简易振动筛的设计

高嵩

摘 要：在工业生产中，对物质进行分离的最简单方式就是使物质发生振动，从而实现物质之间的分离，振动筛就是实现这一运动的有效装置之一。振动筛的工作原理就是通过筛板的振动带动堆积在筛板上的物质进行振动形成物质松散的状态，增加物质之间的距离，从而实现物质分离的目的。当实现这一过程后，配合其他设备就可以完成一定生产目的，如振动干燥机，其工作原理就是通过振动筛的振动使物质发生分离，再由干燥机实现干燥。这些简单实用的装置都是建立在振动筛的基础上，因此对振动筛的设计就有显得很有必要。本文所設计的振动筛旨在简单易用，为自行制造振动筛的个人用户提供参考依据。

关键词：振动；筛板；分离

中图分类号：TD452 文献标志码：A

1 振动筛应用举例

振动筛可以配合其他设备使用，从而实现某种功能。比如：振动筛与干燥机联合使用可以组成振动干燥机：该装备中由于干燥机中设有风机，用于提供循环空气源；加热器可以对循环空气源进行加热；振动机构通过电动机产生振动，使颗粒物料均匀分离，这样就使得热量可以均匀渗透在颗粒中，于是热循环空气就可以与物体充分接触，继而将颗粒中的表面游离水干燥脱掉达到干燥的目的。比如VD10000系列振动干燥机就是这样一种新型的干燥机，主要由筛板及其固定装置、箱体、风机和电机组成。具有效率高，结构简单，便于安装等特点。

2 振动筛板的设计

根据实际生产中所测得的被干燥物料聚丙烯的参数： 密度：ρ=910kg/m?；聚丙烯颗粒松密度：ρ=534kg/m?比热容：Cp=2.10kJ/kg·℃热导率：k=0.15Jm kg·℃规格：Φ3.5颗粒干燥前含水：0.2%（w%）要求干燥前含水：≤0.02%（w%）。

振动筛板的设计形状如图1所示。

其中振动筛板的一些数据参数：

筛板由4个M10的螺栓与振动支架相连接，可以满足螺栓连接时的强度要求。筛板的上边界面为水平，下部筛板的倾斜角度为10°，当筛板内部需要清洗时刻把筛板边缘连接处的螺栓打开，对其进行清洗和更换，这样便可实现机器的可维护性和零件的可更换性。在整个干燥机中，由于机器不停地连续工作，振动较强会对筛板造成极大的损害，故此振动筛板应该经常清洗维护。

3 法兰设计

法兰在该设备中主要起到固定筛板的作用，故对其结构和加工方面没有过高的要求，本法兰采用螺栓和筒体相连接，满足了可拆卸性和易更换性。

3.1 法兰工作原理

法兰连接结构是机械设备中的重要部件，是一种可以拆卸的密封结构，包括螺栓、法兰、垫片以及被连接的两部分壳体（如图所示形成螺栓——法兰———垫片的连接系统）。它具有较好的密封性，结构简单，成本低廉，能够承受较高的压力，而且机械强度较高，可以多次拆装，在机械工程上广泛地被应用。示意图如图2所示。

3.2 法兰的密封面形式

对于法兰的选择一般都用标准件，这样可以降低成本，工程上常采用的法兰结构形式为：平焊法兰及对焊法兰；但是不管选用哪种法兰都要注意其密封形式的选择，以便满足工作要求。法兰主要的3种密封形式，其特点和应用场合应根据具体情况选择如下：

（1）平行面密封面

由于密封面中间有高于两肩的特点，这样的特征简单而且有利于加工，对后续的处理，如防腐等都有很好的效果，但当与螺栓配合旋紧后会出现辅助材质，如垫圈等向外扩张，使密封效果减弱，对气体、液体的密封性不好。适用于要求不高的密封场合。其结果如图3所示。

（2）凹凸型密封面

凹凸面配合可以弥补凸面压紧时所产生的密封不严等情况，而且在凹凸面配合中，垫圈在受压时会受到外沿的阻挡而不能移动，垫圈不会挤出来，这种密封面面的密封性能优于平面密封面，一般用于中压、低毒的场合。其密封面结构如图4所示。

3 榫槽型密封面

榫槽型密封面的密封效果较好，这是因为榫、槽面配合时，其接触面会逐渐收缩，使密闭空间收缩变小，从而实现密封。其形成的密封面采用的垫圈其由金属进行包裹，或者垫圈被金属缠绕，垫圈宽度一般为12mm～25mm。由于其具有良好的密封性，对气体、液体的密封效果都很好，所以用于对密封要求较严格的场合。其注意事项就是此种形式密封容易破坏凸面，不利于运输和装拆。榫槽型密封面的结构示意图如图5所示。

在实际生产中，由于振动干燥机的工作介质为热空气，其工作压力接近于常压，因此对于其法兰的密封形式采用平面密封即可。对于所选择管制法兰的尺寸也可选择如下标准，如图6所示。

4 振动支架的设计

在振动干燥机中振动支架用来支承振动筛板，并且经过振动支架传递振动电机所传递的，振动频率使振动筛板振动工作。振动支架要有足够的强度和刚度。机构要合理，振动筛板的尺寸为1899mm×500mm，振动支架也要配套设计，振动支架和振动筛板的连接采用弹簧支承部件和4个M12的带弹性垫圈的螺栓连接，振动支架的部件图如图7和图8所示。

5 对于振动支架上轴承的选择

本干燥机所用轴承选用型号为2007110的圆锥滚子轴承，安装方式选用双列安装法，润滑方式采用脂润滑。轴承各参数见表1。

6 弹簧类型的选择

（1）螺旋弹簧中应用最为广泛的是截面圆柱形压缩弹簧、圆截面圆柱形拉伸弹簧和圆截面圆柱形扭转弹簧3种。弹簧的制作有冷卷和热卷两种，根据具体情况技能型选择。根据设备的重量、所受的应力等工艺要求，本次用于缓冲减震振动筛板的减振弹簧，根据机械设计实用手册表7-1-1GB1239.6—92，选用热卷压缩弹簧RY1型弹簧。

（2） 弹簧尺寸的确定。根据设备的外形尺寸，由GB1358—93确定减振弹簧上侧的弹簧如图9所示。

7 螺栓垫片的选择

垫圈按用途分为：一般衬垫用的，防止松动用的和特殊用途的。由于振动干燥机振动很强，故选用弹性垫圈防止松动，如图10所示。

结语

振动筛的设计虽烦琐，但其结构简单，机构运行容易操作，部件选择标准化，因此成本较低，在组装使用过程中试用场合较广泛。同时该设备技术含量并不高，易于学习掌握，适合中小企业及个人生产使用。但在实际生产中，由于具体场合对物料用量的需要不同，其参数会明显变化，这就要根据实际自行调整设计参数以适应生产场合，同时还要考虑设备的润滑与保养。

参考文献

[1]国家医药官管理局上海医药设计院编.化工工艺设计手册[M].北京：化学工业出版社，1991.

[2]李凤华.化工原理[M].大连：大连理工大学出版社，2004.

[3]黄茂林.机械原理[M].重庆：重庆大学出版社，2002.

[4]濮良贵.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2001.

[5]宋京云等.机械基础[M].北京：中国电力出版社，2005.

[6]《机械设计手册》联合编写组编.机械设计手册，上、中、下册[M].北京：化学工业出版社，1987.endprint