ZKX—2460振动筛隔振系统的分析与计算

【摘 要】振动机械是利用振动来达到机械功能的一种机械。振动机械的设计包括有利振动的利用和有害振动的防止。本文通过对ZKX-2460型直线振动筛振动系统的动力学参数，振动刚度和振动频率的分析计算，得出ZKX-2460型直线振动筛隔振系统中的个弹簧刚度以及隔振系统弹簧的选择。

【关键词】ZKX-2460型直线振动筛；振动机械；隔振系统；性能参数

前言

振动机械是一种利用振动来达到机械所要求的运输、筛分、脱水等功能的一种机械。我们都知道机械产品的设计在其整个生产周期中占有非常重要的作用，并且设计工作关系到一种机械产品在投入生产后是否能够按照规定的功能和性能要求工作和在工作过程中是否会遇到故障。

实际上，在振动机械的工作过程中会遇到两种振动，一种是有利振动，例如使振动筛振动且将物料筛分出去的振动；另一种是有害振动，如振动筛激振器中偏心块不平衡引起的齿轮和轴振动、筛箱振动对工作地面的损坏或筛箱振动大引起的噪音等，设计工作必须要考虑到这些有害振动的损坏以及尽可能的减少其损害。振动机械设计工作要做到有利振动的利用和有害振动的防止。振动筛是一种在由激振器产生的激振力的作用下所进行筛分工作的一种机械。由于其频率高、振动幅度大，如果不设置隔振系统，很容易造成噪音大、工作地面的损害、工作人员伤亡等事故。因此，要在振动筛与工作地面相接的地方设置隔振系统，以使得振动筛满足工作要求，又不至于传递较大的动载荷。

1　隔振系统

隔振系统是设置在振源和振动体之间的一种装置，旨在减少振动系统传递给地面的损坏。合理的隔振设计不仅能保证振动筛正常的工作特性，而且有利于振动筛的噪声控制。隔振系统分为两种，一种是隔离机械设备通过支座传至地基的振动，以减少动力的传递，称为主动隔振；另一种是防止地基的振动通过支座传至需保护的精密设备或仪器仪表，以较少运动的传递，成为被动隔振。

隔振的原理很简单，它实际上就是将要隔振的物体安装到弹性元件上，使隔振系统的固有频率　n小于激振频率　，以便只有很小的激振力传递到地面上。当　n＞　时，隔振系数　＜1，此时产生隔振效果。而且随着频率比的增加，隔振效果增大。

2　ZKX-2460型直线振动筛隔振系统设计与计算

ZKX-2460型直线振动筛是五阳热电厂经常使用的一种直线振动筛。它主要用来进行筛煤工作。

其结构和工作原理是：该振动筛的筛面倾角（筛面与水平面的夹角）为0度，振动方向角（振动方向线与筛面之间的夹角）为45度。

振动筛的动力源是电动机，由外支架固定在振动筛上方中间处，两台电动机通过皮带分别与激振器的双轴相连，使其同步反向旋转；激振器左右各一个，由与筛面成45度安装的工字横梁固定，双轴两侧分别装有配对的偏心块，共四个，偏心块随轴同步反向旋转，在旋转的每个瞬间，其离心力沿着垂直于振动方向的分力总是相互抵消，沿振动方向的分力总是相互叠加，当偏心块运转到离心力方向与振动方向共线的时候，激振力最大，且是离心力的二倍。

激振力带动工字横梁、圆柱横梁、侧板以及筛面沿与水平面成45度的夹角振动，进料口不断将物料送入，物料在激振力的带动下在筛面上连续做斜上抛运动，物料在抛起时被松散，小颗粒物料被筛分出去，剩下的物料从出料口排出，从而完成筛分工作。以下是对此振动筛振动系统与隔振系统的参数的计算和分析。

2.1振动角频率计算

该直线振动筛振动系统做直线振动，可视为单自由振动的主动隔振的力学模型，参与振动的形体可以简化为一个刚体，质量　。

振动筛抛射强度　是指振动加速度的筛面法向分量与重力加速度的筛面法向分量的比值。一般直线振动筛的抛射强度　，计算公式为：　，国内近年来通常选取　，其中K表示机械强度。

因为ZKX-2460型直线振动筛主要用于筛煤，考虑到一般煤块颗粒比较大，因而振幅取较小值4　。取抛射强度　，得到振动次数为

其中筛面角　，振动方向角　，在原理中已经提到。

2.2　隔振弹簧刚度计算

隔振后和隔振前的隔振比的一般选择范围为　，在此取0.06，根据公式　计算出频率比　。

隔振弹簧的总刚度为：

该振动筛的隔振系统弹簧拟选用8个弹簧四个角对称布置的耦合布置方式，则各个弹簧刚度计算如下：

2.3　弹簧的选择

隔振弹簧的选择有两种：一种是橡胶弹簧，这种弹簧主要由天然橡胶或合成橡胶制成。目前国内外使用比较广泛的是抗油好的丁晴橡胶和氯丁橡胶。橡胶是一种非线性的弹性材料，没有恒定的刚度，在额定负载附近有一近似值，在这一负载范围内，其静变位等于负载除于其近似刚度，一般与实际静变位相差不大，随着负载减小，其刚度也相应减小，但若过载，则将极大缩短其使用寿命。因此，在选用时要多加注意。另一方面，由于橡胶具有明显的所谓弹性后效现象，所以橡胶具有较大的阻尼，对于降低共振的影响、突然冲击和高频振动的吸收以及隔音具有良好的效果。橡胶隔振器一般有专业生产厂家提供，具有不同的型号和规格。选用时，应尽量与预定的参数一致。

另一种是金属螺旋弹簧，金属弹簧作为隔振弹簧时，比橡胶弹簧更耐高低温，可有较大的静变位或者较低的固有频率，成本也较低。金属弹簧非线性、力学性能稳定，设计计算简单，但阻尼很小。所以在利用金属弹簧隔振系统时，为了控制通过共振区的振动，应设置摩擦减振装置。

ZKX-2460型直线振动筛选用钢制螺旋弹簧。

2.4　注意事项

考虑到振动筛在共振区的振动，在隔振系统弹簧的选择和设计时要注意两个问题：（1）共振时的振幅最多可达到稳态振幅的8倍，避免损害弹簧，在选择弹簧时，必须要使得振动筛在自然状态下的位置与共振时达到的振幅之和小于弹簧所能承受的最大压缩量，不至于使弹簧在压缩时由于缝隙过小而发生自身碰撞，或在伸长时由于超过一定的限度而使筛箱脱离弹簧；