影响大型振动筛可靠性的制造工艺因素分析

杨秀秀

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山063012；2.天地(唐山)矿业科技有限公司，河北 唐山063012； 3.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山063012)

随着选煤厂不断向大型化发展[1-3]，大型振动筛成为提高煤炭清洁高效利用水平的关键筛分设备，在选煤厂得到广泛应用。针对国产大型振动筛早期失效、可靠性差的问题，以往在振动原理、筛分理论和结构组成方面做了大量研究[4-6]，而关于制造工艺方面的研究较少。对比进口原装设备和国产设备的可靠性发现，制造过程对产品质量具有重要作用，大型振动筛也不例外。事实证明，单纯从产品设计方面考虑，并不能完全解决大型振动筛的可靠性问题。一般认为可靠性较高的产品，设计作用占七成，制造作用仅占三成；对于大型振动筛而言，制造作用至少占五成。我国采用日本“神户制钢”技术制造的大型振动筛可靠性仅为原装产品的20%，这很好地说明了这个问题[7]。因此，通过完善大型振动筛的制造工艺来提高设备可靠性很有必要。

1 大型振动筛的结构

常见的大型振动筛(一般指筛面面积不小于20 m2的振动筛)包括直线筛、香蕉筛、高频筛、圆振动筛等，这些振动筛一般主要由筛箱、筛面、振动器、传动装置、隔振装置等组成。在振动器激振作用下，筛箱和筛面产生圆形、椭圆形或直线振动，使物料松散并在筛面作抛起、下落等规律性运动，从而实现物料的分级、脱水、脱介等目的。大型振动筛结构如图1所示。

2 零部件加工

2.1 侧板的加工

侧板面积较大，形状不规则，根据振动受力要求，主侧板不允许拼接，而要采用整张钢板下料。采用传统火焰切割机下料时，钢板因受热而变形，进而影响侧板的形位公差和尺寸公差，并因切口粗糙度大而影响外观。采用数控等离子切割机整板下料就能避免这个问题，且下料前可以通过整形措施调平钢板，能够防止钢板存在较多缺陷，下料效果较好。

1—侧板 ； 2—横梁；3—驱动梁；4—加强梁；5—激振器

为了保证侧板的对称性，可以将侧板、与侧板连接的加强板和加强角钢叠放对齐后点焊。传统工艺采用人工划出所有孔，由于存在人为因素的影响，划线精度难以保证。而采用平面数控钻可以实现一次装夹，同时钻出各件的所有孔，工作效率和操作精度大大提高。针对采用夹板式激振器的侧板，还需要通过镗床加工出轴承座的安装孔，再将侧板拆解，打磨焊点。

2.2 横梁的加工

筛梁是连接在两侧板之间的部件，数量较多，通常大型振动筛的筛梁长度在3.60 m以上。一般大型振动筛的筛梁包括驱动梁、横梁和加强梁等，其中驱动梁是承载箱式激振器的主体，焊接制作相对复杂；横梁和加强梁具有连接、承载筛板的作用，是比较容易发生断裂和损坏等故障的关键部件，其制造质量直接影响振动筛的使用寿命[8]。要提高大型振动筛的可靠性，无论是焊接方面还是机加工方面，都要保证筛梁质量，包括形位公差和尺寸公差，且焊后要做探伤检测[9]。

下面以目前大型振动筛横梁中最常见的方梁(图2)为例，说明横梁加工中需要注意的问题。方梁钢管采用方管锯床下料，两端的焊接法兰采用数控等离子切割机下料，并用数控钻床钻孔。采用专用焊接夹具固定法兰和方管后，通过CO2气体保护焊一次性焊接成型，然后清渣并进行去应力退火，消除焊接应力[10]。为了提高方梁的加工精度，采用相同基准一次性装卡，并用对头镗床同时加工两端面和两端面上的孔。值得注意的是，在校核基准时应以方梁方管的中心为基准，而不是以任何一个端面法兰为基准，此时方梁的形位公差能得到较好地保证。另外，由于横梁位于筛面下侧，使用寿命受腐蚀、磨损影响较大，故装配前需要喷涂聚脲涂料进行防腐耐磨处理，装配后需要给筛面下侧连接侧板部位二次喷涂聚脲涂料，这样可以有效提高方梁的使用寿命，进而提高振动筛的可靠性。

1—方管；2—法兰

2.3 激振器的加工

根据激振方式的不同，大型振动筛的激振器分为箱式激振器和夹板式激振器。目前，采用箱式激振器的大型振动筛居多。

(1)箱式激振器。箱式激振器的主要部件为箱体和齿轮，国内箱体铸造水平参差不齐，有些铸造厂采用树酯砂铸造成型工艺，能够造出符合要求的精铸箱体，且铸件加工量明显减小，外观质量显著提高。箱体采用卧式镗铣加工中心进行一体化加工，可以实现一次装夹全部加工成型，且能够保证加工精度。如果没有此类设备，可以采用坐标镗床辅以划线方式来加工，这样基本可以保证箱体的加工质量。在加工齿轮时要注意齿部的高频淬火对内孔公差的影响，必要时可以采用磨削工艺处理，以保证加工精度。

(2)夹板式激振器。夹板式激振器的主要部件包括轴承座、轴和偏心块等，一般根据过渡配合确定轴承座的内孔公差范围，超差容易引起轴承温度偏高或轴承“耍圈”等故障，进而影响振动筛的可靠性。如果出现超差问题，可以采用刷镀和磨削等措施进行补救。通常对偏心块的外形要求不高，可以采用插床加工；对于其内孔键槽，可以通过线切割来提高加工质量；加工顺序是先键槽后外形，加工外形时以键槽作为基准，可以提高偏心块的最终质量。

3 筛箱装配

3.1 传统整机装配

整机装配就是将加工合格的零部件和采购的合格标准件组装起来的过程[11]。研究发现：即使在所有零部件都合格的情况下，装配过程的差异对整机的可靠性影响也非常大，如果装配不当，则易使设备出现摆动、噪声、温度异常等现象，甚至出现螺栓被剪切损坏的现象。

采用传统装配工艺装配筛体时，先将侧板与内外加强板、加强角钢装配在一起，装配前需要通过打磨去除毛刺，决不允许各接触面之间存在杂物。具体做法是：先将一侧的侧板水平放置，垂直组装横梁、加强梁和出入料梁，再与另一侧的侧板、支撑头等组装，从而形成筛箱框架。组装横梁时要检测任意两个横梁之间的对角线，如果差值过大，则需要及时调整各横梁顺序。另外，螺栓不要紧固，待后期紧固。

将筛箱平放在振动平台上，采用同等高度的四个支座支撑安装有支撑头的横梁两端，使两个侧板自然下垂，且下沿在同一水平面上。以侧板加工后的螺栓孔为基准，测量筛箱的对角线尺寸，并将误差控制在2 mm以内，调整合格后紧固螺栓。在紧固螺栓的过程中，必须从筛箱中间向两头操作，在两侧侧板中部的螺栓紧固完后再紧固侧板两头的螺栓，以避免造成累计误差[11]。

接下来需要铺装筛板，并用压筛木将筛面压紧。激振器可与筛箱并行装配，在装配夹板式激振器时，轴承外圈与内套要按照标记配对使用，同时轴承压盖与轴承的轴向间隙要符合要求。安装偏心块之前要对其分别称重，再根据质量情况配对使用，确保两侧激振力一致。在组装好激振器后，采用水平仪找平基础，再将刚度一致的支撑弹簧安装在对称位置，以保证上下支座与弹簧接触面平行。最后，将驱动电机等部件与筛体连接起来，此时就完成了整机装配。

3.2 专用工装装配

除传统装配方式外，振动筛组装专用工装也得到了应用，其能提高装配效率和装配精度。具体步骤为：通过螺栓将侧板固定在专用工装上，按照顺序组装侧板与中间筛梁，在连接侧板和筛梁的过程中，采用一定数量的铰制孔螺栓进行限位，这样不但可以保证各个部件之间的位置度，而且后期不需要调整，最重要的是能够保证整个筛框位置度和对角线误差在要求的范围内。在筛框组装完成后需要进行试运转，并对振幅、噪声、温升等指标进行监测，在各个指标合格后方能投入使用[12]。

4 结语

提高大型振动筛的可靠性是广大振动筛研究者的共同目标，这要从设计、制造、使用、维护等方面进行系统、深入地研究，尤其是以往研究较少的制造工艺因素，对大型振动筛的可靠性影响不可忽视。先进的制造工艺是生产优质产品，提高经济效益的基础保证，只有提高制造工艺水平，才能使国产大型振动筛更好地适应国内外的激烈竞争，并拥有良好的市场口碑。