作者： 淮南矿业学院 张恩广
摘 要
本文对振动筛通过共振区的异常振动、自定中心的破坏、悬吊式振动筛的横向摆振以及筛子维修后的异常振动进行了分析，并指出产生异常振动的原因和预防措施。
振动筛由于利用振动原理工作。不仅可以提高筛分能力和筛分效率，而且可以有效地进行脱水，因而广泛地应用于选煤厂、筛选厂，以及其它使用筛分机的部门。但是在振动筛的安装、调节和使用中，因对其工作原理缺少必要的了解和注意，致使振动筛出现一些不正常一的振动，不仅大大影响其处理能力和筛分效率，也使振动筛不能正常工作，甚至损坏。为此，下面将振动筛的异常振动作一分析，从理论上找出产生原因，提出克服和预防办法，以供生产使用部门参考。
振动筛的异常振动主要有以下几方面：
一、通过共振区的异常振动
根据振动理论可知，在不同阻尼的情况下，筛箱振幅A与筛箱振动角频率ω间的关系如图l所示。目前选煤厂常用的振动筛如DD型或Z S型等圆振动筛和直线振动筛都是远离共振工作制度的振动筛，其工作制度的特点是振动筛的工作转数n1，远大于其共振数n。(即n1>>n。)或筛箱工作时振动角频率ω1大于筛子的固有角频率ω。(即ω1>>ω。)。当筛子起动和停车时，筛子的转数
都要通过共振区，使振幅突然增加很多。这种情况在筛子启动时，因通过共振区的时间短，所以影响的程度不大；但停车时经过共振区的时间较长，因而影响就大。振幅的增大和时间及阻尼有关，根据振动理论，当无阻尼时，在共振区的振幅为；
A。=q/2ω。t cos(ω。t-π/2)
式中，q=Q0/M，Q0表示激振力幅值，M表示参振质量
(筛体和筛上物料粘着质量)。
当有阻尼时，振幅为。
式中：m-激振器不平衡重质量；M-筛箱等参振质量，
R一激振器不平衡重的回转半径，D一阻尼率。
其它符号同前。
由上述公式可知，在共振区振幅随时间的增加而增加，且其最大振幅和阻尼有关，阻尼大，振幅小。因此，为了减小通过共振区的振幅，一般可采用电动机反接制动(使停车时很快通过共振区)和阻尼减振器制动(增大阻尼)。一般振动筛多安装有阻尼减振器，如果停车时筛子振动异常，那么阻尼器没有调整好则可能是其主要原因。
阻尼减振器(见图2)由耐磨橡胶块1、弹簧2、压盖3、调整螺钉4及限位套筒5等组成。预压的弹簧通过橡胶块在水平方向对筛
箱6的两侧面进行压紧。筛子在正常工作状态时，橡胶块与套筒问有一定间隙。若调节不当，不仅不能减小振幅，还可能由于筛箱两侧压力不等而产生横向振动。
二、自定中心的破坏
在选煤厂和选矿厂使用的圆振动筛，如DD型和DZ型(煤用)、SZZ型(矿用)都是自定中心式振动筛，这种筛子工作时，其筛箱皮带轮的中心轴线在空间的几何位置固定不动，这样当筛箱振动时，就可避免两个传动皮带轮的中心距时大时小，而造成皮带磨损、打滑和频率变化以及给筛分效果带来的不利影响。
为了保证筛子自定中心，对选煤厂常用的皮带轮偏心式的自定中心振动筛，必须满足以下三个条件：
l、激振力与筛箱等参振质量的惯性力要大小相等。即：
m Rω2=MAω2
2、激振力方向与筛箱等的振动方向相反。对于远离共振的工作制度的筛子，这个条件是可以实现的。
3、皮带轮轴孔偏心距r等于振幅A。此条件可由结构上满足。 由上述条件可得自定中心时，
A=m/M R或A=-G0/G R
式中，G0--激振器不平衡重的重量；G--参振的重量。
负号表示激振力与振动方向相反。
因而自定中心的破坏有以下几方面：
1、筛予起动和停车时
由于：①振幅的变化，特别是在通过共振区时振幅不等于皮带轮的偏心距，即A/≠r。②在低频区(即在共振区以前)时，激振力方向不和筛箱运动相反。因而皮带轮中心线是动的。
2、当给料量变化时
给料量变化，参振质量M发生变化，振幅A将受影晌，设原参振重量(筛箱及给料重)为G，给料变化后参振重量为G，因原
振幅为；A=G0/G R
改变后的振幅则为：A1，=G0/G，R
振幅改变量：
ρ1=A1，-A=G0/G，R-G0/G R
=(1/K1-1)G0/G R
=(1/K1-1)A
式中，K1=G，／G--参振重量增大的倍数
若K1=1，ρ1=O，皮带轮中心不动；
K1>l，ρ1<0，筛箱振幅将减少ρ1
K1<1，ρ1>O，筛箱振幅将增加ρ1。
除特殊情况外，一般给料量有少许波动时K1值接近于1，故p。故ρ1值很小，对皮带传动的影响不大。
3、不平衡重量G。调节不当时
自定中心振动筛的不平衡重量G。要适当选择。如果G。过小，参振总重量不变，振幅将比皮带轮偏心距小，即A’
因为，A2’=RG0’ 所以，A2’=G0’/G R
振幅改变量：
ρ2=A2’-A=G0’/G R-G0/G R
=(K2-1)G0/G R=(K2-1)A
式中，K2=G0’/G0 --不平衡重量增大的倍数。
由此可知：
若K2=1， ρ2=0，皮带轮中心不动，
K2>1， ρ2>0，筛箱振幅变大；
’ K2<1， ρ2
因为，A2 ’=A+ρ2=(K2-1)A+A=K2A
所以，A2 ’/A=K2=G0’/G0
故知G。’大于G。几倍，则筛箱振幅A2’也大于A几倍。
同样，如果不平衡重量变化不大，皮带轮中心线仅作直径很小的圆运动，其对筛子的影响很小。
4、仅调节振幅A，而无相应地改变皮带轮轴孔偏心距r的措施，则自定中、心也将遭到破坏。
例如，国产煤用DD型和ZD型振动筛的振幅，分别为2.5—3.5mm，及3--4mm。如果为了工艺需要改变振幅A时，而偏心距r只一个值，因此：A≠r。
以上四种情况中除起动和停车是短暂的以外，其它三种情况都给筛子带来一些不利的影响。为此，必须：
①控制给料量，要使给料均匀适量;
②正确凋节不平衡重量；
③对需要量调节振幅A的情况，应有像矿用ΓΥΠ型振动筛那样的相应改变偏心距r的结构；
④采用新的传动机构，例如象煤用YK3.O×5.25圆振动筛那样，使大皮带轮轴通过固定轴承，因而轮轴中心线位置不变。而轮轴与筛箱激振器不平衡重的传动轴间采用挠性联轴节。这样，筛子的振动就不会影响皮带传动了。
三、悬吊式振动筛的横向振动
在悬吊式振动筛中，筛箱3通常用钢绳2和弹簧1悬吊在结构架上或楼板上(见图3)。这些悬吊钢绳在一定条件下会产生较大的横向振动。这种振动除增加无用能量的消耗并使钢绳早期损坏外，更重要的是使筛子不能正常工作。
筛子上每个钢绳的横向振动并不都一样，例如给料端的钢绳横向振动较小，而排料端则有较大的横向振动，并且在排料端两侧钢绳的横向振动的振幅也不同。
产生这种横向振动的原因是：钢绳也是弹性体。由于其纵向刚度远大于其横向刚度，所以在振动中，钢绳的纵向振动与横向振动相比甚小，可略而不计。钢绳作为一个弹性体，在作横向振动时，其有频率ω。有无限多个，即：
式中，1—钢绳长度；T—钢绳拉力的纵向分力；u—钢绳单位长度上的质量。
当激振频率ω接近固有频率ω。时，钢绳将会出现共振，其横向振动的振幅将显著增大。
为了避免钢绳出现较大的横向振动，可采取以下措施：
1、应使用振动筛的激振频率ω与钢绳的固有频率ω。间具有一定差值。通常应取：
ω>1.4ω。或 ω<0.7ω。
2、改变钢绳1以改变钢绳的固有频率ω。。
3、采取现钢绳上加重锤的办法。根据振动筛重量的大小，在钢绳上夹加不同重量的重锤，重量一般为2—10kg，重锤的位置一般偏于钢绳的上方，其高度视具体情况而定。当发生横向摆振时，可以调节重锤在钢绳上的位置，借此来改变钢绳的固有频率。
四、筛子维修后的异常振动
振动筛是在一定的工作制度下进行工作的，这个工作制度与它的动力学因素(参振质量M及弹簧刚度K)有关。在实际工作中，往往由于部件的损坏而更换了不同重量的零部件，有时将双层筛面的某层筛面去掉作单层筛使用，以及当筛箱有裂纹或是为了加强筛箱而焊了钢板，致使参振质量M发生变化。另外，由于个别弹簧的损坏或是更换了刚度不同的弹簧，致使弹簧刚度K发生变化。所有这
些都破坏了规定的工作制度，因而筛子的固有频率改变，筛箱的重心偏移，使筛子产生异常振动。
对筛分机这样一种振动系统，其固有频率为：
若激振器不平衡重的质量m不变，则当M或K改变时，ω。也改变，这将影响振动筛工作频率ω1所处的区域。如图4所示，若K
增大或M减小时，系统的固有频率由ω。’增大至ω。’’，因而振动曲线1改为曲线2。这样一来，根据工艺要求确定的工作频率ω1就可能由原来的处于远离共振区变为处于接近共振区，这时振幅由A’增大至A’’，形成异常振动。反之。若K减小或M增大，ω。将减小。这时振动曲线向左移，ω1仍处于远离共振区，对振幅的影响不大。但从公式A=mR／M看，仅增大M，A要减小，如果A低于要求值较多，也是不正常的。
筛子工作时，要求激振力通过筛箱重心并且要求隔振弹簧的刚度矩为零。若筛箱的重心移动或各组弹簧刚度不一致，筛箱将产生绕重心的摇摆振动，摇摆振动的大小与重心的位置及隔振弹簧的位置有关。因此在筛子维修时应注意保持原设计对参振质量M、弹簧刚度K的要求。对于不得不改变M和K的情况，也需要通过计算使ω。基本不变和激振力通过筛箱重心。
参考文献
[1] 张恩广、贾长龄，《选煤机械》，1988年
[2] 闻邦椿、刘凤翘， 《振动机械的理论及应用》，1982年
[3]王峰， “振动筛起动和停车过程中的减振问题”， 《矿山机械》，1976年，第4期
[4] 清华大学工程力学系， 《机械振动》，1980年
选自（选矿机械）1989（3）
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