一种超静定模块化主梁振幅可调低频振动弛张筛

摘要

一种超静定模块化主梁振幅可调低频振动弛张筛，包括筛体、弹簧支撑座、减震弹簧、电机、支架，由管梁和固定板组成的超静定激振主梁，筛体上设有浮动筛框，筛体和浮动筛框上设有弹性筛面，浮动筛框通过橡胶铰链悬挂安装于筛体的下部，浮动筛框在物料的作用下可使聚氨酯弹性筛面上下摆动，加快物料运行速度，避免载荷集中；聚氨酯弹性筛面由多个矩形筛板连成，每块筛板的两端分别安装在筛体的固定横梁和浮动筛框的浮动横梁上。浮动筛框与筛体之间使用橡胶铰链悬挂连接，两者之间安装有振幅调节弹簧。激振器布置在侧板及超静定主梁内部。其结构紧凑，可靠性高，便于调节弛张筛运动形式及工作振幅，最适用于选煤厂潮湿细粒煤炭的干法深度筛分。

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动式弛张筛，尤其是一种适用于煤炭筛分的超静定模块化主梁振幅可调低频振动弛张筛，属于选煤机械技术领域。

背景技术

筛分是煤炭加工的重要环节。振动筛作为煤炭筛分设备在选煤厂中获得了广泛应用。随着原煤综采自动化技术的应用，原煤破碎程度提高，加之水力采煤、井下喷水防尘等措施的应用，导致原煤中细粒级组分和水分含量增加，往往导致细粒煤粘结成团，糊堵筛面。对这类潮湿细粒煤炭，普通振动筛筛分效率低，难以进行有效的深度干法筛分。

振动式弛张筛是一种处理潮湿细粒煤的新型筛分设备，相比普通振动筛，振动弛张筛由筛体和浮动筛框组成，两者之间柔性连接。筛体在激振器作用下往复振动，形成主振动，根据动力学亚共振原理，浮动筛框与筛体之间存在相对振动，形成附加运动。其筛面采用聚氨酯弹性材料制成，筛面两端分别固定在筛体和浮动筛框上，在两者相对振动的作用下，筛面松弛-张紧，形成周期性的弛张运动，由此获得较高的抛掷加速度以及较大的筛孔变形量，防止物料堆积、粘附。

目前在振动式弛张筛设计领域，按运动形式不同大致上可分为圆振动弛张筛和直线振动弛张筛。申请号为2014108478863、2013200375643的专利文献公开了一种单层弛张筛型筛分设备，申请号为2014108550974、2014208681285的专利文献公开了一种多层弛张筛型筛分设备，这些专利文献公开的结构均与圆振动筛相似，其共同特点是采用单个偏心块激振器驱动，激振器穿过侧板固定，激振力直接作用在侧板上；筛体作类圆振动，浮动筛框与筛体采用剪切橡胶弹簧连接，相对筛体作往复平动。从筛分工艺角度来看，圆运动的处理量大大，结构简单，但对物料在筛面上输送、分层效果差，安装时需要一定的倾角，占用空间过多。橡胶剪切弹簧在长时间承受往复剪切力的作用后橡胶容易撕裂。同时，剪切力的作用使得橡胶发热，从而导致橡胶发硬变脆，失效，降低了振动弛张筛的可靠性。此外，这类振动弛张筛要实现低频（《600r/min）大振幅时，需要降低橡胶剪切弹簧的刚度，而这又会限制浮动筛框承载能力，因此受橡胶剪切弹簧的刚度和浮动筛框承载能力的相互制约，往往工作在较高频率，而传统的曲柄连杆式弛张筛，根据现场经验，工作频率一般在600r/min以下能取得较好的筛分效果。

申请号为2014107970494的专利文献公开了一种快速去除大块物料振动式弛张筛，浮动筛框与筛体采用橡胶铰链悬挂安装，使用寿命及可维护性较橡胶剪切弹簧大幅提高，但振幅调节不便，不能很好地适应工况变化。

申请号为2014203021895的专利文献公开了一种采用箱式激振器的弛张筛，其结构类似于直线振动香蕉筛，筛体在激振器作用下作类直线运动，对物料具有较好的输送作用，可以水平布置，克服了圆振动弛张筛安装角度大的缺陷。但其箱式激振器安装固定在主梁上，为承受激振器产生的激振力，主梁尺寸及重量较大，存在较大的结构死重，能耗较高，不利于振动弛张筛的大型化。

申请号2013107281514的专利文献提出了一种无主梁香蕉弛张筛，同样采用箱式激振器，因激振器直接安装在筛体侧板顶部，减轻了结构质量。但由于是集中载荷，为保证弛张筛运行的稳定性，因此对两侧激振力的一致性以及侧板加工精度、强度要求较高。

申请号200710019307.6的专利文献提出了一种双组超静定网梁激振板块式组合承重梁特大型振动筛，利用网梁体超静定结构作为主梁，较好的克服了传统主梁的缺陷，适合大型化，但其主梁结构形式固定，只能实现单一的直线运动。

申请号为2015205282540的专利文献公开了一种弛张筛分段式活动梁振幅调节装置，通过对剪切橡胶弹簧的预紧力进行调节从而改变浮动筛框的活动范围，可以适应不同工况要求，受橡胶弹簧强度限制，振幅调节范围不大。申请号为2015203736591的专利文献提出了分段振幅可调式香蕉型振动弛张筛，其浮动筛框分为多段，根据实际需要，通过拆卸或更换各段的剪切橡胶弹簧，可以独立调节各段的筛面振幅，但通过改变橡胶块数目的方法来调节振幅，无法实现振幅的无级调节，若拆卸数目过多，往往会影响浮动筛框的承载能力。

综上所述现有弛张筛主要存在问题有：1）采用剪切橡胶弹簧因而造成弹簧易撕裂、发或支撑能力不够；剪切橡胶弹簧刚度、结构和支撑能力限制了低频工作能力2）激振梁在大跨度尺寸时难以克服刚度不足问题以及采用箱式激振器带来的复杂的制造问题；3）浮动筛框振幅调节不便，无法实现无级调节，且调解时往往会改变浮动筛框承载能力。4）振动筛面使用寿命短。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、可靠性高、耗能低、易于大型化、运行稳定性好的超静定模块化主梁振幅可调低频振动弛张筛。

技术方案：本发明的超静定模块化主梁振幅可调低频振动弛张筛，包括筛体、弹簧支撑座、减震弹簧、电机、支架，由管梁和固定板组成的超静定激振主梁，所述的筛体通过弹簧支撑座安装在减震弹簧上，所述的筛体上设有浮动筛框，筛体和浮动筛框上设有弹性筛面，浮动筛框通过橡胶铰链悬挂安装于筛体的下部，浮动筛框在物料的作用下可使聚氨酯弹性筛面上下摆动，加快物料运行速度，避免载荷集中；

所述的筛体包括左侧板、右侧板、后挡板、连接左右两侧板的多根固定横梁和加强梁，多根固定横梁位于筛体的下部，加强梁位于筛体的上部，所述左右侧板之间的中部设有用于单组或双组偏心块激振器的超静定激振主梁；

所述的偏心块激振器包括传动轴和设在传动轴上的多个偏心块，多个偏心块分散安装在左右侧板和超静定激振主梁内部的固定板上，偏心块激振器的传动轴一端通过联轴器与安装在支架上的电机相连；

所述的浮动筛框包括侧梁、浮动横梁和弹簧支座，浮动横梁的两端通过法兰与侧梁连接，构成框架结构；浮动横梁与筛体下部的固定横梁相互交替布置；

所述的弹性筛面包括多块矩形筛板和卡槽带，所述矩形筛板的两侧设有卡扣边，所述的卡槽带两侧设有与矩形筛板卡扣边相扣合的卡槽，中部间隔设有多个固定孔，通过卡槽带将矩形筛板扣合连为一体，各卡槽带经垫板、压条、螺栓和防锈螺母分别安装在固定横梁和浮动横梁上。

所述的浮动筛框的侧梁前后两端安装有振幅限位弹簧。

所述的橡胶铰链连接长度可通过单独或同时改变各橡胶铰链连接长度、调节振幅限位弹簧刚度、或改变浮动筛框的工作振幅，适应不同工况进行调整。

所述的弹性筛面为聚氨酯弹性筛面。

所述的浮动横梁和固定横梁的高度在同一平面上，或不在同一水平面上；

所述的超静定激振主梁为用于安装单组偏心块激振器的圆形结构超静定激振主梁，或用于安装双组偏心块激振器的正多边形结构超静定激振主梁。

所述的圆形结构超静定激振主梁由多块圆形固定板和多根A管梁构成，多块圆形固定板的中部分别开有一个同心圆孔，多根A管梁成环形均匀分布固定在圆形固定板上，构成圆形网梁结构。

所述的正多边形结构超静定激振主梁包括多块正多边形固定板和多根B管梁构成，多块正多边形固定板上分别开有两个同心圆孔，多根B管梁成正多边形对称分布固定在正多边形固定板上，构成正多边形网梁结构。

有益效果：本发明通过改变浮动筛框前后金属弹簧的刚度以及调节橡胶铰链的连接长度，可以改变振动弛张筛的动力学参数，从而无级调节浮动筛框相对筛体的工作振幅。由于这种调节不改变浮动筛框与筛体的连接关系，因此不会降低浮动筛框的承载能力。调节橡胶铰链的连接长度会使浮动筛框的浮动横梁与筛体的固定横梁处于不同水平面上，而聚氨酯筛板分别固定在固定横梁和浮顶横梁上，因而会改变聚氨酯筛板的弯曲形状，不同的弯曲形状会对物料运动状态造成影响，有利于适应不同物料或工况要求。本发明在筛体左右侧板上部采用超静定激振主梁连接，激振器分散安装在左右侧板和激振主梁的内部固定板上，超静定激振主梁同时起到连接左右侧板和提供激振力的作用，降低了结构死重。在同等激振力下，采用激振器采分散安装的方式，可以避免集中载荷，充分利用结构刚度，防止局部应力集中。同时可以降低单个激振器体积，结构紧凑，适应振动筛大型化要求。超静定结构激振主梁可以适应较宽的筛面宽度，有利于振动弛张筛的大型化。可根据工艺要求不同，保留管梁，仅通过更换不同结构的固定板，组装成不同形式的激振主梁，实现圆振动激振或直线振动激振，灵活性强，节约成本。

利用橡胶铰链将浮动筛框悬挂在筛体下部，橡胶铰链赋予浮动筛框的往复摆动，承载能力大，避免了一般振动弛张筛使用剪切橡胶弹簧将浮动筛框镶嵌在筛体时带来的橡胶疲劳撕裂、发热硬脆现象。浮动筛框前后安装的振幅限位弹簧能够有效抑制浮动筛框的其他方向上的运动，防止橡胶铰链中的橡胶元件产生大变形，增强了弛张筛的运行平稳性和弹性部件寿命。

实际生产中可以通过调整橡胶铰链连接部分的长度以及改变浮动筛框前后的振幅限位弹簧的刚度，从而灵活调节浮动筛框的振幅，适应不同工艺需求。可以实现浮动筛框工作振幅的无级调节，同时不改变其承载能力。

此外，改变橡胶铰链连接部分的长度可以使浮动筛框的浮动横梁与筛体的固定横梁处于不同水平面上，进而改变聚氨酯筛面的弯曲形状，有利于物料在聚氨酯筛面翻滚、碰撞、解体，提高筛分效率。所述的聚氨酯筛板为非等厚结构，包括连接区、过渡区、工作区，不同区域采用不同的厚度以及横截面形状，能够消除弛张筛筛面的工作区域与连接区域之间的应力集中现象，提高筛面的强度，延长寿命；两端采用卡扣式结构安装在固定横梁和浮动横梁上，结构简单，可靠性高，拆装方便，易于维护修理。

附图说明

图1是本发明的实施例一结构示意图；

图2是本发明的实施例二结构示意图；

图3是图1的主要结构轴测结构示意图；

图4是图2的主要结构轴测结构示意图；

图5是图1的主要结构侧视示结构意图；

图6是图2的主要结构侧视示结构意图；

图7是本发明的浮动筛框轴测示结构意图；

图8是图1中的超静定模块式激振主梁结构轴测示意图；

图9是图2中的超静定模块式激振主梁结构轴测示意图；

图10是本发明的筛面卡扣固定方式示意图；

图11是本发明的筛面与横梁固定方式示意图；

图12是本发明的卡槽结构示意图；

图13是本发明的筛面示意图；

图14是本发明的筛面侧视图；

图15是本发明的浮动横梁与固定横梁处于同一水平面时示意图；

图16是本发明的浮动横梁与固定横梁处于不同水平面时示意图。

具体实施方式

下面结合附图中的实施实例对本发明作进一步描述：

实施例1、如图1所示，本发明的超静定模块化主梁振幅可调低频振动弛张筛，主要由筛体1、弹性筛面2、浮动筛框3、橡胶铰链4、振幅限位弹簧5、弹簧支撑座6、减震弹簧7、联轴器8、电机9、支架10和超静定激振主梁组成。所述的筛体1通过弹簧支撑座6安装在减震弹簧7上，所述的筛体1上设有浮动筛框3，筛体1和浮动筛框3上设有弹性筛面2，浮动筛框3通过橡胶铰链4悬挂安装于筛体1的下部，浮动筛框3在物料的作用下可使聚氨酯弹性筛面2上下摆动，加快物料运行速度，避免载荷集中；所述的浮动筛框3的侧梁3-1前后两端安装有振幅限位弹簧5，可根据需要更换不同刚度弹簧；所述的橡胶铰链4连接长度可通过单独或同时改变各橡胶铰链4连接长度、调节振幅调节弹簧5刚度、改变浮动筛框的工作振幅，适应不同工况进行调整。所述的超静定激振主梁为用于安装双组偏心块激振器11的正多边形结构超静定激振主梁。筛体1左右侧板以及浮动筛框侧梁对应位置上分别布置有橡胶铰链的安装座12、13，浮动筛框3利用安装座13通过橡胶铰链4悬挂于筛体1上。橡胶铰链4连接部分的长度可调。

图3所示，所述的筛体1包括左侧板1-1、右侧板1-5、后挡板1-4、连接左右两侧板的多根固定横梁1-3和加强梁1-6，多根固定横梁1-3位于筛体1的下部，加强梁1-6位于筛体1的上部，所述左右侧板之间的中部设有用于双组偏心块激振器11的超静定激振主梁，双组偏心块激振器反向旋转可实现直线振动激励。

图3图5所示，所述的偏心块激振器11包括两根传动轴和设在两根传动轴上的多个偏心块，多个偏心块分为两类包括安装在左侧板1-1和右侧板1-5上的侧板偏心块11-1和分散安装在超静定激振主梁内部的固定板上的内部偏心块11-2，偏心块激振器11的传动轴一端通过联轴器8与安装在支架10上的电机9相连；

图7所示，所述的浮动筛框3包括侧梁3-1、浮动横梁3-2和弹簧支座3-3，浮动横梁3-2的两端通过法兰与侧梁3-1连接，构成框架结构；筛体1左、右侧板1-1、1-5下部对应位置布置有缺口，浮动筛框的浮动横梁3-2穿过缺口与位于筛体1下部的固定横梁1-3相互交替布置。根据橡胶铰链4连接长度的变化，浮动横梁3-2和固定横梁1-3在高度上可以位于不同水平面上。浮动筛框侧梁前后两端安装有弹簧支座3-3，弹簧支座安装有起调节振幅作用的弹簧5，弹簧另一端固定在筛体的弹簧支座1-7上，根据浮动筛框振幅要求不同，弹簧5可拆卸或更换不同刚度的弹簧。根据实际需要，除浮动筛框侧梁的前后两端外，弹簧5也可以安装在浮动筛框侧梁的中部与主筛体侧板之间。弛张筛的固定横梁与浮动横梁交错布置，为便于入料及排料，使位于筛体1的入料端和出料端的横梁均为固定横梁。

图8所示，所述的正多边形结构超静定激振主梁包括多块正多边形固定板1-2a-2和多根B管梁1-2 a-1构成，多块正多边形固定板1-2a-2为2-6块，根据筛体1的宽度要求设定，图中实例的固定板为4块。多块正多边形固定板1-2a-2上分别开有两个贯穿的同心圆孔，多根B管梁1-2 a-1成正多边形对称分布固定在多块正多边形固定板1-2a-2上，构成正多边形网梁结构。所有管梁围绕偏心块激振器11布置，形成包覆结构，同时起到连接左右侧板和传递激振力的作用。

图10至图14所示，所述的聚氨酯筛面2由多个聚氨酯矩形筛板拼接组成，每块筛板两端分别安装在筛体1下部的固定横梁1-3和浮动筛框上的浮动横梁3-2上。弹性筛面2包括多块矩形筛板2-1和卡槽带2-2，矩形筛板2-1的两侧设有卡扣边，卡槽带2-2两侧设有与矩形筛板2-1卡扣边相扣合的卡槽，中部间隔设有多个固定孔，通过卡槽带2-2将矩形筛板2-1扣合连为一体，各卡槽带2-2经垫板2-4、压条2-3、螺栓2-6和防锈螺母2-5分别安装在固定横梁1-3和浮动横梁3-2上。所述的弹性筛面2为聚氨酯弹性筛面，聚氨酯矩形筛板为一整体对称结构，包括连接区、过渡区、工作区，不同区域采用不同横截面形状，连接区位于筛板两端，负责将筛面与横梁相连，工作区为筛板上开有筛孔的部分，实现筛分功能，连接区厚度大于工作区厚度，两者之间采用过渡区连接。筛板两端通过卡扣结构安装在固定横梁1-3和浮动横梁3-2上。

图15、图16所示，所述的浮动横梁3-2和固定横梁1-3的高度位置可以在同一平面上，也可以不在同一平面上。

实施例二、图2所示，与实施例1其本相同，相同之处略。不同之处：所述的超静定激振主梁为用于安装单组偏心块激振器11的圆形结构超静定激振主梁，单组偏心块激振器可实现圆振动激励。

图4图6所示，所述的偏心块激振器11包括一根传动轴和设在该传动轴上的多个偏心块，多个偏心块包括安装在左侧板1-1和右侧板1-5上的侧板偏心块11-1和分散安装在超静定激振主梁内部的固定板上的内部偏心块11-2，偏心块激振器11的传动轴一端通过联轴器8与安装在支架10上的电机9相连；图9所示，所述的圆形结构超静定激振主梁由多块圆形固定板1-2b-2和多根A管梁1-2b-1构成，多块圆形固定板1-2b-2为2-6块，根据箱体1的宽度要求设有，图中实例为，4块。多块圆形固定板1-2b-2的中部分别开有一个同心圆孔，多根A管梁1-2b-1成环形均匀分布固定在圆形固定板1-2b-2上，构成圆形网梁结构。所有管梁围绕偏心块激振器11布置，形成包覆结构。

工作原理：以安装双组偏心块激振器时为例，电机9通过弹性联轴器带动分别位于筛体1侧板及超静定激振主梁内部固定板上的偏心块激振器旋转，产生直线往复激振力。使振动弛张筛的筛体相对底面作近似直线的往复运动。由于浮动筛框与筛体通过橡胶铰链及振幅调节弹簧弹性连接，根据动力学原理，在惯性力和弹性力、力矩作用下，浮动筛框3随橡胶铰链的往复摆动与主筛体作周期性相对运动，从而使安装在浮动筛框上的浮动横梁与筛体1的固定横梁周期性“靠近”—“远离”—“靠近”。由于聚氨酯的弹性筛板2两端分别固定在固定横梁1-3和浮动横梁3-2上，因此整个筛面在横梁的带动下各区域周期性松弛—张紧—松弛，从而实现弛张运动，产生较高的抛掷加速度和较大的筛孔变形量，防止潮湿细粒物料堆积、粘附。