高嵩

摘 要：在工業(yè)生產(chǎn)中，對物質(zhì)進(jìn)行分離的最簡單方式就是使物質(zhì)發(fā)生振動，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)之間的分離，振動篩就是實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動的有效裝置之一。振動篩的工作原理就是通過篩板的振動帶動堆積在篩板上的物質(zhì)進(jìn)行振動形成物質(zhì)松散的狀態(tài)，增加物質(zhì)之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的目的。當(dāng)實(shí)現(xiàn)這一過程后，配合其他設(shè)備就可以完成一定生產(chǎn)目的，如振動干燥機(jī)，其工作原理就是通過振動篩的振動使物質(zhì)發(fā)生分離，再由干燥機(jī)實(shí)現(xiàn)干燥。這些簡單實(shí)用的裝置都是建立在振動篩的基礎(chǔ)上，因此對振動篩的設(shè)計就有顯得很有必要。本文所設(shè)計的振動篩旨在簡單易用，為自行制造振動篩的個人用戶提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：振動；篩板；分離

中圖分類號：TD452 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 振動篩應(yīng)用舉例

振動篩可以配合其他設(shè)備使用，從而實(shí)現(xiàn)某種功能。比如：振動篩與干燥機(jī)聯(lián)合使用可以組成振動干燥機(jī)：該裝備中由于干燥機(jī)中設(shè)有風(fēng)機(jī)，用于提供循環(huán)空氣源；加熱器可以對循環(huán)空氣源進(jìn)行加熱；振動機(jī)構(gòu)通過電動機(jī)產(chǎn)生振動，使顆粒物料均勻分離，這樣就使得熱量可以均勻滲透在顆粒中，于是熱循環(huán)空氣就可以與物體充分接觸，繼而將顆粒中的表面游離水干燥脫掉達(dá)到干燥的目的。比如VD10000系列振動干燥機(jī)就是這樣一種新型的干燥機(jī)，主要由篩板及其固定裝置、箱體、風(fēng)機(jī)和電機(jī)組成。具有效率高，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝等特點(diǎn)。

2 振動篩板的設(shè)計

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中所測得的被干燥物料聚丙烯的參數(shù)： 密度：ρ=910kg/m?；聚丙烯顆粒松密度：ρ=534kg/m?比熱容：Cp=2.10kJ/kg·℃熱導(dǎo)率：k=0.15Jm kg·℃規(guī)格：Φ3.5顆粒干燥前含水：0.2%（w%）要求干燥前含水：≤0.02%（w%）。

振動篩板的設(shè)計形狀如圖1所示。

其中振動篩板的一些數(shù)據(jù)參數(shù)：

篩板由4個M10的螺栓與振動支架相連接，可以滿足螺栓連接時的強(qiáng)度要求。篩板的上邊界面為水平，下部篩板的傾斜角度為10°，當(dāng)篩板內(nèi)部需要清洗時刻把篩板邊緣連接處的螺栓打開，對其進(jìn)行清洗和更換，這樣便可實(shí)現(xiàn)機(jī)器的可維護(hù)性和零件的可更換性。在整個干燥機(jī)中，由于機(jī)器不停地連續(xù)工作，振動較強(qiáng)會對篩板造成極大的損害，故此振動篩板應(yīng)該經(jīng)常清洗維護(hù)。

3 法蘭設(shè)計

法蘭在該設(shè)備中主要起到固定篩板的作用，故對其結(jié)構(gòu)和加工方面沒有過高的要求，本法蘭采用螺栓和筒體相連接，滿足了可拆卸性和易更換性。

3.1 法蘭工作原理

法蘭連接結(jié)構(gòu)是機(jī)械設(shè)備中的重要部件，是一種可以拆卸的密封結(jié)構(gòu)，包括螺栓、法蘭、墊片以及被連接的兩部分殼體（如圖所示形成螺栓——法蘭———墊片的連接系統(tǒng)）。它具有較好的密封性，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，能夠承受較高的壓力，而且機(jī)械強(qiáng)度較高，可以多次拆裝，在機(jī)械工程上廣泛地被應(yīng)用。示意圖如圖2所示。

3.2 法蘭的密封面形式

對于法蘭的選擇一般都用標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以降低成本，工程上常采用的法蘭結(jié)構(gòu)形式為：平焊法蘭及對焊法蘭；但是不管選用哪種法蘭都要注意其密封形式的選擇，以便滿足工作要求。法蘭主要的3種密封形式，其特點(diǎn)和應(yīng)用場合應(yīng)根據(jù)具體情況選擇如下：

（1）平行面密封面

由于密封面中間有高于兩肩的特點(diǎn)，這樣的特征簡單而且有利于加工，對后續(xù)的處理，如防腐等都有很好的效果，但當(dāng)與螺栓配合旋緊后會出現(xiàn)輔助材質(zhì)，如墊圈等向外擴(kuò)張，使密封效果減弱，對氣體、液體的密封性不好。適用于要求不高的密封場合。其結(jié)果如圖3所示。

（2）凹凸型密封面

凹凸面配合可以彌補(bǔ)凸面壓緊時所產(chǎn)生的密封不嚴(yán)等情況，而且在凹凸面配合中，墊圈在受壓時會受到外沿的阻擋而不能移動，墊圈不會擠出來，這種密封面面的密封性能優(yōu)于平面密封面，一般用于中壓、低毒的場合。其密封面結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3 榫槽型密封面

榫槽型密封面的密封效果較好，這是因?yàn)殚尽⒉勖媾浜蠒r，其接觸面會逐漸收縮，使密閉空間收縮變小，從而實(shí)現(xiàn)密封。其形成的密封面采用的墊圈其由金屬進(jìn)行包裹，或者墊圈被金屬纏繞，墊圈寬度一般為12mm～25mm。由于其具有良好的密封性，對氣體、液體的密封效果都很好，所以用于對密封要求較嚴(yán)格的場合。其注意事項(xiàng)就是此種形式密封容易破壞凸面，不利于運(yùn)輸和裝拆。榫槽型密封面的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于振動干燥機(jī)的工作介質(zhì)為熱空氣，其工作壓力接近于常壓，因此對于其法蘭的密封形式采用平面密封即可。對于所選擇管制法蘭的尺寸也可選擇如下標(biāo)準(zhǔn)，如圖6所示。

4 振動支架的設(shè)計

在振動干燥機(jī)中振動支架用來支承振動篩板，并且經(jīng)過振動支架傳遞振動電機(jī)所傳遞的，振動頻率使振動篩板振動工作。振動支架要有足夠的強(qiáng)度和剛度。機(jī)構(gòu)要合理，振動篩板的尺寸為1899mm×500mm，振動支架也要配套設(shè)計，振動支架和振動篩板的連接采用彈簧支承部件和4個M12的帶彈性墊圈的螺栓連接，振動支架的部件圖如圖7和圖8所示。

5 對于振動支架上軸承的選擇

本干燥機(jī)所用軸承選用型號為2007110的圓錐滾子軸承，安裝方式選用雙列安裝法，潤滑方式采用脂潤滑。軸承各參數(shù)見表1。

6 彈簧類型的選擇

（1）螺旋彈簧中應(yīng)用最為廣泛的是截面圓柱形壓縮彈簧、圓截面圓柱形拉伸彈簧和圓截面圓柱形扭轉(zhuǎn)彈簧3種。彈簧的制作有冷卷和熱卷兩種，根據(jù)具體情況技能型選擇。根據(jù)設(shè)備的重量、所受的應(yīng)力等工藝要求，本次用于緩沖減震振動篩板的減振彈簧，根據(jù)機(jī)械設(shè)計實(shí)用手冊表7-1-1GB1239.6—92，選用熱卷壓縮彈簧RY1型彈簧。

（2） 彈簧尺寸的確定。根據(jù)設(shè)備的外形尺寸，由GB1358—93確定減振彈簧上側(cè)的彈簧如圖9所示。

7 螺栓墊片的選擇

墊圈按用途分為：一般襯墊用的，防止松動用的和特殊用途的。由于振動干燥機(jī)振動很強(qiáng)，故選用彈性墊圈防止松動，如圖10所示。

結(jié)語

振動篩的設(shè)計雖煩瑣，但其結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)構(gòu)運(yùn)行容易操作，部件選擇標(biāo)準(zhǔn)化，因此成本較低，在組裝使用過程中試用場合較廣泛。同時該設(shè)備技術(shù)含量并不高，易于學(xué)習(xí)掌握，適合中小企業(yè)及個人生產(chǎn)使用。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于具體場合對物料用量的需要不同，其參數(shù)會明顯變化，這就要根據(jù)實(shí)際自行調(diào)整設(shè)計參數(shù)以適應(yīng)生產(chǎn)場合，同時還要考慮設(shè)備的潤滑與保養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]國家醫(yī)藥官管理局上海醫(yī)藥設(shè)計院編.化工工藝設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1991.

[2]李鳳華.化工原理[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2004.

[3]黃茂林.機(jī)械原理[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2002.

[4]濮良貴.機(jī)械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2001.

[5]宋京云等.機(jī)械基礎(chǔ)[M].北京：中國電力出版社，2005.

[6]《機(jī)械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組編.機(jī)械設(shè)計手冊，上、中、下冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987.endprint