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不锈钢筛条的外形研究与分析

范文

李静

一、概述

不锈钢筛条是当前制作筛网的主要材料。目前分选设备所用的筛网普遍为不锈钢楔形筛网，由于其具备易渗漏、耐磨、耐腐蚀，网丝断面为楔形，缝隙上窄下宽并且筛孔设计合理，网面制造工艺独特，极限尺寸的颗粒不会阻塞筛孔，筛分效率高等优点，广泛用于多行业中的筛分、过滤、脱水、托泥等行业。

但随着产能的不断提升，各选矿厂的原有设备的处理能力已经成为提高产量的制约因素，但由于空间的限制，很多设备不具备通过更新换代的方式进行替换。于是为了适应生产，便逐步研究如何提高原有分级设备的处理性能上。通过不断的缩小楔形筛条的尺寸来不断提高透筛效果，虽然楔形筛条具有很高的强度、刚度和承载能力，但其外形仍然可能是制约其强度的因素。因此，本文将通过对各种形状的筛条进行力学分析，进一步研究筛网筛条的极限承载能力，从而不断优化设备。

二、筛条尺寸不断缩小的意义

钱家营选煤厂目前使用不锈钢筛条的设备包括以下几种：振动筛、弧形筛，固定筛，离心脱水机。上述设备所用筛条均为市场上主流的楔形筛条，筛条尺寸从1.2mm至2.5mm不等。为了优化生产系统提高设备处理能力，对部分设备筛条尺寸进行调整，从而提高透筛率。以精煤脱介弧形筛为例，筛缝由之前的2.2mm逐步改为现在1.2mm，通过1个月的实验，设备处理效果有了显著提升，为了更好的对比筛条尺寸变化带来的透筛率增加，我针对不等筛缝及不同筛条尺寸做了数据整理。

由上表可见：

1、随着筛条尺寸的逐级降低，透筛增长率呈上升曲线状态，如果筛条尺寸继续向1.0mm以下发展，透筛率的增加效果将更为显著。

2、当筛缝越大时，降低筛条尺寸带来的透筛率增长更为明显。

因此，通过减小筛条尺寸来提高设备处理能力的方法具有很大的可行性。而原钱家营选煤厂通过将筛缝为0.75mm的弧形筛片的筛条尺寸由原2.2mm更改为1.2mm的方式，透筛率由原来的25.42%增长为38.46%，透筛孔面积相当于增加51.29%，相当于增加了半个弧形筛，大大提升了设备的处理能力。

三、楔形筛条不同尺寸的强度分析

虽然通过筛条的尺寸不断缩小能对设备处理能力起到可观的作用，但显而易见的是，尺寸越小筛条强度越低。因此当筛条尺寸过小时，设备可能损坏更频繁，人工及材料成本也会大幅度提升，带来的处理能力的提高成效也会大打折扣。

由下图我们可以看出，楔形筛网才用的是纵横编织制作，整张筛网通过筛条后面的连接筋板焊接成型。

由此我可以将筛条看成“简支梁”结构进行力学分析。由于筛条正面承受物料的重力，同时伴有煤流方向的沿着表面的切线方向的压力，同时由于物料虽然处于流动状态，但入料比较均匀，为方便计算，我们按照静应力进行分析，所以经过简化筛条主要按下图受力进行分析。

由于将筛条看成“简支梁”结构，并且根据筛条材质为不锈钢考了，筛条损坏形式有两点：1、变形;2断裂。由于楔形筛网的自身结构及不锈钢的特性，筛条要发生断裂必须受方向相反且相邻的两个力，因此断裂常发生在筛条与背面结构筋的焊接位置，而由于是简支梁结构，且承受均布载荷，弯曲最容易发生的地方为筛条中间。因此我们将对不同尺寸筛条加载同样的均布载荷来观察其应变量。下图是对筛條加载的压力及固定铰链。（按照混合物料比重1.46g/，动量公式p=mv及冲量公式I=Ft。简化考虑单根筛条每段所受力为4.81N）

由上表和下图可见，随着筛条不断缩小，变形逐步增大，但不难发现主要变形存在于顺煤流的方向，虽然筛条表面也承受主要压力，但由于其构造成上宽下窄的楔形结构，因此，法向变形并不明显，可以忽略。但筛条的变形占比在逐步增加，当筛条在1.4mm时，所受的压力已经使其在顺煤流方向最大产生22.9%的变形，很可能会影响筛缝尺寸。

四、其他形状筛条效果

虽然楔形筛条已经满足生产使用，但是随着筛条变小，透筛率虽然数据上的到很大提高，但是筛条的变形量也不能完全忽略，因为一旦筛条弯曲，筛缝将可能挤压缩小或增加，对选矿的力度控制产生不良影响。因此我对其他形状筛条的情况。根据同样的受力分析计算，1.2mm的圆形筛条和宽度为1.2mm的三角形筛条的变形量分别为4.16* mm和1.54mm，变形比例为34.67%与125%。

五、结论

由上面两个例子我们能看出，圆形筛条变形比楔形筛条要小一下，三角形筛条由于冲击面的增加，变形量远远超过了楔形筛条。因此，在后续筛条的逐步缩小下，弧形筛上我们可以适当将楔形筛条改变为圆形筛条，振动筛由于楔形筛条的法向变形量可以忽略不计，因此不建议尝试更换。当然，弧形筛还需要考虑筛片包角形成的筛条阶梯对煤流的阻尼作用。

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