型：

筛面宽度B和长度L；是圆振筛（Yk）、等厚筛（ZDS）、直线筛（ZKB）、高频筛（GPS）、大粒度分级筛（DFS）、粉料筛（SF）、弧型筛（YHS或UHM）中的哪种筛。

3.入料最大粒度。

4.筛孔尺寸（上层、下层），用户指定用哪种筛网及其固定方式。

5.处理量t/h。

6.安装形式：

座式或吊式；电机是左安装或右安装。

7.安装空间尺寸有何限制，与其他设备的衔接要求。

8.其他特殊要求：

筛面倾角、激振器用何种轴承、筛子外观涂料颜色等。

二、筛子的选型和总体尺寸的确定

㈠、圆振筛（图1）圆振筛也叫单轴筛（YK型），用于煤的准备筛分和最终筛分（分级）,广泛用于25mm以上的粗粒级筛分，一般多用于处理能力100t/h以下的场合。

图1圆振筛

1．L、B分别为筛面的有效长度和宽度，筛子面积与其用途．所筛物料性质和筛子的处理量有关。

关于L、B的匹配可参考有关国家标准。

值得注意的是，筛面长度L是指有效筛面长度，它不包括后挡板和出料槽占去的长度。

2.筛面倾角α一般为15°-20°（常用20°±2.5°）。

3.激振器安装的位置（L4、H5）即筛子质量中心位置，应在筛子总体尺寸确定后,通过计算确定:

Xc＝∑mixi/∑mi，Yc＝∑miyi/∑mi。

在初步设计时可取L4＝1/2L1﹢（50～100mm），H5由结构和过煤高度h确定，往往比计算值Yc大。

4.筛面至激振器罩子外缘或筛面至离筛面最近的上部管梁之距离h称过煤高度，一般入料最大粒度300mm时，h≮500mm；入料粒度50mm时，

h≮300mm。

5.H1一般100－150mm，有特殊要求时可适当增大；H2由结构确定；（H3－H2）为筛面至侧板前端上部高度，一般300mm左右；H4为后端高度，在确定结构尺寸时应考虑到为该筛给料的给料斗高度的特别限制。

H6为后挡板高度，筛面距侧板后端上部高度因料层厚度大，一般＞400mm。

6.弹簧支座间距L3≥2/3L1，其值越大筛子稳定性越好，无特别要求时可适当增大；L2一般为1/6L1（即前支座距前端之距离和后支座距后端距离大致相等）；L5为筛子后端至筛箱上部最后一根管梁之距离，一般不小于600～

650mm。

7.B1为两弹簧支座间横向尺寸，它主要取决于弹簧直径和尺寸B5，B5为侧板距弹簧座之间的距离，不小于40mm,一般取50－80mm，筛子越大、越高时取大值。

B3由激振器和电机尺寸确定。

8.双层筛面的下筛面距上筛面下的管梁间的净高度一般不小于300－400mm。

9．筛子的基础螺栓由用户自备，尺寸为M20，要求螺栓的露头长度为60mm。

㈡、等厚筛（图2）在结构上是双轴，是直线振动筛，筛面有2-3段倾角，用于煤的准备筛分和最终筛分，其特点是处理能力大（比圆振筛约大60%）、筛分效率高，是处理量在100t/h以上筛分场合的首选设备。

1.筛面倾角：

第一段30°左右，第二段18°左右。

2.L′+L″为筛面长度,一般取L′=1/3（L′+L″）。

3.筛子前端距质量中心的距离L4（L4、H′）的确定方法同前,而在初步设计时可取L4=（0.45-0.47）L，H′应由结构确定。

4.振动方向角为45°。

其它尺寸的确定方法同圆振筛。

㈢、直线振动分级脱水筛（ZKB型、GPS型）（图3）这种筛都是双轴、直线振动，由于激振力大，筛箱及其上面的物料运动有很大的加速度，所以特别适合于煤炭的脱水、脱介和脱泥，也同时分级。

图2等厚筛

图3直线振动分级脱水筛

1.直线振动筛脱水效果主要取决于振动频率和物料在筛面上的流动速度，频率越高，脱水效果越好；物料流动速度越慢，脱掉的水分越多；因此，筛缝0.5mm的脱水筛，应选用6级电机驱动的ZKB型直线筛；筛缝0.3mm以下脱水筛宜采用4级电机驱动的GPS型高频筛。

2.筛面倾角一般为﹣５°～０～﹢５°，采用筛面“﹣”倾角，物料移动速度慢，脱水脱得干净。

对于主要用于脱水的直线振动筛（如煤用脱水筛、重介选的脱介筛等，筛面可采用﹣5～0°，其筛面物料运动轨迹为直线或接近直线的扁椭圆；而对于主要用于物料分级的直线振动筛，筛面倾角可采用0～5°，这时筛面物料运动轨迹为圆或椭圆。

3.振动方向角一般β=30°～65°，难筛物料取大值，使料流速度小些，以提高筛和脱水分效率；易筛物料取小值，一般取β为40°～45°（我厂一般取45°）。

4.筛箱质量中心位置（L4、H′）的确定方法同前，而在初步设计时在振动方向角β为45°的情况下可取L4=1/3L+（50～100mm）。

5.对于应用广泛的跳汰后的精煤分级脱水，建议选用2ZKB型脱水筛（图4）,其第一段筛面为单层，筛孔0.5mm，筛面为负倾角，取长L′=2/3L，使物料运动速度较慢，主要脱水。

第二段为双层，上层筛孔6～13mm，下层0.5mm，进行物料的分级和进一步脱水。

这种结构的筛子有较高的脱水效果，尤其是更换下层筛面极为方便。

6.双层筛面时，两层筛面间的净过煤高度一般为300－400mm。

其它尺寸的确定原则同前。

图42ZKB型脱水筛

三、振动筛运动参数选择

振动强度K、抛射强度Kv是振动筛的两个极其重要的参数，它集中影响着筛子的处理能力．筛分效率和作用于筛箱上动载荷大小及对强度要求。

一般K=3～8，常取3～6。

直线筛Kv为2.5～4,圆振筛取3～5。

难筛物料取大值，易筛物料取小值；筛孔小时取大值，筛孔大时取小值。

高频筛的K、Kv值都较大，所以在设计时应特别考虑到它的结构强度，尤其是激振器周围侧板的强度。

表1运动参数

振幅A

（mm）

振动

频率

（r/min）

振动

方向角

β（°）

筛面倾角

α（°）

振动强度K

Aω2/g

抛射强度Kv

圆筛k/cosα

直线筛　　　ksinβ/cosα

附注

圆振筛

3.5～4

960

圆周

18°～20°

3.6～4.1

3.79～3.83

4.3～4.36

荐用于

﹤6m2的筛子

等厚筛

5～5.5

730

45°

一段30°

二段18°

2.98

3.28

2.43

2.44

荐用于

﹥6m2的筛子

直线＜12m2

脱水筛＞12m2

3.5～4

5～5.5

960

730

45°

﹣5～0.5

4.1～4.6

2.98～3.3

2.9～3.25

2.11～2.33

筛面一律要有挡水板

高频筛

2.5～3

1460

45°

5.96～7.16

4.2～5

粉料筛

4～4.5

960

55°

0～10°

4.1～4.6

3.36～3.77

3.41～3.83

惯性振动

给料机

3～5

960

30°

8～10°

3.1～5.16

1.57～2.62

四、激振力的选择

1．振动筛在电机驱动的激振器作用下产生要求的设计参数（如一定振幅和频率）。

因此，振动筛和激振器之间的力学关系为：

M·Aω2=m·rω2=F

式中M―振动筛参振质量，kg；

A―振幅，m；

ω―角频率，为2πn/601/s；

m―激振器偏心块的不平衡质量，kg；

r―偏心块不平衡质量的回转半径，m；

F―激振器不平衡质量产生的离心力，即激振力，N。

A．ω可参考前表确定，F．m．r我厂定型生产有五种不同规格的产品（见表2），可供设计时根据不同振动筛的需要选用。

值得注意的是，五种激振器的激振力都是按6极电机[ω＝（2π×960）/601/S]计算的。

2．参振质量估算

M＝筛面积（m2）（550～600kg/m2）·Ks

式中Ks―单层筛Ks＝1，双层筛Ks＝1.2。

参振质量与激振器型号的关系参看表3。

表2J0—J4激振器的技术参数、配套电机及应用

激振力

（F）

驱动功率

（kW）

总成质量

（kg）

轴承型号

应用举例

2.7,2.93,

3.16,3.4,

220

China:

53612

TWB:

22312

SKF:

22312cck

（Φ60,Φ130,B＝46）

YK1270（Y132S-6）

ZKB1225（Y132S-6）

GPS1025（Y100L2-4

GZK1530（Y112M-6）

GZK2425（Y132S-6）

4.56,5.44,

6.32,7.2,

5.5

324

China:

53616

TWB:

22316

SKF:

22316cc/w33

（Φ80,Φ170,B＝58）

YK1235（Y132M2-6）

2ZKB1437（Y132M2-6）

GPS1531（Y132M-4）

GZK3825（Y132M2-6）

7.5,8.77,

10.04,

11.31,

534

China:

53620Y

TWB:

22320

SKF:

22320cc/w33

（Φ100,Φ215,B＝73）

YK1848（Y160L-6）

ZDS1848（Y160L-6）

GZK5025（Y160L-6）

11,13.5,

16,18.5,

775

China:

53624Y

TWB:

22324

SKF:

22324cc/w33

（Φ120,Φ260,B＝86）

ZKB2460（Y180L-6）

2ZKB2065（Y180L-6）

ZDS2160（Y160L-6）

24,26.5,

29,

1080

China:

42628

SKF:

NJ2328EC

（Φ140,Φ300,B＝102）

2ZKB2460（Y225M-8）

2ZKB3060（Y22M-8）

SS1740（Y225M-8）

表3参振质量与激振器型号的关系

圆振筛960r/min

等厚筛730r/min

参振质量M（kg）

激振器型号

参振质量M（kg）

激振器型号

500―1000

XJ0

1000―1200

XJ0

（2）

1000―1500

1500―2500

（2）

1600―2500

3000―4500

（2）

2600--3500

5000－8000

（2）

8000－12000

（2）

脱水筛960r/min

高频筛1460r/min

参振质量M（kg）

激振器型号

参振质量M（kg）

激振器型号

1000--1500

XJ0

（2）

1000--2000

XJ0

（2）

1800--3000

（2）

2000--3000

（2）

3500--5000

（2）

3000--5000

（2）

5500--9000

（2）

高频筛为高频低振幅，因此使用时有时去掉一部分偏心质量，以保证振幅不致过大。

10000--14000

（2）

按下式计算振幅A：

A＝nF/M

式中F—所选激振器的激振力；

n—激振器的串数，圆振筛n=1，直线筛n=2;

如果振幅A能满足要求，说明所选的激振器合适；如果A或大或小，再重选。

在总图设计完成后，应详细计划筛子的参振质量M，并最后验算所选激振器型号和振幅是否合适。

五．电动机功率确定

振动筛电动机功率消耗主要为两部分：

参振质量的运动阻力所消耗的功率N和克服激振器中轴承的摩擦阻力所消耗的功率N1，即

N＝（N1+N2）/η＝M·A·n3（μA+fd）/η×1740480（kW）

式中M―筛箱及随筛箱一起振动的各零部件质量和（kg）：

M＝MS＋Km·Me

MS―筛箱及其附件的质量，包括侧板﹑管梁﹑出料槽﹑后挡板﹑筛网及其固定装置﹑支撑管梁﹑上弹簧座以及激振器等零部件的质量（kg）；

Me―筛面上物料的质量（kg），它等于各层筛面上料层总厚度的质量和，为：

Me＝B·L·hi·γ

（B、L分别为筛面宽度和长度；hi为各层筛面料层总厚度，每层筛面料层厚度可参考表4，γ为松散物料的密度，煤炭为1t/m3）

Km―物料与筛面的结合系数，一般为0.15-0.2；

A―振幅（m）；

n―振动次数，r/min；

μ―阻尼系数，0.2-0.3；

f―轴承摩擦系数，滚动轴承为0.005；

d―轴承内径（m）；

η―传动系数，0.95。

表4入料端料层最大厚度参考值

作业名称

筛子种类

给料层最大厚度（mm）

分级

圆振动筛

（2～4）倍筛孔直径

脱介

块煤

直线振动筛

～100

末煤

～50

脱水

末煤

～50

煤泥

～20

振动筛在启动时，电动机要克服偏心质量和运动链中所有回转零件以及振动筛参振质量的静转矩，因此要求电动机有较大的启动力矩，应满足下式关系：

Tq／Th＞Ti／Th

式中Tq／Th――电机参数表中给出；

Th－电动机额定转矩，Th＝9550N／n（N﹑m）

Ti－激振器的静转矩，Ti＝∑m·r·g（N、m）（∑m－激振器偏心质量之和）。

我厂生产的各种激振器的静转矩为：

J0--37.3N.MJ1—46.4N.MJ2--76N.MJ3--110N.MJ4--240N.M

六．振动筛处理能力计算

煤用筛子处理量Q：

Q＝q·F·t/h

式中F―筛面面积（m2）,F=B（m）×L（m）；

q―单位筛面面积的处理能力，t/m2·h，其数可参考表5。

表5：

筛分设备单位面积处理能力

名称

筛分种类

不同筛孔尺寸（mm）的单位面积处理能力（t/m2.h）

100

13（10）

0.5

0.25

YK型单轴

惯性

振动筛

预先筛分

100～120

80～90

60～70

ZKB型双轴

惯性

振动筛

准备筛分干法

准备筛分湿法

精煤脱水分级

末精煤脱水

末精煤脱泥

粗煤泥脱水

块精煤脱介

块中煤脱介

块矸石脱介

末精煤脱介

末中煤脱介

末矸石脱介

35～40

20～25

8～10

12～14

14～16

11～12

10～11

9～10

4～5

8～10

10～12

9～10

8～9

7～8

5～7

7～8

2～2.5

2～3

1.5～2

1～1.5

注：

①.在重介质选煤去除矸石的过程中，同时伴随着脱水和脱介；脱介筛分，脱泥筛分属于湿法筛分。

②．等厚筛的处理量为圆振筛处理量的1.6倍。

③．高频筛的处理能力一般为q=2-3t/m2.h。

④．冶金和建材用的筛子的处理量和弧形筛处理量的计算公式参看“徐州大陆振动机械厂选型手册”上的有关公式。

七．管梁直径．布置间距和侧板厚度

1．根据筛宽确定所用管梁直径及管梁布置间距，见表6：

横梁

筛框宽度（mm）

管梁尺寸

（mm）

管梁间距

（mm）

管径

螺栓

1000以下

φ60（δ6）

M16

500以下

1200

φ89（δ8）

500—600

1500

圆φ108（δ8,10）

550—600

直线φ121（δ8）

M20

1800

φ140（δ8）

550—600

2000

φ140（δ10）

600—650

2100

φ159（δ10）

600—650

2400

φ180（δ10）

3000

双通道φ159（δ10）

500—600

注：

①.本厂振动筛一律选用无缝钢管管梁；

②.高频筛所用管梁直径应提高一个档次。

2．侧板厚度选择，见表7

筛宽

（mm）

侧板厚度

（mm）

材料

圆振筛

直线筛

800--1200

Q235

或

16Mn

1500--2000

2000--3600

注：

①.高频筛侧板厚度提高一个档次，所有直线筛的侧板在激振器周围必须加复板（δ10）；

②.现在我厂生产的不同类型、宽度的振动筛，一律采用16mm材料的板材制造，不再加复板，以增加筛箱整体刚度，简化加工工艺；

③.在施工中，要求侧板表面必须平整，并进行去刺、去污、除杂质处理，以保证与之贴合连接的连接件间的接触面积和足够大的摩擦系数。

八、支承弹簧选择

支撑振动筛的四个弹簧的作用是减小高频振动的筛箱对基础的动载荷，即减振设计。

1.钢制螺旋弹簧

筛子由四个支点支承，根据筛子大小，每个支点设置一个或并联2～3个弹簧。

每个弹簧的刚度为：

C＝M/4·δN/mm

式中M—筛子参振质量；

δ—弹簧压缩量，一般δ=（6--20）A，中小型筛子（筛面积＜16m2、筛宽＜2m时取小值，大型筛子取大值。

中小型筛δ一般为30mm，大型筛为50mm；A－为振幅。

弹簧刚度算好后，可从表8中选取要求的弹簧尺寸。

表8弹簧尺寸

种类

项目

丝径d（mm）

中径D（mm）

128

160

200

240

内径D（mm）

112

140

175

210

外径D（mm）

108

144

180

225

270

节距t（mm）

自由高度

H０（mm）

152

224

282

295

385

400

静压量（mm）

20～30

30～40

40～50

50～60

60～70

50～80

刚度Ｃ（N/mm）

100

120

4个承重（N）

2560～3840

5760～7680

10240～12800

16000～19200

24000～28000

33600～43200

8个承重（N）

5120～7680

11520～23040

20480～25600

32000～38400

48000～56000

67200～86400

展开长（mm）

1421

2129

2836

3518

4423

5301

质量（kg）

0.56

1.9

4.4

8.6

16.9

29.2

注：

热处理硬度HRC45～50；右旋；总圈数为7圈，有效圈数为5圈；材料为60Si2Mn。

2.橡胶圆柱弹簧

它与金属螺旋弹簧相比有以下优点：

①有良好的弹性和足够的强度，使用寿命长；②内阻较大，在筛子启动、停车过程中通过共振区时共振振幅小，安全；③疲劳失效后不像金属螺旋弹簧会突然断裂而影响生产；④噪声低。

由于振动筛的振动轨迹为圆或直线，故它所受变形为压缩和剪切。

为简化计算，仅按压缩变形计算其压缩刚度。

振动筛一般都采用中心带孔的圆柱形弹簧，其刚度C的计算公式为：

C＝（AL×Ea）/h（N/mm）

式中AL＝π［（D/2）2-（d/2）2］mm2,D、d分别为弹簧外径和中心孔径,mm；

Ea－橡胶的拉压弹性模量，

Ea＝iG＝3.6（1+1.65S2）GMpa；

G－橡胶的剪切弹性模量，G＝0.117e0.034HSMPa

Hs－橡胶弹簧的邹氏硬度，一般为40～70，常用45～50；

S－形状系数，S＝（D－d）/4h

橡胶弹簧的最大变形量△h＝（4～6）A，对于小型筛△h＝14mm。

橡胶弹簧材料一般用天然橡胶（NR）、氯丁橡胶（CR）、丁腈橡胶整理。

工作中橡胶弹簧的压缩变形量在10％、剪切变形量在20％以内具有线性变形，在较大变形时为非线性变形特性。

举例：

φ200×200×40取Hs＝45、50

AL＝π（r22-r12）＝π（1002-202）＝30159mm2

S＝（D-d）/4h＝（200-40）/4×200＝0.2

G＝0.117e0.034HS＝0.117e0.034×（45、50）＝0.54～0.64Mpa；

Ea＝3.6（1+1.65S2）G

＝3.6（1+1.65×0.22）×0.54（0.64）

＝2.1～2.46Mpa

C＝30159×2.1（2.46）/200＝317—371（N/mm）

我厂生产的橡胶弹簧的技术性能见表9：

表9橡胶弹簧

型号

S120×120×40

S140×140×40

S170×170×40

S200×200×40

外径D（mm）

120

140

170

200

内径d（mm）

高度H（mm）

120

140

170

200

硬度HS

刚度C（N/mm）

170

202

207

245

260

308

312

370

适合质量（kg）

300～700

500～900

800～1200

1100～1500

3.复合弹簧

复合弹簧是在金属螺旋弹簧的外面包有橡胶弹簧，是金属弹簧与橡胶弹簧的结合，它具有金属螺旋弹簧和橡胶弹簧的优点。

①．由于在较大变形时有非线性变形特性，故在启动和停车越过共振区时筛子的共振振幅比金属弹簧小，有利于筛子的受力；

②．由于上述原因，更适用于较大振幅的筛子；

③．使用寿命长，噪声小。

复合弹簧的结构类型如图5，其技术参数见表10。

表10

代号

外径D（mm）

内径d（mm）

螺距t（mm）

最大外径Dmax（mm）

允许载荷P（kg）

高度H（mm）

刚度C（kg/mm）

E52

120

E65

100

E68

150

120

E70

120

145

E85

103

100

140

160

120

135

190

E90

108

260

330

250

200

150

188

100

150

125

E112

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130

210

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E120

120

140

300

118

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