ZKX型直线振动筛在设计上
存在的缺陷及其改进策略
梁晓东　王锡国　刘春光
摘　要：分析了ZKX型直线振动筛实际应用过程中暴露出的设计缺陷及使用过程中存在的问题，提出了改进方法，介绍了改进后的ZKXG型直线振动筛特点及应用效果。
关键词：ZKX　ZKXG　直线振动筛▲
1　前　言
　　ZKX型直线振动筛在我国推广应用已有20余年。在使用过程中，发现许多设计不尽合理、使用不太方便之处。鞍山市重型矿山机器厂凭借多年的生产经验和大量的市场调研，对ZKX型直线筛做了大量的改进，推出了ZKXG型直线振动筛。经多家用户试验使用，反映良好，现已在全国范围内推广。ZKXG型直线振动筛曾先后获得省、市级科技进步奖和优秀新产品奖，并被评为国家级重点新产品。
2　ZKX型振动筛在设计上存在的问题
2.1　偏心块内置在振动器箱体内（图1）。这种结构存在以下几个方面的缺点：①加大了振动器箱体体积，使振动筛的参振重量加大；②在运动过程中，偏心块周期性地击打箱体内的润滑油，使润滑油始终处于高温状态，热量无处散发，对轴承、齿轮寿命有很大影响；③振动器的装配、维护极为不便。

图1　ZKX型直线筛传动方式
1—皮带轮；2—联接销；3—偏心块；4—齿轮；5—轴承；
6—箱体；7—三角带；8—电机皮带；9—电动机
2.2　振动筛使用两台振动器时，传动方式存在极大缺陷（图1、2）。为使两振动器同步运转，两振动器皮带轮采用金属销外衬橡胶套联接，这种联接方式安装维护很不方便，且极不可靠。①这种联接方式皮带轮必须留有联接用凸台，其余部分无法全部加工，皮带轮的质心不能保证在轴线上，工作时必然产生一个和振动力不重合的力，这个力对轴承、联接销、振动器地脚螺栓、振动筛的四脚振幅及振动方向角都会产生很大的影响，是对振动筛机体和工作的一种破坏力；②两个振动器皮带轮是通过一个电机皮带轮带动的。为保证两振动器振动力的相位差为零（事实上很难达到这种效果），联接销必然受到交变的破坏力，直接导致联接销剪断，销孔扩大变成椭圆，若维护不及时，振动筛的使用效果，甚至使用寿命都要受到影响；③由于电机皮带轮太宽，工作时电机轴头受到的弯矩很大，经常发生电机输出轴折断的事故。

图2　ZKX筛皮带轮联接方式
1—皮带轮；2—联接销；3—衬套；4—螺母
2.3　振动筛同时使用两台振动器，振动器地脚螺栓不易紧固（图3）。①螺栓松动，若维护不及时，极易造成振动器底面地脚丝孔的破损，这种损坏不易修复，损失很大；②螺栓松动使振动器安装梁受到振动器二次振动的撞击，易发生断裂事故；铆接安装梁的铆钉松动；侧板铆接安装梁部位出现裂纹；严重时，可使整台振动筛报废。

图3　ZKX型筛振动器紧固型式
1—振动器；2—地脚螺栓；3—安装梁；L1—振动器间距离
2.4　筛板安装拆卸不方便（图4）

图4　ZKX筛板型式及紧固方式
1—横压条；2—纵压条；3—紧固螺栓；
4—托架槽钢；5—筛板
　　筛板是通过压板在纵、横两个方向压紧的，安装困难，紧固螺栓日久会有锈蚀、磨损的现象，更换不易；由于筛板框架单薄，极易扭曲，筛板破损（不包括冲击损坏）50％是由于框架原因造成的。
2.5　ZKX型直线筛使用过程中经常出现的故障及安装维护中存在的问题见表1、表2。
　　　　表1　ZKX型筛使用过程中出现的故障
故障形式        故障原因
侧板断裂        材料 焊接缺陷 横向受力
托架管梁断裂        材料 焊接缺陷 横向受力
轴承破损        质量 磨损 设计
齿轮折齿        质量 磨损 设计
筛板破损         质量 磨损 设计
电机断轴        质量 设计
后挡板断裂        材料 焊接缺陷 横向受力

　　　　表2　ZKX型筛安装维护中出现的问题
需常维护部件        维护原因
皮带轮联接销        松动 剪切 螺母脱落
皮带轮联接销衬套         破损
振动器地脚螺栓         紧固困难 易松动
振动器轴承        发热 损坏
筛板        松动 破损 安装困难

3　ZKX型直线筛的改进
3.1　传动方式的改进（图5）

图5　ZKXG型直线筛传动方式
1—偏心块；2—轴承；3—齿轮；4、5—万向传动轴；
6—轴承座;7—大皮带轮；8—三角带；
9—小皮带轮；10—电机
3.1.1　偏心块由内置式改为外置式
　　这项改进优点如下：①振动器箱体变窄，由两箱变成一箱，加工方便，质量易得到保证，箱体重量减轻；②实践证明工作时振动器内部油温明显降低；③振动器散热迅速，轴承使用寿命明显加长；④振动器的两根轴受力情况更好；⑤安装拆卸迅速简便，尤其是偏心块结构型式的改变，使维护更加容易（图6、7）。图7中序号1为紧固螺栓组，改进后的偏心块顶部铣开一个缝隙。

图6　ZKX型筛偏心块

图7　ZKXG型筛偏心块
　
3.1.2　两振动器的联接方式改为万向传动轴联接，这一改变避免了上面论述的所有缺陷。
3.2　振动器地脚螺栓紧固方式改变（图8）

图8　ZKXG型筛振动器紧固型式
1—振动器；2—安装梁；3—地脚螺栓；
L2—振动器间距离，L2＝2．2L1
3.2.1　加长两振动器距离的好处：由图9可以看出，ZKXG型直线筛的安装梁所受弯矩明显小于ZKX型筛；由图10可以看出，当安装梁弯矩变小时，侧板及整个筛框在横向上因安装梁弯曲而受到的力F1也相应变小。

图9　ZKX、ZKXG型筛安装梁弯矩图
O1B1B2O2—ZKX安装梁弯矩图
O1A1A2O2—ZKXG安装梁弯矩图

图10　安装梁及侧板受力图
1—安装梁；2—侧板；
F—振动力；F1—侧板因弯矩所受力
3.2.2　紧固形式改变带来的好处：图11、12中，a图为振动力向上时安装梁的受力图，b图为振动力向下时安装梁的受力图。由a、b图可以看出，ZKX梁只是上盖受到直接的交变拉压力；ZKXG梁上下两面受力，是一种交变的压力。由此可以分析出ZKXG梁明显比ZKX梁的受力状况好。

图11　ZKX安装梁受力图

图12　ZKXG安装梁受力图
3.2.3　经过以上几个方面的改进，ZKXG型直线筛不论整体结构还是局部受力都比ZKX型筛有明显的改善，经实用，ZKXG型直线筛的使用寿命得到明显提高，设备故障也明显减少。
3.3　筛板的结构型式及紧固方式
　　筛板的结构型式及紧固方式改进后，优点极为明显：①ZKXG型筛板比ZKX型筛板的刚度明显提高，从而避免了因筛板刚度不足而造成的钢丝折断现象。②ZKX型筛的紧固螺栓是焊接在托架槽钢上，而ZKXG型筛的紧固螺栓改为可拆卸的T型螺栓，螺栓旋转90°角即可紧固或卸下，从而方便了安装维护。③由图4、13对比可以看出，ZKXG型筛少了一组安装非常困难的横压条，既降低了重量又降低了维修难度。

图13　ZKXG筛板型式及紧固方式
1—筛板；2—压条；3—T型螺栓；
4—紧固装置；5—托架槽钢
4　ZKXG型筛频率的选择
　　很多用户认为ZKX型筛存在某些不足，便把传动方式改为双电机自同步方式，振动频率降至12～16Hz。频率降低，振动筛的使用寿命会有很大提高，但是筛分效果和处理量均会大大降低。所以，ZKXG型直线筛还是选用了单电机皮带轮传动、齿轮强迫驱动的方式，目前就是让用户自主选择振动频率。
5　结语
　　ZKXG型直线振动筛是在吸收了多种振动筛成功因素基础上，针对ZKX型直线振动筛的不足而改进设计的，两者安装尺寸、外形尺寸基本相同，是ZKX型直线筛用户理想的更新换代产品。