林 杭
中国石化达州天然气净化有限公司天然气净化厂 四川 达州 636150
摘要：分离设备故障率高，机械部件磨损严重，振动筛筛板网损坏过快，电气接线电缆摆幅过大易折断，电控箱过热等问题，均严重影响分离设备的安全生产。基于此，文章分析了偏心式振动筛工作过程常见故障，提出了应对措施，并进行了优化，以提高设备筛分效率，仅供参考。
关键词：偏心式振动筛；筛板网；故障分析；优化措施
引言
振动筛是通过振动来完成筛分工作的常见机械，其中惯性振动筛即是依靠偏心质块旋转时产生的惯性力来作为系统的激振力。运动轨迹为圆或椭圆的圆振动筛最为常见。在常规圆振动筛的工作过程中，安装偏心块的转轴及轴承会承受极大的循环应力，因此易发生疲劳破坏。而轴承作为需要定制的关键零件一旦出现问题只能停工，且维修成本极高。
1机械偏心式振动筛原理与构成
机械偏心式振动筛的主要工作任务是通过偏心凸轮轴的振动将颗粒状物料进行筛分，使颗粒状物料按照颗粒状材料的体积大小进行等级配分，形成不同的个体规格，进入到对应的分料筒，最后分配到对应的下一道工位。机械偏心式振动筛工作原理是利用偏心凸轮轴产生的周期振动力，促使颗粒状物料在振动筛板网上不断跳动、不断落下的同时，在筛板网倾角的作用下不断向前运动，不同直径的颗粒状物料通过对应的孔径筛板网，进入下一道工序。超大直径的颗粒状物料通过溢料口被分离出筛分设备。机械偏心式振动筛主要由电动机、偏心装置、筛板网、溢料装置组成。偏心装置主要由偏心凸轮轴和三相交流式电动机组成，筛板主要由直线式振动横梁、侧挡板、分料筛网、分料板等组成。筛板装置采用高强度钢板，不采用强度较低的铝合金板进行分筛。
2动力学分析
动力学是研究物体的运动和作用力之间的关系。机构的动力学研究包括机构的惯性力计算、受力分析、动力学模型的建立等。其中，动力学模型的建立是动力学问题中一个最重要最基础的方面。并联机构是一个存在非线性和耦合关系的复杂系统。拉格朗日方法基于系统能量来描述动力学。本文采用基于运动影响系数的拉格朗日方法，它以最简单的形式求的非常复杂的系统动力学方程，具有显式结构。
3机械偏心式振动筛工作过程故障
3.1机械偏心式振动筛板网损坏过快
振动筛板网损坏的原因主要包括颗粒状物料堆积、筛板网与振动筛框贴合不紧、筛板网质量差。当偏心式振动筛振幅过小，颗粒状物料会很难被筛分出来，导致大小颗粒物料不能克服本身的粘着力，最终导致筛板网上的物料堆积而损坏板筛网。筛板网与振动筛框贴合不紧，使支撑筛板网的橡胶垫圈磨损过快，偏心凸轮轴磨损严重与开裂，筛分效果差。筛板网分为上筛分层和下受力层，两层紧密贴合，才能达到如期的筛分效果。可通过增大机械偏心式振动筛的振幅，避免颗粒状物料的堆积；筛板网与振动筛框贴合预紧力不足，可通过改变振动筛的振动力，同时在平衡块位置增加锁紧偏心块。若是固定螺栓预紧力不足，采用高强度螺栓和螺母，使用扭力扳手拧紧固定螺栓。
3.2偏心凸轮轴磨损严重与开裂
振动筛偏心凸轮轴在长期工作下会产生磨损严重与疲劳开裂现象。由于传送带在工作过程中张紧力过大，偏心凸轮轴在交变应力的作用下会发生磨损严重与疲劳失效。经过对现场工作情况观察，机械偏心式振动筛常常在颗粒状物料堆积的情况下进行启动，起动力矩较大，传动带张紧力增大，导致偏心凸轮轴的受力增大，长期工作下造成偏心凸轮轴的严重磨损与疲劳失效。导致偏心凸轮轴磨损严重与开裂的原因主要有以下两点：1）偏心凸轮轴原材料不合格。偏心凸轮轴常采用45#钢材锻造而成，因锻造工艺本身存在缺陷，导致锻件质量差，材料内部组结构不均匀，容易造成锻造缺陷。2）偏心凸轮轴加工工艺不合理。
偏心凸轮轴由多个阶梯轴构成，阶梯过渡处必须采用圆角处理，若不采用圆角处理或圆角处理不到位，工作过程中易产生应力集中，在周期振动力的作用下易发生疲劳失效而开裂。可通过采用40Cr作为偏心凸轮轴的制造材料，同时保证零件的机械加工质量。确保在没有颗粒状物料堆积的情况下起动机械偏心式振动筛，合理调整传动带的张紧力，在满足工作需求的情况下，尽量使用较小的张紧力，减轻对偏心凸轮轴的拉力。加强筛分设备的日常维护与保养，发现异常及时处理，避免偏心凸轮轴磨损严重与开裂情况的发生。
4机械偏心式振动筛部件优化
4.1故障诊断机理
振动筛在工作过程中,横梁断裂、侧板开裂、筛网破损等故障出现以后,一般最直接的表现在振幅、频率及噪声的变化。振动筛一般处于恶劣的环境工作,周围的噪声较大,因此噪声的变化,有时候很难观察到,而振幅、频率的变化可以通过设备监测得到;振动筛激振器在正常工作过程中,其内部润滑油将维持在一个相对稳定的限值内,当故障产生时,由于齿轮间摩擦增加或轴承自身旋转阻力增加,均会导致运动部件温升,这些额外产生的热量直接导致润滑油温升,为此监测激振器齿轮箱油温可以作为检测对象,同时电机的运行负荷在上述故障作用下会产生波动,为此,拟对上述参数进行在线监测。
4.2强化安装轴的疲劳强度
要使振动筛振动电机安装轴的抗疲劳强度得到提升，需要将宽度1．8米改为2米，同时对安装轴的材质进行改善，将棒料改为厚壁钢管，通过调质热处理，安装轴的表面使用滚压强化加工。要使振动电机激振力以及交变应力矩对安装轴受载的影响降低，可以将两台电机安装在一起，使其在相同特质的安装板上。除此之外，在保证振动筛工艺效果得到满足的情况下，要科学的选择震荡电机，并对激振力以及振动频率等参数进行科学的确定。
4.3增加筛体横向抗弯曲刚度
增加筛体横向抗弯曲刚度结构，筛体上部、下部增加横向槽型钢件，在筛体底部设置筛体两侧的耳板，每块耳板通过4条加强筋板与筛体牢固连接。
4.4带动振动筛进行振动
为了减少金属转动所产生的热变形对机械偏心式振动筛运动所带来的影响，可以采用两种热变形量不同的材料，进行混合制造偏心凸轮轴，同时在偏心凸轮轴外表面镀上散热性能好的涂层。为了得到最大振幅，要计算偏心凸轮轴的受力程度，不同部位的振动，受力程度有着明显的区别，选用的制造材料也不同。采用双偏心凸轮轴能够缩短凸轮轴的运动周期，加大振动频率，提高振动筛的生产效率。为了避免颗粒状物料的粉尘污染，需要在机械偏心式振动筛上增加粉尘过滤器，有效吸收振动筛运动时所产生的粉尘等有害物质。
结语
振动筛故障早期诊断及维护系统可以对振动筛运行工况中的各种技术参数进行实时在线监测,从而有利于未来绿色智慧矿山的发展。但存在的问题是由于需要各种传感器放置于筛机上,且放置过少会影响测试结果,在振动筛的振动过程中由于测试数据线较多,不利于现场的管理,因此今后研究采用无线测试技术,以完善振动筛故障早期诊断及维护系统目前存在的不足,是该技术未来发展的重要方向。
参考文献
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