YA 型圆振动筛的设计与分析

张 鹏 王振乾 刘晓倩

（临沂大学机械与车辆工程学院，山东 临沂 276000）

本文以YA 型圆振动筛作为研究对象[1-6]，对圆振动筛的工作原理进行分析，并对圆振动筛进行部件结构设计和工作参数选取。

1 圆振动筛的工作原理和主要结构

1.1 工作原理

YA 型圆振动筛在筛箱的侧板上安装一个激振器，依靠电机的运转通过带轮带动筛箱，由此产生离心惯性力，使筛箱产生周期性往复运动，其运动轨迹大致为圆形。当被筛分物料进入筛箱后，通过筛面的振动，小颗粒物料能透过筛网下落，大颗粒物料不能透过筛网，实现了粗、细颗粒分离，最终完成筛分过程。

1.2 结构设计

本次设计的YA 型圆振动筛由筛箱、激振器、隔振装置等部分组成，其中筛箱由筛框、筛面以及其压紧装置组成，总体结构如图1。

图1 YA 型圆振动筛的总体结构

筛框由侧板和横梁组成。侧板用以传递激振力，侧板一般用8～10 mm 的Q235 钢板，在有强度不足的地方适当地进行补足强度。横梁常采用圆形钢管、槽钢、方钢管或工字钢制造。筛框通过铆接、焊接和高强度螺栓连接。为满足正常的工作需要，筛框必须保证足够的刚性。筛框的连接多选用不产生内应力的铆接方式，焊接多会因局部受热而产生应力，长时间工作可能会产生断裂，因此本次设计中的YA 型圆振动筛采用螺栓连接侧板和横梁。

筛面一般分为上筛面和下筛面，上层筛面采用不锈钢材质的筛面，下层筛面则采用编织筛面。其加固方法为沿着筛箱的两侧进行压实处理。为了达到筛分高密度物料和清除煤矸石的工艺要求，筛面需要具有较大的承载能力、耐磨性和抗冲击性。筛面的强度、有效面积、耐腐蚀性会影响振动筛工作时候的可靠性和使用寿命，筛孔大小会对振动筛的工作效果产生影响。筛面的开孔率通常与筛孔的直径和形状有一定关联，开孔率变大会使透筛的机会变大，从而提高其筛分效率。

激振器会产生周期变化的激振力，可以为煤炭颗粒的筛分和输送提供动力。激振器通过固定在一些机械设备上产生激振力。圆振动筛在整个振动过程中，电动机通过带轮皮带驱动激振器主轴进行回转，激振力通过主轴上偏心块的旋转而产生，改变偏心块的偏心距，可以得到不同的振幅，其筛箱运动轨迹为正圆形。

底层隔振装置一般采用刚度较大的弹簧。隔振弹簧起到支撑振动体的作用，其能在一定范围内将动载荷减小再传递到地基或结构架中，并使振动机体实现必要的振动。底座的弹簧刚度较大，结构较为紧凑，弹簧的变形尺寸小，振动筛不需要额外的紧固原件来固定，能够有效地减小传给底座的动载荷。

2 圆振动筛的工作参数选取

振动筛的工作参数指筛面的长度和宽度、筛面倾角、振幅、振动强度、抛掷指数等结构参数，这些参数直接决定了振动筛的主要结构，同时也影响着振动筛的具体筛分效果。

2.1 筛面长度L 和筛面宽度B

为了提高振动筛的筛分能力和效果，需要合理选取振动筛的长度和宽度。一般情况下，当筛分的其他条件相同时，筛面宽度B将成为决定生产率的主要因素，而筛分效率则主要取决于筛面长度L。

筛面长度L直接影响物料的筛分效率，因为物料的筛分时间与筛面长度有直接关系，筛面越长，筛分时间就越长，筛分效率就越高。但是根据筛分理论，任意增加筛分时间对于提高筛分效率的意义不大。在筛分过程中，在最初的一段时间，筛分效率快速增长，但是随时间的增长，筛分效率的增加逐渐减缓。这时候，如果用增加筛分时间来提高筛分效率，实际上是不合理的。因此，筛面应当选取适当的长度。另外，振动筛的长度也不宜太长，当筛面长度过长时，筛机的可靠性便难以保证。

筛面宽度B是决定振动筛生产率的主要因素。在物料厚度确定时，物料的进入能力主要取决于振动筛的宽度，所以筛面越宽，生产能力越大。但是，振动筛的宽度也不能太大，如果宽度过大，使用时很难保证均匀给料。同时，在结构上，振动筛所允许的宽度又受筛框强度的限制，如果振动筛太宽，筛框的强度和刚度便很难保证。

因此，考虑具体的工况要求，本次所设计的YA 型圆振动筛的筛面长度L为6 m，筛面宽度B为3 m。

2.2 筛面倾角α 的确定

筛面倾角α为筛箱与地面的倾斜角度。筛面倾角α在一定范围内变大，振动筛所处理的物料颗粒增多，由于物料的运动速度在一定范围内变大，其筛分时间就会缩短，所以筛分效率就会下降；反之，筛面倾角α变小，其效率就会提升。筛面倾角α的大小是决定筛上物料运动速度以及筛上物料通过率的一个关键性参数，与其筛分效率紧密相关。因此，依照筛上物料的各方面状况选择合理的筛面倾角对提高振动筛的筛分效率非常重要。通常圆型振动筛一般取筛面倾角为15°～25°。因此，本文设计的YA 型圆振动筛的设计选择筛面倾角α为20°。

2.3 振幅A 的确定

增大振幅A可以降低筛孔堵塞的现象，但幅度A过大，会限制设备的频率，其构件破坏性变大，降低其使用寿命。当用于脱水或者筛孔较小时，振幅A也应小一些。筛箱的振幅A应确保筛分后的物料完全分层，以减少筛孔的堵塞，一般选取A为3～6 mm。因此，本文设计的YA 型圆振动筛选取振幅A为5 mm。

2.4 振动强度K 的确定

振动筛的振动特性由振动强度K表示，振动强度K的大小不仅可以影响筛箱的结构强度，同时也可以表示筛面加速程度的大小。振动强度K主要根据材料强度、构件刚度等方面因素进行选取。振动强度K值一般为3～8。因此，本文设计的YA 型圆振动筛选择振动强度K为4。

2.5 抛掷指数Kv 的确定

抛射强度Kv代表物料被抛起时的加速程度，也可以表示被抛起的可能性。抛射强度Kv值变大，其受到的惯性力就会变大，从而使得物料在筛面上起跳的更早，使得抛出的高度更高，更高的高度对物料的分层作用更好，从而达到更有效筛透物料的目的，但也会影响筛箱的使用寿命。通常不同类型的振动筛选择不同的Kv值，如圆型振动筛一般选取Kv为3～4，较难筛选的物料则取较大的Kv值，简单易于选取的物料，则选用相对较小的Kv。对于小筛孔，Kv取较大值，对于大筛孔，Kv则取较小值。因此，本次设计的YA 型圆振动筛选择抛掷指数Kv为4。

综上，本文所设计的YA 型圆振动筛主要工作参数见表1。

表1 YA 型圆振动筛主要工作参数

3 结语

本文对YA 型圆振动筛进行结构设计和工作参数选型，通过对YA 型圆振动筛工作原理的分析，确定了圆振动筛的总体结构以及筛框、筛面、激振器、弹簧等关键部件的结构，根据性能要求，选取了筛面的长度和宽度、抛掷指数、振动强度、筛面倾角以及振幅等工作参数，满足了圆振动筛的工艺要求和筛分性能，为圆振动筛的设计和选型提供了参考。