隨著全球經濟的快速增長,振動機械得到迅速的發展。它是利用振動理論來完成工作要求的工程機械設備。并且已經廣泛的用于工業、農業、國防等部門,成為重要的生產設備。振動篩是振動機械中發展最快、行業需求量較大、結構較為復雜的機械設備。它是利用具有孔狀或縫隙狀的工作面將大小不同的顆粒狀的混合物料進行分級。工作時將可以將物料篩分分級成成品(獨立篩分過程);也可以為下道工序做分級準備(預備篩分過程);也可以為破碎作業提供較大的物料顆粒(輔助篩分過程)。在加工礦物時多用于脫水、脫泥、脫介,提高礦物純度。
1、國外振動篩分機械的發展現狀
在 16 世紀,英國首先開始了篩分機械的研究,并誕生世界第一臺用于煤炭工業的固定篩。到了18世紀歐洲工業革命時期,篩分機械發展迅速。在 19 世紀初,一些礦山企業開始使用圓筒篩、搖動篩,有的地方出現一些簡單的振動篩分機械。近些年來,社會對能源和礦產急劇需求,從而使篩分機械迅速發展。目前,國外知名企業利用計算機輔助設計技術,先進的制造工藝,不但生產出適用于多種行業、多種規格的振動篩,而且生產出了可靠性高,性能好的大型和特大型振動篩。這些振動設備具有世界領先的技術,代表目前行業的發展趨勢。目前,在國外振動篩研究成果有:德國Haver &Soecker 公司2003年為加拿大Syn-crude 制油公司,制造了世界最大規格的振動篩(R-TE4×10.5m),該振動篩工作面積 42平方米,重115噸,最大處理能力為 10000 t/h,總功率為 264 k W。原瑞典 Svedala 集團制造了當時世界最大的雙層直線振動篩。該設備用于印度尼西亞 Irian Jaya 的 Grasberg 露天銅金礦,該設備重 33 噸,規格 7.3×3.6m,最大處理能力為 5000 t/h。
美國 Derrick 公司的高頻振動細篩。具有三種高技術專利篩網,Urethane 聚氨酯篩網壽命可達7000h以上,開孔率為 35 %~45 %,孔徑最小達 0.10 mm。Pyramid 三維篩網可以處理 0.038 mm 的細粒物料。Sandwich 夾層金屬篩網由三層篩網組成,上兩層篩網起篩分作用,最下層篩網起支撐作用。
多層結構提高了篩網的強度,延長了篩網的壽命,防止了篩孔堵塞。日本的神戶制鋼所制造的大型振動篩機(ZK36752,ZK3675),該設備重 27 噸,其篩面面積為 27m2,單層篩 ZK3675 分級能力為 500t/h。國外振動機械企業注重產品的大型化、高效性、可靠性、專業性的研發方向。并根據不同的行業特點,提供不同的解決方案,提供全面系統的服務。但不得不看到是,進口設備價格較高,一般的設備價格是國產設備的 3 倍以上,在大型設備上通常是國產同等型號的 8~10 倍。
2、國內振動篩分機械的發展現狀
由于工業基礎差,研究能力和制造水平落后,在近 50 年,我國篩分機械走過從無到有,從小到大,從落后到先進的發展過程。總體上可分為四個階段。
(1)、進口設備階段:解放以前,我國在選煤、采礦行業主要依靠人力來完成相應的工作。在少數一些選煤廠和選礦廠主要采用一些固定篩和搖動篩。這些設備完全依靠進口。解放后,隨著新中國經濟的發展的推動,開始在相關
行業推廣應用篩分機械。并在大部分洗煤廠、采礦廠和采石場使用一些慢速的搖動篩和老式的振動篩,并開始使用小型的直線振動篩。
(2)、仿制階段:從 50 年代到 60 年代,我國開始從前蘇聯和波蘭等歐洲一些國家進口各種篩分機械。這期間,組織全國相關單位,測繪仿制了前蘇聯的ГУП 系列圓振動篩、ВКТ 系列搖動篩。波蘭的 WK—15 圓振動篩、
CJM—21 型搖動篩和 WP1、WP2 型吊式直線振動篩。研制出國產 SZZ系列的自定中心篩、SZ 系列的慣性篩和 SSZ 系列的直線篩。這些篩分機械仿制成功以后的發展初步奠定了基礎,并培養了我國第一批技術人員。
(3)、引進提高階段:60 年代初開始采用一些前蘇聯和波蘭引進的快速的搖動篩、脫水篩和振動篩技術。從 70 年代到 80 年代,我國從美國引進 R?S 公司的TABOR 振動篩技術。從日本神戶制鋼所引進 HLW 型振動篩技術,從德國 KHD 公司引進 USK 和 USL 型振動篩。進入改革開放的快速發展的
時期,我國篩分機的發展也進入了一個新的階段。在吸收成功研制了YA 系列圓振動篩、ZKX 系列直線振動篩、ZK 系列振動篩。完成振動概率篩系列、旋轉概率篩系列,完成了箱式激振器等厚篩系列、重型冷熱礦篩系列、馳張篩,粉料直線振動篩、琴弦篩、旋流振動篩、立式圓筒篩的研制也取得成功
。國外振動篩產品和制造技術的引進,提高了我國篩分機械設計制造人員技術水平,使他們從中學習到先進國家設計制造振動篩的理論、方法、設計技術和制造工藝。
(4)、自行研制階段:我國制定了第一個煤用單、雙軸振動篩系列型譜,自主進行了 ZDM(DDM)系列單軸振動篩和 ZSM(DSM)系列雙軸振動篩的產品設計工作并投入生產制造,基本上滿足了當時國內中、小型選煤廠建設的需要。在此基礎上,通過采用自同步理論、塊偏心振動器、復合彈簧、環槽鉚釘等先進技術,相繼開發了 2ZKB2163 直線振動篩,YK1545 和 2YK2145圓振動篩、YH1836 重型振動篩、FQ1224 復合振動篩等 4 種基型新系列振動篩。又相繼開發 YK 和 ZKB 自同步直線振動篩系列、香蕉篩系列、重型冷熱礦篩系列、博厚篩、高頻振動篩系列。這些設備成功研制,標志著我國篩分機械走上了獨立發展的道路。目前,在國內振動篩研究成果有:中國礦業大學等單位為東灘煤礦,研制了據稱是國內篩面寬度尺寸最大的 ZDS2460 型自同步等厚篩,其篩面寬度為 2400 mm,篩分能力為 1000 t/h。該設備篩面分為兩段,篩分效率達到 90 %以上。鞍山重型機器股份有限公司與沈陽理工大學聯合研制世界最大的大型香蕉篩,該篩面 39.56m2。高 5 米,重 40 噸,最大處理能力為 2500 t/h,年可篩分上千萬噸。產品性能、篩分面積、工作效率在世界同類產品中居于前列。該產品不但替代了進口,而且打破了國外壟斷該大型設備的歷史。新鄉威猛集團將 12 臺 2m×3m 的節肢篩組合在一起,組成了目前國內面積最大的 72 m2節肢振動篩,用于選煤系統的分級和脫水、脫介,效果很好。目前,全國篩分機械制造企業已多達 300 余家,能夠完成 50 多個系列近 1 000 種規格產品,逐漸縮短與國外企業的差距,甚至在部分產品已經超越國外企業,達到國際先進水平。在振動理論的研究上,東北大學的聞邦椿院士提出系統的研究理論。在振動篩分機械設計與制造方面,洛陽礦山機械研究院王峰高工提出實際的解決方案。在篩分理論上,中國礦業大學趙躍民教授提出細粒難篩物料篩分機械的篩分機理和解決途徑。這些理論與實踐的成功研究為我國振動機械的研制與開發奠定堅實的理論基礎。
3、振動篩分機械的發展趨勢
綜合國內外篩分機械狀況,篩分機械在未來將朝以下幾個方向發展:
(1)、大型化: 現代工業的發展促使企業規模增大,要求對生產能力大大提高。原來用于冶金、煤炭、礦山、建材、交通等行業的篩分機械,勢必進行技術進步和產業升級改造。
(2)、高可靠性: 在進行設計的同時,我們可以看在相同規格國內外的產品比較上。我國產品的使用壽命不高,大部分產品通常只有 2 年左右壽命,而國外的產品可以達到 3—5 年。關鍵零部件制約設備整體的可靠性。
(3)、動態設計方法: 產品的設計如果依靠經驗按照常規的設計計算和類比設計方法,進行產品的設計已經無法滿足振動機械高強度、高效率、高壽命的要求。國外歐美一些國家,已經普遍采用計算機為手段的動態設計方法,應用到產品的研發中,并逐漸較為復雜的非線性理論進行動態分析。
(4)、先進的制造工藝: 先進的制造工藝是產品質量的保證。原來的生產工藝,已經無法滿足高強度、高壽命的大型設備的生產要求。企業應注重引進和改造生產設備和制造工藝。例如:太行采用進口的數控加工中心,焊接機器人,數控龍門鉆床和數控切割機。保證產品的質量水平,縮短與國外先進制造工藝的差距。絕大多數企業還采用常規制造工藝,所以產品質量無法保證。
(5)、新型篩網的研發: 篩網是篩分效果好壞的關鍵零件。它的壽命相與其它零件相比較低。國外企業針對潮濕細粒物料開發的聚胺脂橡膠篩網,比金屬絲編制的篩網壽命高 3~10 倍。美國 Derrick 公司研制多種復合材料的篩網壽命甚至可以達到 7000 小時以上。我國也相繼研發同樣的產品,但在一些潮濕細粒難篩分物料仍存在壽命低,堵孔率高,篩分效率不高的缺點,并且安裝維修十分麻煩。新型篩網制造和安裝工藝有待提高。工業的發展對篩分機械的品種和質量要求愈來愈高,從而使篩分機械的發展提高到了一個新的階段。目前,我國振動篩企業數量規模較大,但總體實力不強。這些企業只有對國內外振動篩行業有充分的了解,把握未來產品的發展趨勢,才能生產出更有市場競爭能力的產品。