影響大型振動(dòng)篩可靠性的制造工藝因素分析

楊秀秀

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山063012；2.天地(唐山)礦業(yè)科技有限公司，河北 唐山063012； 3.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山063012)

隨著選煤廠不斷向大型化發(fā)展[1-3]，大型振動(dòng)篩成為提高煤炭清潔高效利用水平的關(guān)鍵篩分設(shè)備，在選煤廠得到廣泛應(yīng)用。針對(duì)國(guó)產(chǎn)大型振動(dòng)篩早期失效、可靠性差的問(wèn)題，以往在振動(dòng)原理、篩分理論和結(jié)構(gòu)組成方面做了大量研究[4-6]，而關(guān)于制造工藝方面的研究較少。對(duì)比進(jìn)口原裝設(shè)備和國(guó)產(chǎn)設(shè)備的可靠性發(fā)現(xiàn)，制造過(guò)程對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量具有重要作用，大型振動(dòng)篩也不例外。事實(shí)證明，單純從產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面考慮，并不能完全解決大型振動(dòng)篩的可靠性問(wèn)題。一般認(rèn)為可靠性較高的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)作用占七成，制造作用僅占三成；對(duì)于大型振動(dòng)篩而言，制造作用至少占五成。我國(guó)采用日本“神戶制鋼”技術(shù)制造的大型振動(dòng)篩可靠性僅為原裝產(chǎn)品的20%，這很好地說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題[7]。因此，通過(guò)完善大型振動(dòng)篩的制造工藝來(lái)提高設(shè)備可靠性很有必要。

1 大型振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)

常見(jiàn)的大型振動(dòng)篩(一般指篩面面積不小于20 m2的振動(dòng)篩)包括直線篩、香蕉篩、高頻篩、圓振動(dòng)篩等，這些振動(dòng)篩一般主要由篩箱、篩面、振動(dòng)器、傳動(dòng)裝置、隔振裝置等組成。在振動(dòng)器激振作用下，篩箱和篩面產(chǎn)生圓形、橢圓形或直線振動(dòng)，使物料松散并在篩面作拋起、下落等規(guī)律性運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)物料的分級(jí)、脫水、脫介等目的。大型振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 零部件加工

2.1 側(cè)板的加工

側(cè)板面積較大，形狀不規(guī)則，根據(jù)振動(dòng)受力要求，主側(cè)板不允許拼接，而要采用整張鋼板下料。采用傳統(tǒng)火焰切割機(jī)下料時(shí)，鋼板因受熱而變形，進(jìn)而影響側(cè)板的形位公差和尺寸公差，并因切口粗糙度大而影響外觀。采用數(shù)控等離子切割機(jī)整板下料就能避免這個(gè)問(wèn)題，且下料前可以通過(guò)整形措施調(diào)平鋼板，能夠防止鋼板存在較多缺陷，下料效果較好。

1—側(cè)板 ； 2—橫梁；3—驅(qū)動(dòng)梁；4—加強(qiáng)梁；5—激振器

為了保證側(cè)板的對(duì)稱性，可以將側(cè)板、與側(cè)板連接的加強(qiáng)板和加強(qiáng)角鋼疊放對(duì)齊后點(diǎn)焊。傳統(tǒng)工藝采用人工劃出所有孔，由于存在人為因素的影響，劃線精度難以保證。而采用平面數(shù)控鉆可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾，同時(shí)鉆出各件的所有孔，工作效率和操作精度大大提高。針對(duì)采用夾板式激振器的側(cè)板，還需要通過(guò)鏜床加工出軸承座的安裝孔，再將側(cè)板拆解，打磨焊點(diǎn)。

2.2 橫梁的加工

篩梁是連接在兩側(cè)板之間的部件，數(shù)量較多，通常大型振動(dòng)篩的篩梁長(zhǎng)度在3.60 m以上。一般大型振動(dòng)篩的篩梁包括驅(qū)動(dòng)梁、橫梁和加強(qiáng)梁等，其中驅(qū)動(dòng)梁是承載箱式激振器的主體，焊接制作相對(duì)復(fù)雜；橫梁和加強(qiáng)梁具有連接、承載篩板的作用，是比較容易發(fā)生斷裂和損壞等故障的關(guān)鍵部件，其制造質(zhì)量直接影響振動(dòng)篩的使用壽命[8]。要提高大型振動(dòng)篩的可靠性，無(wú)論是焊接方面還是機(jī)加工方面，都要保證篩梁質(zhì)量，包括形位公差和尺寸公差，且焊后要做探傷檢測(cè)[9]。

下面以目前大型振動(dòng)篩橫梁中最常見(jiàn)的方梁(圖2)為例，說(shuō)明橫梁加工中需要注意的問(wèn)題。方梁鋼管采用方管鋸床下料，兩端的焊接法蘭采用數(shù)控等離子切割機(jī)下料，并用數(shù)控鉆床鉆孔。采用專用焊接夾具固定法蘭和方管后，通過(guò)CO2氣體保護(hù)焊一次性焊接成型，然后清渣并進(jìn)行去應(yīng)力退火，消除焊接應(yīng)力[10]。為了提高方梁的加工精度，采用相同基準(zhǔn)一次性裝卡，并用對(duì)頭鏜床同時(shí)加工兩端面和兩端面上的孔。值得注意的是，在校核基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)以方梁方管的中心為基準(zhǔn)，而不是以任何一個(gè)端面法蘭為基準(zhǔn)，此時(shí)方梁的形位公差能得到較好地保證。另外，由于橫梁位于篩面下側(cè)，使用壽命受腐蝕、磨損影響較大，故裝配前需要噴涂聚脲涂料進(jìn)行防腐耐磨處理，裝配后需要給篩面下側(cè)連接側(cè)板部位二次噴涂聚脲涂料，這樣可以有效提高方梁的使用壽命，進(jìn)而提高振動(dòng)篩的可靠性。

1—方管；2—法蘭

2.3 激振器的加工

根據(jù)激振方式的不同，大型振動(dòng)篩的激振器分為箱式激振器和夾板式激振器。目前，采用箱式激振器的大型振動(dòng)篩居多。

(1)箱式激振器。箱式激振器的主要部件為箱體和齒輪，國(guó)內(nèi)箱體鑄造水平參差不齊，有些鑄造廠采用樹(shù)酯砂鑄造成型工藝，能夠造出符合要求的精鑄箱體，且鑄件加工量明顯減小，外觀質(zhì)量顯著提高。箱體采用臥式鏜銑加工中心進(jìn)行一體化加工，可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾全部加工成型，且能夠保證加工精度。如果沒(méi)有此類設(shè)備，可以采用坐標(biāo)鏜床輔以劃線方式來(lái)加工，這樣基本可以保證箱體的加工質(zhì)量。在加工齒輪時(shí)要注意齒部的高頻淬火對(duì)內(nèi)孔公差的影響，必要時(shí)可以采用磨削工藝處理，以保證加工精度。

(2)夾板式激振器。夾板式激振器的主要部件包括軸承座、軸和偏心塊等，一般根據(jù)過(guò)渡配合確定軸承座的內(nèi)孔公差范圍，超差容易引起軸承溫度偏高或軸承“耍圈”等故障，進(jìn)而影響振動(dòng)篩的可靠性。如果出現(xiàn)超差問(wèn)題，可以采用刷鍍和磨削等措施進(jìn)行補(bǔ)救。通常對(duì)偏心塊的外形要求不高，可以采用插床加工；對(duì)于其內(nèi)孔鍵槽，可以通過(guò)線切割來(lái)提高加工質(zhì)量；加工順序是先鍵槽后外形，加工外形時(shí)以鍵槽作為基準(zhǔn)，可以提高偏心塊的最終質(zhì)量。

3 篩箱裝配

3.1 傳統(tǒng)整機(jī)裝配

整機(jī)裝配就是將加工合格的零部件和采購(gòu)的合格標(biāo)準(zhǔn)件組裝起來(lái)的過(guò)程[11]。研究發(fā)現(xiàn)：即使在所有零部件都合格的情況下，裝配過(guò)程的差異對(duì)整機(jī)的可靠性影響也非常大，如果裝配不當(dāng)，則易使設(shè)備出現(xiàn)擺動(dòng)、噪聲、溫度異常等現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)螺栓被剪切損壞的現(xiàn)象。

采用傳統(tǒng)裝配工藝裝配篩體時(shí)，先將側(cè)板與內(nèi)外加強(qiáng)板、加強(qiáng)角鋼裝配在一起，裝配前需要通過(guò)打磨去除毛刺，決不允許各接觸面之間存在雜物。具體做法是：先將一側(cè)的側(cè)板水平放置，垂直組裝橫梁、加強(qiáng)梁和出入料梁，再與另一側(cè)的側(cè)板、支撐頭等組裝，從而形成篩箱框架。組裝橫梁時(shí)要檢測(cè)任意兩個(gè)橫梁之間的對(duì)角線，如果差值過(guò)大，則需要及時(shí)調(diào)整各橫梁順序。另外，螺栓不要緊固，待后期緊固。

將篩箱平放在振動(dòng)平臺(tái)上，采用同等高度的四個(gè)支座支撐安裝有支撐頭的橫梁兩端，使兩個(gè)側(cè)板自然下垂，且下沿在同一水平面上。以側(cè)板加工后的螺栓孔為基準(zhǔn)，測(cè)量篩箱的對(duì)角線尺寸，并將誤差控制在2 mm以內(nèi)，調(diào)整合格后緊固螺栓。在緊固螺栓的過(guò)程中，必須從篩箱中間向兩頭操作，在兩側(cè)側(cè)板中部的螺栓緊固完后再緊固側(cè)板兩頭的螺栓，以避免造成累計(jì)誤差[11]。

接下來(lái)需要鋪裝篩板，并用壓篩木將篩面壓緊。激振器可與篩箱并行裝配，在裝配夾板式激振器時(shí)，軸承外圈與內(nèi)套要按照標(biāo)記配對(duì)使用，同時(shí)軸承壓蓋與軸承的軸向間隙要符合要求。安裝偏心塊之前要對(duì)其分別稱重，再根據(jù)質(zhì)量情況配對(duì)使用，確保兩側(cè)激振力一致。在組裝好激振器后，采用水平儀找平基礎(chǔ)，再將剛度一致的支撐彈簧安裝在對(duì)稱位置，以保證上下支座與彈簧接觸面平行。最后，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)等部件與篩體連接起來(lái)，此時(shí)就完成了整機(jī)裝配。

3.2 專用工裝裝配

除傳統(tǒng)裝配方式外，振動(dòng)篩組裝專用工裝也得到了應(yīng)用，其能提高裝配效率和裝配精度。具體步驟為：通過(guò)螺栓將側(cè)板固定在專用工裝上，按照順序組裝側(cè)板與中間篩梁，在連接側(cè)板和篩梁的過(guò)程中，采用一定數(shù)量的鉸制孔螺栓進(jìn)行限位，這樣不但可以保證各個(gè)部件之間的位置度，而且后期不需要調(diào)整，最重要的是能夠保證整個(gè)篩框位置度和對(duì)角線誤差在要求的范圍內(nèi)。在篩框組裝完成后需要進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)振幅、噪聲、溫升等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在各個(gè)指標(biāo)合格后方能投入使用[12]。

4 結(jié)語(yǔ)

提高大型振動(dòng)篩的可靠性是廣大振動(dòng)篩研究者的共同目標(biāo)，這要從設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)等方面進(jìn)行系統(tǒng)、深入地研究，尤其是以往研究較少的制造工藝因素，對(duì)大型振動(dòng)篩的可靠性影響不可忽視。先進(jìn)的制造工藝是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，提高經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)保證，只有提高制造工藝水平，才能使國(guó)產(chǎn)大型振動(dòng)篩更好地適應(yīng)國(guó)內(nèi)外的激烈競(jìng)爭(zhēng)，并擁有良好的市場(chǎng)口碑。