1、58 Mining Equipment专 题ndustry业 界I 李素妍 徐文彬 张宝田 鞍山重型矿山机器股份有限公司 国产大型直线振动筛技术现状及研发思路我国是全球产煤大国煤炭也是我国的主要能源在未来相当长的时期内我国仍将是以煤为主的能源结构b作为煤炭洗选和洁净利用系统环节中的主要设备直线振动筛发挥着重大作用被广泛用于煤炭的脱水a脱介及脱泥等作业b而大型直线振动筛可代替多台中小型号直线振动筛组合使用既减少占地面积又降低工程投资并明显提高生产能力和筛分效率所以大型a高可靠性及高效率的直线振动筛的国产化研制势在必行b大型直线振动筛技术现状振动筛大型化是指振动参数大型化和筛分面积大型化在满足一定
2、振动参数前提下筛面宽度是决定物料通过量的参数筛面长度是决定物料筛分效率的参数因此直线振动筛的筛面宽度越宽每小时通过的物料量就越大筛面越长其筛分效率就越高常规上大型直线振动筛是指筛面宽度超过3 ma面积为20 m2以上的振动筛b国外品牌影响国外早在16世纪就开始研究并生产筛分机械到了18世纪欧洲工业革命时期筛分机械得到迅速发展b国外的大型直线振动筛发展凭借其历史悠久a品牌优势和雄厚资金实力目前已发展到较高的技术水平b随着我国进入WTO之后国内外市场竞争日趋激烈国外不少振动筛知名品牌进入中国市场占据了中国相当一部分高端市场和煤炭市场最具代表性的是德国的申克公司a澳大利亚的约翰芬雷公司b此外进入中国
3、的振动筛品牌企业还有美国康威德Connwelda德国优斯特越狮JOESTa美卓矿机MetsoaTRIO杰弗朗机械aTyler泰勒振动筛aBIVITEC宾得曲张筛aDerrick德瑞克高频细筛a美国通用振动设备等企业b他们的产品其技术优势体现在振动参数先进a处理量大a筛分效率高a设计重量轻a电机节能a噪声低a运行可靠等使用寿命达5j 8年以上b国内技术现状我国筛分机械的发展是20世纪50年代的事情由于工业发展缓慢基础比较薄弱理论研究和技术水平落后使振动筛技术发展缓慢尤其是大型直线振动筛可靠性差经常出现断梁裂帮等现象b尽管我国已在19世纪80年代引进了国外大型振动筛技术并且陆续开发出若干大型振动筛
4、产品但使用状况均不理想无故障运行时间及大修期分别在2 000 h和4 000 h左右有些产品则更短根本无法与国外进口的同类产品相比b如筛框可靠性低a故障率高a维护量大使用寿命短 设计结构和方法落后主机笨重运行动负荷大基建投资高 振动原理落后大部分采用自同步原理如图1a 2所示 激振器结构不先进密封性差轴承润滑不充分寿命短 振动参数偏低k ! 4 g使其处理能力和筛分效率低 电机功率大能耗高 产品制造a加工a装配精度低运行噪声高大于90 dBAb技术偏低原因国内具有独立研究a开发振动筛新产品能力的企业不多约有三四家大多数企业仍是生产常规a较为陈旧的振动筛产品b目前造成振动筛整体技术水平过低的原因
5、除了受材料品质a加工装备a生产工艺影响外还受几方面图1 USL型自同步直线振动筛59Mining Equipment矿 业 装 备 领 域 的 商 业 技 术 读 物2013.06影响b企业研究开发投入不足开发能力薄弱科研开发费用占销售额比重太低一般企业实际投入仅有1%左右而工业发达国家大型企业都在5%以上有的高达10%b企业从事研究开发工作的技术人员力量不足采用的设计方法和设计软件落后b 企业对社会的科研开发能力利用不够社会开发与企业生产脱节产学研成果商品化率低b企业新产品投产过程中由于售后跟踪服务不及时对使用现场存在的问题不能及时发现和改进新产品难以得到定型和提高b振动筛国际市场的竞争不仅
6、是速度和数量的较量更重要的是科学技术质量和效率的角逐虽然装备水平工艺技术和企业管理落后是影响我们筛分设备制造业发展的重要因素但筛分机械产品几十年一贯制的现状将严重影响大型直线振动筛的技术提升和发展b发展方向中国的振动筛发展经历了引进a仿制a提高和创新四个阶段b振动筛生产企业研发的大型直线振动筛要想在市场竞争中立足就必须转变观念加大力度克服上述现状才能研发出大振动强度a高可靠性的大型直线振动筛b鞍山重型矿山机器股份有限公司是国内目前唯一一家振动筛产品上市公司在多年的振动筛制造和经验积累基础上针对上述不足深入理论研究并与重点大专院校产学研合作采用新材料a运用新技术扩建场地并完善工装a工艺设施投入巨
7、资引进一批世界上技术领先的德国DMG数控加工装备成功的研发a制造出新一代高端大型直线振动筛并形成系列化生产如图2所示b研发思路振动筛是在大振动强度a恶劣环境条件下长期a连续运转的一种矿山机械其筛体零部件的强度要求和所承受的破坏力要比常规机械高35倍设计上除了要满足需求的筛分效率和处理能力外还要满足循环冲击负荷下筛框的可靠性和稳定性b另外振动筛是随着其型号的加大而制造难度递增在一定振动强度前提下筛面宽度越宽其横梁挠度变形就越大若筛面宽度增加一倍其横梁的应变要增加16倍 筛箱的长度越长其侧板的横向摆动变形量就越大这些都将严重影响振动筛运行的可靠性使其使用寿命缩短b如果在设计上过度的加大横梁和过度的
8、加厚板材显然会提高振动筛筛框的刚度和强度但会使设备笨重成本升高经济性差并增加动力和能源消耗b研发大振动强度a高可靠性的大型直线振动筛要考虑到以下四个方面b材质选择大型振动筛的板材质量是机体可靠性的基本我国早期振动筛一般采用A3碳素钢这种材料的可焊性良好但弹性和冲击韧性较低后来通常采用A5普通碳素钢 对于有腐蚀性物料的振动筛常采用不锈钢板3040Cr18Ni9有高温要求的振动筛采用的板材是252006Cr25Ni20b对于大型直线振动筛目前常采用16Mn或锅炉钢板Q245Rb实践总结振动筛采用板材首先要焊接性好另外冲击韧性a抗弯曲性a耐磨a耐腐蚀性也要好振动筛采用优质钢材不但可以提高其整体强度而
9、且还能够减轻筛框的重量b鞍重股份的大型直线振动筛采用的是新型材料i高强度板其屈服强度大于500 MPa在保证筛框使用寿命的前提下设计重量比以往同型号筛机减轻了25%新材料的采用是本次大型直线振动筛研制的核心技术的一部分b设计方法大多数振动筛设计采用的是静态分析法既近似计算经验和类比设计方案的拟定很大程度上取决于设计者的个人经验难以获得最优方案b由于受人脑计算条件的限制计算结果未能完全反映振动筛结构的真正工作状态影响其设计质量b对于大型振动筛在设计上必须进行模拟应力分析准确计算出各零部件的最大应力部位并找出抗振a抗疲劳的破坏危险点然后进图2 强 迫同步大型直线振动筛60 Mining Equip
10、ment专 题ndustry业 界I结构原理目前形成直线振动轨迹的原理有两种一种是强迫同步原理另一种是自同步原理b自同步原理实现简单制造成本低制造厂家不需掌握太高的技术含量便可实现生产国内市场上的中小型号直线振动筛大多是采用自同步原理b对于筛面宽度超过3 ma面积为20 m2以上的大型直线振动筛若采用自同步原理筛机的可靠性明显降低出现筛箱弹簧四支撑点处振幅不一致o扭振p现象扭振会加速振动筛的侧板开裂a横梁断裂使其使用寿命缩短b另外由于两个轴振动器的传动精度和阻尼不同会引起转速误差出现振动方向角不稳定现象影响物料处理能力b自同步直线振动筛的振动器大部分都是采用甘油润滑轴承润滑不充分使用寿命低b目
11、前国际上比较先进的振动筛制造商大型直线振动筛几乎都是采用强迫同步原理 见图2即振动源是采用带斜齿轮传动的箱式振动器稀油飞溅润滑这种振动器不但轴承使用寿命长而且抛射角稳定并且便于振动筛大型化发展b但这种振动器的密封a润滑a加工和装配精度要求较高其技术含量和制造成本也很高因此国内大部分生产企业对此望而生畏b侧板是联接大型直线振动筛筛框的关键部件必须采用整张板下料不允许有任何拼接侧板上的加强件要采用优质板材折弯处理避免型材角钢的轧制缺陷与侧板所有连接零部件要采用冷铆技术 虎克铆钉使其无任何应力集中b下横梁是承担所有筛板安装附件和物料的部件是最容易出故障的部位其结构a刚度a强度直接影响振动筛行建模a优
12、化a定型b本系列大型振动筛设计采用FEA有限单元法和振型叠加法进行计算b其振动筛最初定形是根据用户设计任务和技术要求进行生产能力计算得到的然后根据筛框的刚度a强度和动态特性要求初步选择筛框的主要构件厚度和加强筋截面几何参数尺寸作为设计变量的初始值并利用有限元建模技术做出三维图形最后建立振动筛结构优化数学模型b利用这个数学模型对振动筛进行优化迭代经过如此反复循环计算最后确定振动筛筛框主要结构件尺寸和外形尺寸使筛机更可靠结构更合理b图3 箱 式齿轮强迫同步振动器61Mining Equipment矿 业 装 备 领 域 的 商 业 技 术 读 物2013.06的使用寿命国内外设计者都在此部件上下了
13、不少功夫b目前国内外下横梁的结构有圆管梁a H型梁a UC型梁a棱形梁a矩形梁等b鞍重股份大型振动筛的下横梁结构采用的是矩形方梁矩形方梁不是型材方梁而是用高强度钢板折弯自制成型的矩形方梁这样不但保证了材料具有的力学性能而且还能避免由扎制型材带来的缺陷大大提高了振动筛横梁的使用寿命b筛面是振动筛承受物料进行筛分的部位筛面的设计要考虑有利于物料运行a透筛更换方便互换性好b本设计筛板采用单元模块式布置块状筛板采用卡扣轨座式安装避免螺栓安装磨损拆装互换方便完全实现筛板的标准化a通用化a系列化b加工工艺再完美的图纸方案设计如果没有先进的加工设备和合理的生产工艺也形成不了优秀的振动筛产品现代大型数控加工设
14、备是保证大型振动筛制造质量的基本保障b鞍重股份引进和运用了国际上领先的加工设备i德国DMG数控加工中心振动器上的所有零部件精车都是在DMG数控加工中心完成确保高可靠性a低噪声运转b通过以上技术和控制鞍重股份研制出的新一代高端大型直线振动筛重量轻比目前国内同等型号大型直线振动筛重量减轻25% 振动参数先进 n=900 j 950 r/min 2A=10 j 11 mmK=4.5j 5.3 g 性能可靠运行噪声低! 80 dBA轴承温度! 65 故障率低 能耗低比目前国内同等型号大型直线振动筛电机节能20% 轴承寿命长采用稀油飞溅润滑轴承寿命达2万h以上 筛框使用寿命长设计使用寿命达8年以上b其综合机械性能及技术已跨入国际大型直线振动筛的先进行列b在市场经济全球化的今天已经进入中国市场的国外知名筛分机械制造商他们凭着先进的制造技术和管理经验对国内筛分机械制造企业构成很大的压力和威胁b我们不能再低价格竞争而应转变观念运用创新的精神产品结构应向高端发展才能接近或超过国际先进同类产品水平在市场竞争中站住脚b鞍重股份的新一代高端大型直线振动筛的研发成功结束了国外垄断国内市场大型直线振动筛的历史为我国各大选煤厂的需求提供了大型a可靠a高质量的振动筛设备b该产品不但可以替代进口而且出口对我国振动筛行业技术进步具有重大推动作用b
