振動篩是通過施加于篩體的振動，使物料松散、分層、透篩，并輸送物料，達到物料篩分目的的篩分機械，主要功能是對物料分級、脫泥、按質(zhì)量或粒徑分選，是飼料生產(chǎn)不可缺少的輔助生產(chǎn)設(shè)備。常見的振動篩類型有：橢圓振動篩、圓振動篩、直線振動篩等，其中直線振動篩因具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠等優(yōu)勢，在飼料行業(yè)普遍應(yīng)用，如用于玉米、大豆等原料的除石、除灰、篩選;制粒后的篩選分級等。直線振動篩是采用兩臺振動電機同步反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生反向激振力，迫使箱體帶動篩網(wǎng)作縱向、直線往返運動，物料在篩面上作連續(xù)斜上拋運動。物料在拋起時被松散，在與篩面相遇碰撞時小顆粒透篩，從而實現(xiàn)物料的分級、輸送。振動篩的篩分效果不僅對產(chǎn)品價值有著很大的影響，而且直接對下一步作業(yè)的效率有著重要影響。因此，研究影響振動篩篩分效率的因素，尋找提高振動篩工作效率的措施，具有重要的現(xiàn)實意義。
1 影響振動篩工作效率的因素
振動篩的篩分效果與許多因素有關(guān)，其中包括物料性質(zhì)、篩面結(jié)構(gòu)參數(shù)、振動篩運動參數(shù)等方面。
1.1 物料特性
振動篩在生產(chǎn)過程中往往會出現(xiàn)富集現(xiàn)象，即篩網(wǎng)被堆堵，有效篩分面積變小，工藝效率降低，這主要與物料類型和顆粒、物料松散密度、物料濕度、物料顆粒度組成等關(guān)系最大。
1.1.1 物料類型和顆粒
物料的類型不同，物理特性也不同。物料的類型可分為脆性和粘性兩大類，粘性物料在振動篩分過程中，容易形成物料的密實粘連，堵塞篩網(wǎng)，使通透率降低，而脆性物料則不然，工藝效率能夠得到保證。物料的顆粒形狀也將影響其透篩率，立方體形狀和球體的物料易于透篩，而片狀物料則易于卡在篩孔中，使篩分工藝效率降低。
1.1.2 物料松散密度
物料顆?；旧鲜前凑疹w粒體積的大小分層與透篩的，即物料的松散密度直接影響振動篩的處理能力。松散密度較大的塊狀物料容易透篩，篩分效率也較高;相反，松散密度較小的物料及粉狀物料不容易透篩，篩分效率也低。
1.1.3 物料濕度
物料含水量過高，易形成粘連，在振動過程中，物塊相互擠壓使粘連團更加密實，增加了物料運動的阻力，使物料顆粒分層與透篩出現(xiàn)困難;物料粘連也使篩孔尺寸變小，堵塞篩孔，降低了有效篩分面積，有時甚至無法進行篩分。因此，物料含水量過高時，篩分工藝應(yīng)考慮一些補救方法，如采取烘干物料等措施。
1.1.4 物料顆粒度組成
物料在篩分過程中的透篩概率受很多因素影響，其中最直接和重要的因素是物料粒度與篩孔尺寸的相對大小。物料粒度與篩孔尺寸的比值稱為相對粒度。相對粒度越小，透篩概率越高，當相對粒度接近于1時，透篩概率趨近于零。因此通常把相對粒度等于0.7~1.0的物料稱為難篩物料或臨界物料。物料中難篩物料成分對透篩概率也有影響，物料中難篩物料的含量越大，則透篩概率越小，篩分效率就會越低。為了能夠得到更高的篩分效率，應(yīng)該盡量降低集料中難篩物料的含量。此外，顆粒度指數(shù)差異對篩分效率也有一定的影響，顆粒度指數(shù)差異過大，則會造成生產(chǎn)循環(huán)大，制約了產(chǎn)品的質(zhì)量和處理能力。因此，應(yīng)嚴格控制集料的級配。
1.2 篩面結(jié)構(gòu)參數(shù)
1.2.1 篩面長度與寬度
一般認為，篩面寬度直接影響生產(chǎn)率，而篩面長度直接影響篩分效率。篩面寬，有效面積增加，生產(chǎn)率提高;篩面長，物料在篩面上停留時間長，透篩機會多，篩分效率高。但也不是越長越好，因為篩分效率與物料在整個篩面上經(jīng)歷的時間之間的關(guān)系是復(fù)雜的，在開始時刻，由于篩面上的細粒級物料較多，單位時間內(nèi)的透篩概率較大，當經(jīng)過一定時間后，留在篩面上的物料粒徑多數(shù)為接近篩孔尺寸的難篩物料，即使物料在篩面上停留再長時間(即篩面的長度很大)，也很難增加物料的透篩概率，從而導致篩機工作效率降低。實際上，篩面寬度對于篩分效率，篩面長度對于篩分能力也都有不同程度的影響，二者的匹配也很重要，一般寬長比為 1：2～1：3為宜。
1.2.2 篩孔形狀
雖然篩孔形狀主要取決于對篩分產(chǎn)物粒度和對篩下產(chǎn)品用途的要求，但對篩分效率也有一定的影響。圓形篩孔與其它形狀的篩孔相比，在名義尺寸相同的情況下，透過篩孔的篩下物粒度較小，例如透過圓形篩孔顆粒的平均最大粒度只有透過同樣尺寸的正方形篩孔顆粒的80%~85%;而長方形篩孔的篩面有效面積大，篩面質(zhì)量輕，生產(chǎn)能力大，同時透過篩孔的物料粒度大于透過名義尺寸相同的圓形和正方形篩孔的物料粒度。因此，為了獲得更高的篩分效率，必須針對不同的篩分物料選擇不同的篩孔形狀，這樣可提高振動篩的處理能力。
1.2.3 篩孔尺寸和篩面的開孔率
在篩分物料一定的情況下，篩孔尺寸對篩分效率影響很大。篩孔尺寸越大，物料粒的透篩能力越強，振動篩的處理能力也就越大，當然，篩孔尺寸主要由被篩物料的工藝要求決定。篩面的開孔率是指篩面開孔面積與篩面面積的比值(也稱有效面積系數(shù))。開孔率高則增大了物料顆粒透篩的概率，振動篩的處理能力就高。反之，振動篩的處理能力則低。因此，為了提高篩分效率，應(yīng)選擇有效面積系數(shù)較大的篩面。
1.2.4 篩面的材料
非金屬篩面，如橡膠分級篩面、聚胺脂編制型分級篩面、聚胺脂條縫篩面、尼龍篩面等，由于這些非金屬材料的特性，在篩分過程中產(chǎn)生二次高頻振動，使堵孔現(xiàn)象很難發(fā)生，有利于物料的透篩，比金屬篩面振動篩的處理效率有所提高。
1.3 振動特性參數(shù)
振動特性參數(shù)包括振動頻率、振幅、振動方向角和篩面傾角。
1.3.1 拋擲指數(shù)
4個振動特性參數(shù)除了各自對振動篩產(chǎn)生不同的影響外，它們的共同影響還可歸納為一個參數(shù)——拋擲強度D(或稱拋擲指數(shù))，其關(guān)系式為：
D=ω2Asinβ/gcosα=ksinβ/cosα
式中：A——振幅(mm);
ω——振動的圓頻率(rad/s);
g——重力加速度;
β——振動方向角(°);
α——篩面傾角(°);
k——振動強度，k=ω2A/g。
根據(jù)經(jīng)驗，當拋擲強度D=3~3.3時，篩面的一個振動周期正好等于物料跳動的周期，即篩面每振動一次，物料將出現(xiàn)一次拋擲運動，此時物料最易透篩，這種運動狀態(tài)對于減少不必要的能量消耗和提高振動篩的篩分效率十分有益。然而這是基于單個物料顆粒跳動的基礎(chǔ)上獲得的參數(shù)，實際上，物料在篩面上均以料群的狀態(tài)出現(xiàn)，物料顆粒之間常常產(chǎn)生摩擦，從而要求更大的拋擲強度，所以在實際應(yīng)用中應(yīng)選取較高的拋擲強度。
1.3.2 篩面傾角α
篩面與水平面的夾角稱為篩面傾角。傾角的大小與篩分設(shè)備的處理量和篩分效率有密切關(guān)系。當傾角增大時，將增加篩上物料的拋擲強度，從而物料在篩面上向前的運動速度加快，使振動篩處理量提高，但物料在篩面停留時間縮短，減少了顆粒透篩機會，從而使篩分效率降低。反之則使處理量降低，提高篩分效率。為了使振動篩篩分效率控制在一個比較理想的范圍內(nèi)，圓振動篩的篩面傾角一般在15°～25°，直線振動篩的篩面傾角在0°～8°。
1.3.3 振動方向角β
振動方向線與上層篩面之間的夾角稱為振動方向角。振動方向角取值越大，物料每次拋擲運動所移動的距離越短，物料在篩面上向前的運動速度越慢，物料能夠得到充分篩分，從而獲得較大的篩分效率。振動方向角取值越小，物料每次拋擲、前進的距離越遠，物料通過篩面的時間越快，處理能力高，但物料不能得到充分篩分。因此，應(yīng)合理選擇振動方向角，對于難篩物料，振動方向角應(yīng)取大值，對于易篩物料，振動方向角應(yīng)取小值;一般情況下，圓振動篩的振動方向角是90°，直線振動篩的振動方向角取值范圍是30°～60°，經(jīng)常采用45°，該值不但有良好的適應(yīng)各種篩分的性能，而且還可以獲得最好的運動速度和較高的生產(chǎn)率。
1.3.4 振幅A
振幅增大,篩孔堵塞現(xiàn)象將大大減少,同時也有利于物料的分層。但振幅太大對設(shè)備的破壞性也較大。振幅的選擇是根據(jù)被篩物料的粒度及性質(zhì)來確定。一般情況，振動篩規(guī)格越大,所選擇的振幅越大。當直線振動篩用于分級時,振幅稍大些;當所處理物料粒度大時,振幅也應(yīng)相應(yīng)加大;所處理物料粒度小時,振幅應(yīng)小些。通常,直線振動篩的振幅A=3.5~6 mm。
1.3.5 振動頻率ω
振動頻率的增大，可以增加物料在篩面上的跳動次數(shù)，使得物料的透篩概率增加，這對于加快物料篩分速度和提高篩分效率很有幫助，但太高會降低設(shè)備的使用壽命。通常振動頻率的選取由振動強度k和振幅A確定。它們之間的關(guān)系為：
ω2=3 600k·g·cosα/(A·sinβ)
對于粒度較大的物料， 選用較大的振幅和較低的頻率;對于粒度較細的物料，選用較小的振幅和較高的頻率。
2 提高振動篩工作效率的措施
2.1 選擇合適振動篩類型
雖然篩分效果主要取決于被篩物料的性質(zhì)，但同一種物料采用不同類型的篩分設(shè)備可以得到不同的篩分效果。如固定篩的篩分效率較低，對運動篩而言，其篩分效率與篩面的運動形式有關(guān)，在振動篩篩面上，顆粒在接近于垂直篩孔的方向被抖動，振動頻率越高，篩分效果越好;在搖動篩篩面上，顆粒主要是沿篩面滑動，由于搖動篩的搖動頻率比振動篩的頻率低，所以搖動篩的篩分效果較差;圓筒篩因篩面易堵，故篩分效率低。因此，應(yīng)根據(jù)物料性質(zhì)，合理選用振動篩類型，以最大限度提高工作效率。如對物料進行預(yù)先篩分和檢查篩分一般采用圓振動篩;對破碎后的物料進行分級采用概率篩、等厚篩和大型振動篩;對物料進行清砂和除泥，采用概率篩等厚篩效果更好。
為了提高振動篩的工作效率，還需根據(jù)實際情況，在滿足產(chǎn)品粒度要求的前提下，盡可能選用較大的篩孔尺寸、較大的有效篩分面積、較高篩面開孔率的非金屬篩面。并選用合適的篩孔形狀，以提高物料顆粒的透篩能力和工作效率。
2.2 合理選擇振動電機和調(diào)整激振力
振動電機的合理選取是影響振動篩性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，而激振力大小是影響振動篩生產(chǎn)率的核心因素。
2.2.1 振動電機的選擇
振動電機作為振動篩的振動源，應(yīng)具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、激振效率高、節(jié)能、安裝調(diào)試方便等優(yōu)點，振動電機的選取具體包括工作頻率、最大激振力、功率等參數(shù)。首先是選擇工作頻率和激振力，振動電機的轉(zhuǎn)速要接近于工作頻率;最大的激振力必須在所選的電機合成激振力的范圍內(nèi)。然后根據(jù)工作頻率和最大激振力選擇振動電機的功率。
2.2.2 激振力的調(diào)整
振動篩的生產(chǎn)率與激振力呈指數(shù)關(guān)系，激振力的增加引起生產(chǎn)率的迅速增加，而堵塞率則隨激振力的增加迅速下降。激振力的增加使得振動強度增大，篩面對物料的作用力加大，物料的上移速度增大，生產(chǎn)率得以提高，堵塞率下降。激振力對篩子的通過率和破碎率也有一定的影響，其變化規(guī)律均呈波浪型。激振力過小時，通過率和破碎率效果較差;激振力過大時，則會加大振動電機轉(zhuǎn)軸兩端偏心塊的摩擦，在高速旋轉(zhuǎn)的情況下，容易損壞電機，降低電機的使用壽命，因此合理調(diào)整激振力的大小十分重要。振動電機的激振力是高速旋轉(zhuǎn)的偏心塊產(chǎn)生的離心慣性力。改變偏心距，從而改變激振力的幅值，就可以達到調(diào)節(jié)激振力的作用。
2.3 改善篩面運動方式
篩面的運動方式對振動篩的工作效率影響很大。理想的篩面運動方式應(yīng)為：①篩面入料端垂直方向的振幅應(yīng)大于排料端垂直振幅。這是因為入料端有較大垂直方向振幅,可使該端較厚的物料有效分層,同時借助傾角,使該端多余的物料迅速向篩面中部鋪展開,使細粒物料在相對較薄的料層中分層透篩,提高了篩面的實際使用面積;當物料到達排料端時,物料已經(jīng)分好層了,這時只需要較小的垂直方向振幅即可保證細粒物料有良好的透篩條件,太大的垂直方向振幅反而擾亂了細粒物料的透篩環(huán)境。②沿篩面長度方向上,從入料端開始,物料運動速度應(yīng)為遞減狀態(tài)。這是因為物料的運動速度遞減,可使物料層在整個篩面上保持一定厚度,使細粒物料在相對更長范圍的篩面上分層透篩,增大篩子的實際使用面積,同時,篩面沿篩長方向的透篩量趨于均勻,充分發(fā)揮篩面的透篩潛力。
近幾年研制出的等厚篩和雙頻振動篩，克服了普通振動篩整個篩面振幅為恒定值和單位透篩能力低的缺點，使入料端具有更大的振幅，排料端具有和普通振動篩相同的振幅，從而提高了工作效率。最近有學者通過對圓振動篩或直線振動篩改造，獲得了一種新型振動篩——復(fù)雜運動軌跡振動篩，它結(jié)構(gòu)簡單，動力消耗少，工作效率大。該篩在入料端篩面作圓運動，中部篩面作橢圓運動，而在排料端作近似直線的弧線運動，且沿篩長方向篩面運動軌跡是逐點變化的，沿篩長方向物料運動速度是遞減的。這樣既提高篩分效率和工作效率，又降低生產(chǎn)成本，是一種理想的篩面運動方式。
2.4 采用非金屬材質(zhì)篩網(wǎng)
采用薄形彈性篩網(wǎng)作為篩基，對提高振動篩的工作效率非常有利。這種篩網(wǎng)一般用橡膠或聚氨脂材料加工而成，它能降低篩面和被篩物料之間附著力，使物料產(chǎn)生二次高頻振動，避免篩孔堵塞，增強物料的通透性，并且能緩解被篩物料對篩面的機械作用，較之鋼絲篩網(wǎng)更能經(jīng)受大振幅振動。非金屬材質(zhì)篩網(wǎng)具有以下優(yōu)點：①提高篩分效率。它可比金屬篩網(wǎng)篩分效率提高15%左右。②耐磨性能好，使用壽命長。它的平均壽命是金屬篩網(wǎng)的2.5倍以上。③減少安裝時間，提高了設(shè)備運轉(zhuǎn)率。由于非金屬材質(zhì)篩網(wǎng)使用壽命大大延長，減少了篩面的更換次數(shù)，設(shè)備運轉(zhuǎn)率比金屬篩一般提高 15%。④降低噪音，改善作業(yè)環(huán)境。金屬篩網(wǎng)在工作中除與篩箱共振外，網(wǎng)絲還產(chǎn)生一些顫動，磨損后這種現(xiàn)象更加明顯，加上物料在箱面上的鋼性碰撞以及其它部件的顫動，產(chǎn)生的噪音較高;非金屬材質(zhì)篩網(wǎng)整個篩板為一整體，具有一定的緩沖作用，可降低噪聲20 dB(A)左右。
2.5 采用多路給料方式
振動篩一般采用的一路給料，物料供給到篩面以后，小于分離粒度的大部分物料在給料端就很快透過篩孔成為篩下產(chǎn)品，而距排料端的1/3~1/2的篩面，除了繼續(xù)起一定的篩分作用外，主要是起了運輸作用，因而篩面的利用率不高。如果采用多路給料，相當于增加了篩面的寬度，減少了供給到篩面上的料層厚度，有利于細粒物料很快接觸篩面通過篩孔，同時，充分地利用了篩面，減少粗顆粒不必要的運輸路程，從而提高篩分工作效率。
2.6 加強運行管理
操作和維護對振動篩性能的發(fā)揮也有一定的影響。為了使振動篩高效率運行，必須嚴格按照操作規(guī)程精心操作，如給料要均勻、連續(xù)和適量，保證物料沿整個篩面寬度均勻分布，以利于細顆粒的透篩，獲得較高的處理能力和篩分效率。此外，還要加強篩機的維護與保養(yǎng)，如及時清理篩面和修理、更換損壞的篩面，保證設(shè)備的完好狀態(tài)。
3 小結(jié)
振動篩是篩分工藝過程的主要設(shè)備，振動篩的設(shè)計制造、工藝操作、檢修維護與運行管理，對設(shè)備的正常、可靠運行具有較大的影響，進而影響工藝生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。掌握振動篩篩分效率的影響因素和規(guī)律及提高振動篩篩分效率的措施，對保證篩分工藝工程穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)具有重要意義。影響振動篩篩分效率的因素很多，提高振動篩的工作效率，要根據(jù)實際情況，綜合考慮，采取適當?shù)拇胧?，在保證處理量的前提下最大限度地提高篩分效率。目前，振動篩產(chǎn)品正朝著大型化、重型化、空間化、標準化、系列化、通用化等方向發(fā)展，尋求新的振動形式以提高處理能力和篩分效率，進行篩分機械的系統(tǒng)優(yōu)化，解決振動工作方式帶來的可靠性、疲勞壽命、振動和噪聲污染問題，研究難篩分物料的篩分技術(shù)等問題，是振動篩發(fā)展過程中需要不斷探索的課題。
