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摘要：本文依据等厚筛分原理，提出采用香蕉型滚轴排布结构为主传动结构。针对滚轴筛筛轴功能不同，提出三角形凸盘筛分轴和方形凸块破碎轴结构；针对煤炭颗粒物料自身特点将滚轴筛筛面扩展为3 种角度的折面的构思,同时与装有梅花形筛片的筛轴组合传动,若需改变筛分粒度及筛分量大小，只需改变筛轴上的菱型片及筛轴的转速即可实现。经试验证明，该结构具有预防堵煤、抑制粉尘、运行平稳、振动小、噪音低等特点。
关键词：香蕉型；滚轴筛；筛分轴；梅花形筛片
COAL MINE BANANA TYPE ROLLER SCREEN OPTIMIZATION DESIGN OF KEY TRANISSION PARTS
Abstract On the basis of equal thickness screening principle, proposed the banana roller arrangement of main tranission structure.As for the roller screen axis function different, proposed triangle convex disc screen shaft and the square convex block broken shaft structure; In view of the coal particles own characteristics, roller screen is extended to 3 angles of the folded surface design, and is provided with a plum blossom sieve sieve shaft combined driving, if you need to change the granularity and sieve component size, only need to change the screen shaft diamond film and screen the rotational speed of the shaft can realize.Proved by experiments, the structure can prevent the coal blockage, dust suppression, ooth running, all vibration, low noise characteristics.
Key wordsbananaroller screensieving shaft plum blossom sieve
0 引言
目前我国火力发电厂使用的燃煤一般都是未经分级的原煤 ,粒度在0～300 mm之间 ,大多数不符合磨煤机要求。燃煤在输送到磨煤机之前必须经过一系列的筛分和破碎等工作 ,所以 ,煤料的筛分是一项不能忽视的重要工作。而筛分工作的主要设备就是筛煤机。目前 ,燃煤电厂常用的筛煤机有固定筛、振动筛、滚筒筛、波动筛和滚轴筛等。这些筛机在筛分时 ,其筛分效率、工作粉尘、噪声、堵塞现象、金属消耗及功率等特性都因其筛种的不同而有所差异。筛机性能的优劣不仅直接影响碎煤机的工作效率、磨耗、工耗等 ,而且还影响输煤系统的安全运行和费用消耗。国内尚没有一种非常适合电厂工况要求的筛煤机 ,在输煤系统中煤的筛分仍然是一个簿弱环节 ,所以筛煤机在机械结构设计和性能方面有待于进一步研究。，针对于此,依据等厚筛分原理,本文提出一种优化的香蕉形滚轴筛筛分结构。
1．等厚筛分原理
等厚筛分原理是建立在料群运动的理论基础上，该原理是在入料端给予料层一个比普通筛分法大的加速度 ,使物料运动速度加快 ,则料层迅速变薄并分层。在整个筛分过程中 ,不管小于筛孔的颗粒在入料中所占百分比是多少,筛上料层厚度从入料端到出料端基本保持不变或递增 ,经过分层后,小于或等于30 mm的物料利用物料的自重及筛轴旋转力的作用,沿筛孔落；大于 30 mm的筛上物料,继续向前滚动,并落入碎煤机。如果入料粒度小于或等于 30mm,可由筛机旁路直接进入系统。
物料在筛面上的筛分过程包括 2 个阶段:第 1 阶段是分层阶段,物料在大的加速度作用下,按粒度大小分层，小于筛孔的颗粒透筛；第2 阶段是透筛阶段,在这个阶段物料已基本成层,小颗粒物料与筛面充分接触,上层的大颗粒又有助于下层小颗粒的透筛。经过这样处理的煤炭颗粒,小颗粒和筛面接触的概率大大增加,平均单位透筛能力显著提高,可达到筛面实际透筛能力的80 %。
香蕉形滚轴筛正是依据这个原理,通过将筛面分成3 种角度的折面布置,创造等厚条件,并充分利用滚轴转动产生的扰动力,增大筛面的抛掷强度,从而大大提高了筛机的筛分效率。
2．滚轴筛系统组成
根据煤炭颗粒结构特征，提出采用橡胶
图1 橡胶型滚轴筛系统简图 图2 筛分轴 图3 破碎轴图4 筛机的工作示意图
3．筛轴结构设计与计算滚轴筛传动系统包括若干根独立驱动的滚轴, 它们自进料端至出料端以一定的下降坡度布置, 中间破碎区呈阶梯状与破碎轮外圆相匹配。滚轴由于其功能不同，主要分为筛分轴和破碎轴。筛分轴是在钢管上焊制三角形凸盘,相邻轴凸盘相互交错开其结构简图如图2所示；破碎轴是在钢管上焊制方形凸块,布置在滚轴筛中间、破碎轮下方的破碎区,主要起到对煤炭大颗粒破碎作用，在其破碎边缘设置方形凸块，能够起到煤炭颗粒间挤压作用利于煤炭粉碎，其结构简图如图3所示。在破碎轴两边布置的都是筛分轴, 每根筛分轴下装有 1 个清扫刮板 , 清除滚轴上粘附的煤粉。
滚轴筛的筛分效率与筛轴转速有关，依据其计算公式：n ≥60V/πD
式中：V———筛机的筛片线速度,单位m/min；D———筛片直径,单位m
由于物料在筛分过程中相互碰撞产生的阻力作用,影响物料的运行速度,因此应使筛片工作线速度V ≥1.2～2.4V料 ，而筛机上的物料前行速度 V料为检测设筛机上部输送机给料全部未筛下
4．筛片结构设计与计算
每根筛轴上的筛片均同向等速旋转，相邻筛轴的筛片呈交错排列以构成滚动筛面。筛面的宽度主要根据单位时间内进入筛机的原煤数量确定，筛面的长度选择主要取决于筛分效率。根据电厂的实际运行经验，为防止大块物料在筛中卡住，筛宽一般不得小于最大块度dmax的 3 倍，筛子的长度一般为筛宽的(2～4)倍。其工作示意图如图4所示,筛轴中心线间距投影距离 L (一般L = D + (0～15)mm)，筛片的直径 D，厚度δ及相邻2 个筛片侧面间隙 a 和筛孔最大长度 b 均应按筛下物粒度的要求而定，也可根据《火力发电厂运煤设计技术规定》中的
S=a*b
式中 a —相邻2 个筛片侧面间隙，单位m
b —筛孔最大长度，单位m
图5 筛机的筛面布置图
物料在筛面的运行状况主要依靠筛片控制,而筛片的几何形状是运行的重要因素。经过不同形状和工况的试验验证,当物料为煤质时,采用梅花形状的筛片对多边形块状煤将会产生最佳的拔动作用,对大于 1/3 筛孔尺寸的煤块还具有抛射作用,从而使筛面上的物料获得增速,提高了筛机的筛分效果。
5．结 论
本文以煤矿滚轴筛机械结构设计为中心，依据等厚筛分原理，提出采用香蕉型滚轴排布结构为主传动结构。再次基础上，通过优化滚轴结构和筛片结构，大大提高了煤炭效率，具有预防堵煤和抑制粉尘作用。
参考文献：
成大先编.机械设计图册.北京.化学工业出版社.1997。12
张展主编. 机械设计通用手册.北京.中国劳动出版社.1993.10
[3] 谭庆昌等主编. 机械设计. 吉林：吉林科学技术出版社，2000
[4] 胡宗武主编.非标准机械设备设计手册.北京.机械工业出版社.1992
[5] 机械工业部设计单位联合设计组编.ZJT1A-96带式输送机设计选用手册.北京.黄河水利出版社.1998.10
作者简介：李永生 男，大学本科学历，单位：河南省劳动干部学校，主要从事数控技术、机械制造、金属加工理论与实践研究。
摘要：本文依据等厚筛分原理，提出采用香蕉型滚轴排布结构为主传动结构。针对滚轴筛筛轴功能不同，提出三角形凸盘筛分轴和方形凸块破碎轴结构；针对煤炭颗粒物料自身特点将滚轴筛筛面扩展为3 种角度的折面的构思,同时与装有梅花形筛片的筛轴组合传动,若需改变筛分粒度及筛分量大小，只需改变筛轴上的菱型片及筛轴的转速即可实现。经试验证明，该结构具有预防堵煤、抑制粉尘、运行平稳、振动小、噪音低等特点。
关键词：香蕉型；滚轴筛；筛分轴；梅花形筛片
COAL MINE BANANA TYPE ROLLER SCREEN OPTIMIZATION DESIGN OF KEY TRANISSION PARTS
Abstract On the basis of equal thickness screening principle, proposed the banana roller arrangement of main tranission structure.As for the roller screen axis function different, proposed triangle convex disc screen shaft and the square convex block broken shaft structure; In view of the coal particles own characteristics, roller screen is extended to 3 angles of the folded surface design, and is provided with a plum blossom sieve sieve shaft combined driving, if you need to change the granularity and sieve component size, only need to change the screen shaft diamond film and screen the rotational speed of the shaft can realize.Proved by experiments, the structure can prevent the coal blockage, dust suppression, ooth running, all vibration, low noise characteristics.
Key wordsbananaroller screensieving shaft plum blossom sieve
0 引言
目前我国火力发电厂使用的燃煤一般都是未经分级的原煤 ,粒度在0～300 mm之间 ,大多数不符合磨煤机要求。燃煤在输送到磨煤机之前必须经过一系列的筛分和破碎等工作 ,所以 ,煤料的筛分是一项不能忽视的重要工作。而筛分工作的主要设备就是筛煤机。目前 ,燃煤电厂常用的筛煤机有固定筛、振动筛、滚筒筛、波动筛和滚轴筛等。这些筛机在筛分时 ,其筛分效率、工作粉尘、噪声、堵塞现象、金属消耗及功率等特性都因其筛种的不同而有所差异。筛机性能的优劣不仅直接影响碎煤机的工作效率、磨耗、工耗等 ,而且还影响输煤系统的安全运行和费用消耗。国内尚没有一种非常适合电厂工况要求的筛煤机 ,在输煤系统中煤的筛分仍然是一个簿弱环节 ,所以筛煤机在机械结构设计和性能方面有待于进一步研究。，针对于此,依据等厚筛分原理,本文提出一种优化的香蕉形滚轴筛筛分结构。
1．等厚筛分原理
等厚筛分原理是建立在料群运动的理论基础上，该原理是在入料端给予料层一个比普通筛分法大的加速度 ,使物料运动速度加快 ,则料层迅速变薄并分层。在整个筛分过程中 ,不管小于筛孔的颗粒在入料中所占百分比是多少,筛上料层厚度从入料端到出料端基本保持不变或递增 ,经过分层后,小于或等于30 mm的物料利用物料的自重及筛轴旋转力的作用,沿筛孔落；大于 30 mm的筛上物料,继续向前滚动,并落入碎煤机。如果入料粒度小于或等于 30mm,可由筛机旁路直接进入系统。
物料在筛面上的筛分过程包括 2 个阶段:第 1 阶段是分层阶段,物料在大的加速度作用下,按粒度大小分层，小于筛孔的颗粒透筛；第2 阶段是透筛阶段,在这个阶段物料已基本成层,小颗粒物料与筛面充分接触,上层的大颗粒又有助于下层小颗粒的透筛。经过这样处理的煤炭颗粒,小颗粒和筛面接触的概率大大增加,平均单位透筛能力显著提高,可达到筛面实际透筛能力的80 %。
香蕉形滚轴筛正是依据这个原理,通过将筛面分成3 种角度的折面布置,创造等厚条件,并充分利用滚轴转动产生的扰动力,增大筛面的抛掷强度,从而大大提高了筛机的筛分效率。
2．滚轴筛系统组成
根据煤炭颗粒结构特征，提出采用橡胶
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型滚轴筛传动结构，该系统由筛机主体和传动机构两部分组成。筛机主体由筛轴装配、筛箱、底座和翻板装置等组成；传动机构由电机、减速器及联轴器等零部件组成。筛机的筛轴部件分别坐落在机座两侧的轴承座支架上 , 每根筛轴都直接连接着1 组传动机构，为便于制造和维修,筛箱与机座、电机底座与机座、筛箱侧板组件和盖板之间靠螺栓连接；在筛机入料端设置利用电动推杆机构控制的旁路翻板装置 ,不仅可以用于系统中出现意外故障时临时卸料,同时利于来煤粒度较小时可直接从旁路通过，起到煤流既可经筛面筛分,又可以经旁路通过的作用。该结构简图如图1所示，其筛轴装配曲率同香蕉外观曲率比较接近，因此称其为香蕉型滚轴筛。图1 橡胶型滚轴筛系统简图 图2 筛分轴 图3 破碎轴图4 筛机的工作示意图
3．筛轴结构设计与计算滚轴筛传动系统包括若干根独立驱动的滚轴, 它们自进料端至出料端以一定的下降坡度布置, 中间破碎区呈阶梯状与破碎轮外圆相匹配。滚轴由于其功能不同，主要分为筛分轴和破碎轴。筛分轴是在钢管上焊制三角形凸盘,相邻轴凸盘相互交错开其结构简图如图2所示；破碎轴是在钢管上焊制方形凸块,布置在滚轴筛中间、破碎轮下方的破碎区,主要起到对煤炭大颗粒破碎作用，在其破碎边缘设置方形凸块，能够起到煤炭颗粒间挤压作用利于煤炭粉碎，其结构简图如图3所示。在破碎轴两边布置的都是筛分轴, 每根筛分轴下装有 1 个清扫刮板 , 清除滚轴上粘附的煤粉。
滚轴筛的筛分效率与筛轴转速有关，依据其计算公式：n ≥60V/πD
式中：V———筛机的筛片线速度,单位m/min；D———筛片直径,单位m
由于物料在筛分过程中相互碰撞产生的阻力作用,影响物料的运行速度,因此应使筛片工作线速度V ≥1.2～2.4V料 ，而筛机上的物料前行速度 V料为检测设筛机上部输送机给料全部未筛下
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时由筛机使物料产生的运行速度。由于筛机物料流断面较皮带机物料流断面大,故V料远小于V皮带。4．筛片结构设计与计算
每根筛轴上的筛片均同向等速旋转，相邻筛轴的筛片呈交错排列以构成滚动筛面。筛面的宽度主要根据单位时间内进入筛机的原煤数量确定，筛面的长度选择主要取决于筛分效率。根据电厂的实际运行经验，为防止大块物料在筛中卡住，筛宽一般不得小于最大块度dmax的 3 倍，筛子的长度一般为筛宽的(2～4)倍。其工作示意图如图4所示,筛轴中心线间距投影距离 L (一般L = D + (0～15)mm)，筛片的直径 D，厚度δ及相邻2 个筛片侧面间隙 a 和筛孔最大长度 b 均应按筛下物粒度的要求而定，也可根据《火力发电厂运煤设计技术规定》中的
5.04来确定,但不宜过大。
筛机生产效率主要由其筛面上筛孔的工作面积 S所决定，筛机筛面布置如图5所示，根据相关参数可求得单个筛孔的工作面积S：S=a*b
式中 a —相邻2 个筛片侧面间隙，单位m
b —筛孔最大长度，单位m
图5 筛机的筛面布置图
物料在筛面的运行状况主要依靠筛片控制,而筛片的几何形状是运行的重要因素。经过不同形状和工况的试验验证,当物料为煤质时,采用梅花形状的筛片对多边形块状煤将会产生最佳的拔动作用,对大于 1/3 筛孔尺寸的煤块还具有抛射作用,从而使筛面上的物料获得增速,提高了筛机的筛分效果。
5．结 论
本文以煤矿滚轴筛机械结构设计为中心，依据等厚筛分原理，提出采用香蕉型滚轴排布结构为主传动结构。再次基础上，通过优化滚轴结构和筛片结构，大大提高了煤炭效率，具有预防堵煤和抑制粉尘作用。
参考文献：
成大先编.机械设计图册.北京.化学工业出版社.1997。12
张展主编. 机械设计通用手册.北京.中国劳动出版社.1993.10
[3] 谭庆昌等主编. 机械设计. 吉林：吉林科学技术出版社，2000
[4] 胡宗武主编.非标准机械设备设计手册.北京.机械工业出版社.1992
[5] 机械工业部设计单位联合设计组编.ZJT1A-96带式输送机设计选用手册.北京.黄河水利出版社.1998.10
作者简介：李永生 男，大学本科学历，单位：河南省劳动干部学校，主要从事数控技术、机械制造、金属加工理论与实践研究。