移动式振动筛激振器底座改造

张克福

（神华内蒙古煤焦化有限责任公司西来峰焦化厂，内蒙古乌海 016000）

0 前言

神华乌海能源公司西来峰焦化厂使用尼达YS2KT-300×730-60M双层台车振动筛筛分湿熄后的混合焦，设备运行4 a后，振动筛激振器开始频繁出现故障。检修中发现激振器法兰底座和周边箱体四周已出现极细微的裂纹，法兰盘底座表面有轻微啃噬，个别激振器安装孔窜大，通常的维修方法是前期对振动筛箱体进行修补加固焊接，当底座法兰盘及周围侧板出现较大裂纹而无法维修时，整体更换振动筛箱体。整体更换新箱体的成本较高，且工作强度大、吊装工作危险系数大，因此决定对激振器底座进行结构改造。

1 振动筛结构及工作原理

尼达YS2KT-300×730-60M振动筛由筛体、驱动装置、软连接、激振器、减振弹簧、刚性支撑、支架、转轴等部件组成。采用双轴4激振器式，激振器安装在筛箱侧板上，同步齿轮皮带随2台电机同步转动，通过软连接带动激振器产生圆振力，激振器转轴带动偏心块产生高速旋转，运转的偏心块产生很大的离心力，迫使筛箱产生一定振幅的圆运动，筛上焦炭在倾斜的筛面上受到筛箱传给的冲量而产生连续的抛掷运动，焦炭与筛面接触时，一定粒度的焦炭透过双层阶梯马蹄筛孔被筛分下去，实现焦炭的筛分操作。

2 激振器底座箱板开裂原因及影响

（1）振动筛振动过大。振动筛工作时，电机带动激振器启动，偏心块旋转产生激振力，通过激振器底座传递给振动筛。长时间高频率的使用导致激振器固定螺栓松动或疲劳断裂，激振器与底座出现间隙。长时间带病作业会造成底座表面被激振器冲击啃噬、底座安装孔窜大，激振器连接螺栓孔窜大，最终使底座及周围箱体受到高载荷冲击出现振动疲劳而产生裂纹，如果不及时修复，这种情况会继续加剧，而新安装的激振器也会因安装基础的条件不满足导致装配精度降低，造成激振器损坏和箱体继续开裂、变形的恶性循环。

（2）两组激振器的激振力不同或方向不一致。箱体两侧的激振器偏心块夹角出现偏差，使两组激振器的激振力不同或方向不一致从而导致振动异常。激振力的合力方向取决于偏心块的偏心位置，若两组激振器的偏心块夹角不同，振动方向角和振动力也不同，筛体就会产生扭振，导致筛体侧板强度下降，致使底座及周围箱体变形出现裂纹。

（3）振动筛侧板强度不够。侧板承受着筛箱和物料的总质量，并将激振力传递到筛箱的各个部位，强度不够导致筛箱侧板变形使激振器底座错位，振动筛长时间运转使激振器底座被啃噬、螺栓孔窜大，进而损坏激振器底座。

（4）激振器固定螺栓松动。将原底座固定螺栓更换为高强度细螺纹螺栓后，起到了一定的防松效果，但长时间使用仍然会出现松动。如果激振器底座固定螺栓不能够及时得到紧固，高负荷、高扭矩运转的激振器就会切断联接螺栓，使得激振器整体旋转，冲击箱体板，急剧的磨损底座法兰面，导致激振器底座的受损及周边箱体的开裂。

3 激振器底座的更换及定位

振动筛激振器底座和激振器固定内外护罩的螺栓孔处的箱体都已经出现裂纹，补焊多次效果不佳，如果直接切除原底座更换一个相同大小的底座不能消除底座盘外延裂缝，为消除底座外延附近箱体板裂纹，恢复箱体板的强度，需要扩大箱体底座安装外孔，加工与新安装孔相匹配的激振器底座。为提高底座强度，延长使用寿命，新加工底座材料选用具有较好冲击韧性及强度的16Mn，并在原底座厚度50 mm基础上加厚至60 mm。更换过程的难点是激振器底座的安装定位。如果定位出现偏差，不能保证激振器轴与传动轴的同轴度及激振器底座与箱体侧板的平行度，使用后将会造成激振器轴承损坏、传动轴扭曲变形、激振器底座使用寿命缩短等问题。

3.1 激振器底座安装孔的改造

（1）拆除激振器后以原底座外圆为基准，根据垂径定理找出原底座圆心。以准备切割的激振器底座中心点焊一块半径170 mm，厚3 mm的圆板（与底座外平面平齐）用于辅助划线，根据垂径定理找到底座圆心，以此圆心在箱体上划一个大于切割底座外侧直径的圆（直径800 mm）作为基准线。

（2）利用已确定好的圆心在箱体侧板画出新底座安装孔（直径640 mm）的圆形切割线，该切割线大于原底座外径和已开裂的部位，沿圆形切割线将原底座外边缘箱体裂纹和激振器护罩固定螺栓孔完全割掉。

（3）切割完毕后，内外侧箱体板边缘均打磨35°单V形坡口，将坡口面和箱体表面切割处打磨找平，要求切割面与板表面光滑平整符合焊接要求。

3.2 激振器底座的安装定位

3.2.1 激振器底座轴向定位

在新加工激振器底座中心点焊接辅助圆钢板，依照垂径定理的划线方法画出圆心，然后将底座放入已切割完成的箱体底座安装孔中。在箱体两侧焊接轴向找正固定辅助调节螺栓，通过调节螺栓调整激振器底座平行度（图1）。使用高精度水平尺配合深度尺测量底座与箱体侧板的平行度，测量时，在底座外圆上均布12个点进行测量，保证底座与箱体侧板的平行度，要求平行度误差＜0.1。

3.2.2 激振器底座径向定位

如图2所示，在垂直激振器底座内外表面对称焊接4块30×30 mm 的铁块 1，2，3，4，配合外侧箱体同样对正 4等分焊接的4个调节螺栓，用于调节新底座的径向位置。利用在外侧箱体上已画好的直径800 mm辅助圆基准线，并在此圆周上均分12个点A,B…,L，配合调节螺杆逐步微调整底座位置，测量底座圆心到12个点距离，所测距离相等或偏差＜0.2 mm，则说明新底座圆心与原底座圆心重合。然后8等分对称点焊固定激振器底座。

3.2.3 焊接安装

激振器底座位置固定完成后，开始对底座和箱体进行全面焊接，底座焊接完成后，将另外新加工的2个固定加强圆盘（外径700 mm，内径640 mm，内外边倒角作为焊接坡口）扣在底座两平面上（配合公差±0.20 mm），与箱体两侧箱板压紧贴合后焊接固定。焊接作业完成后检测底座盘的安装精度符合安装要求，恢复安装激振器、偏心块、软连接、传动转轴、内外护罩等其他辅助装置。

3.2.4 其他维修改进措施

（1）更换底座减振弹簧。原弹簧由于长时间使用导致减振弹簧疲劳失效，振动不平衡会造成整机受力不均。

图1 激振器底座轴向定位

图2 激振器底座径向定位

（2）主偏心块加碱“半月形”配重板、调整偏心块夹角以调整激振力的大小，实现所需要的振幅。偏心块配重板要根据振动筛筛料实际情况酌情增减，并用螺栓紧固防止长时间使用出现松动。调整偏心块夹角时要使两端偏心块对称，两组激振器的偏心块夹角相同，保证两端偏心块重心连接线与主轴平行。调整后实现两组激振器激振力的大小和方向一致，振动筛振动平稳。焦炭筛分时即要不粘物料、激振力又不能过大。

（3）提高振动筛两侧侧板的强度。激振器底座更换后，在振动筛两侧侧板四周加焊8根24#槽钢，形成两个加强框架，提高板的强度，一定程度上消除单面侧板受到2个激振器传递的扭振，保证箱体的整体受力，分解转化为整个箱体的振幅。

4 激振器底座焊接工艺

激振器底座材料为16Mn，主要用于需要承受冲击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件，在强烈的冲击、挤压条件下，表层迅速发生加工硬化现象，心部仍保持奥氏体良好的韧性塑性的同时、硬化层具有良好的耐磨性能。但是16Mn焊接性较差，原因是：导热能力低、膨胀零塑性温度为1280℃。断口观察表明，加热温度为1060℃时系数大，使焊接区有大的温度梯度，产生大的内应力而易产晶界已开始熔化，枝晶面上有析出物和低熔点共晶存在，产生随生裂纹。而激振器底座在使用过程中既要承受着很大的压力和冲击，也要有一定的抗冲击韧性，如果焊接工艺不合理，就会造成焊接作业过程中焊缝热影响区域出现热裂纹和冷裂纹，达不到强度要求。通过实验制定严格的焊接工艺要求：

（1）挑选具有较高焊接水平的焊工进行此项作业，使用E5015（J507）碱性低氢钠焊条，适用于焊接各种典型的Q235、Q245R、Q345结构钢和多种高锰钢，其抗拉强度远高于普通的J422或是J427焊条，适合焊接受力较大或是受动载荷较高的钢结构。

（2）使用ZX7-400逆变直流焊机反接操作，焊接电流：打底电流 80～110 A,填充电流 90～130 A,使用 E5015（J507）碱性低氢钠焊条焊接，用J422焊条罩面，焊条焊接前经300～350℃烘焙1h，随烘随用。

（3）由于法兰较厚,接口坡口较大，填充的熔敷金属量较大，产生的热量较高，为消除焊接热影响区域的热变形及产生的热裂纹，激振器底座和焊接处箱体板需要提前预热至100℃左右，焊接作业期间一直保持此温度。焊接时采用8等分,分段对称、多层焊接，尽可能减小塑性变形。焊接应该短弧操作，以窄道为宜连续施焊，尽量不要断弧。每焊接完一个位置，都要用水平尺测量激振器底座平面的变形量。

（4）焊接过程中要边焊接边用手锤锤击焊缝，用外力辅助其塑性延伸而降低热应力。

（5）焊缝强度至少达到母材强度，焊缝的表面外形应均匀，焊道与焊件过渡平滑，不得有裂纹、气孔、夹渣、弧坑、焊瘤和未焊满等缺陷，焊缝不得低于母材0.5 mm的凹陷深度，发现上述缺陷应及时修补，并与原焊缝形状基本保持一致。

（6）焊接完毕后用切割枪加热焊件，进行740～760℃，5 min的回火处理，加热温度可用测温枪实测控制。

5 结语

通过分析激振器底座及箱板的开裂原因，选择合适的激振器底座加工材料，改造激振器底座安装孔，确定简单易行的安装定位方法，制定合理的焊接工艺，完成振动筛激振器底座的改造。改造后，振动筛运行良好。

［1］韩国明.焊接工艺理论与技术［M］.北京：机械工业出版社，2007.