直线振动筛的生产率和筛分效率

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1991.01.036 北京科技大学学报 第13卷第1期 Vol,13 No,1 1991年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan。1991 直线振动筛的生产率和筛分效率 朱允言·孙乐殿·“黄全利· 猜要：用正交设计的方法，对TZ120一240单层筛和2TZ120一240双层筛的生产率 和筛分效率进行了实测研究，得知了菇子的振幅、掇动方向角、雍面倾角和料层厚度对生产 事和筛分效事的影响关系，找到了上述各种参数的最佳组合方案。 关键词：自同步直线振动筛，生产事，筛分效事 Productivity and Screening Efficiency of Linear Vibration Screen Zhu Yunyan'Sun Ledian·Huang Quanli· ABSTRACT:Measurement and analysis of productivity and screening efficiency on the TZ120-240 single layer screen and the 2TZ120-240 double layer screen are carried out by using orthogonal design method.The influence of altitude, direction angle,angle of the screen surface and burden thickness on productivity and screening efficiency is revealed.The optimum plan of all of the parame- ters is also found. KEY WORDS:self-synchronization linear vibration screen,productivity,scree- ning efficiency 目前国内1000m3以上的大高炉供料系统均采用贮矿槽槽下筛分的工艺。高炉槽下现有 振动筛的类型有自定中心振动筛、自同步直线振动筛、椭圆运动振动筛、概事筛等。把各种 振动筛进行比较，在结构简单、工作可靠、维修方便等方面，自同步直线振动筛具有明显的 1990一09-04收稿 ·机械工程系(Department of Mechanical Engincering) ∽·太行振动机幟研究所(Taihang1 astitute of Vibration and Mechanica】Engineering) 71

第 卷第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 。 ，， 直线振动筛的生产率和 筛分效率 朱允言 孙乐殿 ’ 黄全利 ’ ‘ 二 摘 要 用正交设计的 方法 ， 对 。一 单层始和 一 双 层筛的 生产率 和筛分效率进行了实侧研究 ， 得 知了芳子的 振幅 、 振动方向角 、 筛面倾角和料 层厚度对 生产 率和筛分效率的影晌关系 ， 找到了上迷各 种参 数的 最佳组 合方案 。 关越祠 自同步直线振动筛 ， 生产率 ， 筛分效率 “ ” 少 件 ’ “ 二 “ ” 夕 二 五 一 一 遵 五 · “ ， ， · 一 ， ， 目前国内 以上的大高护供料系统 均采用 贮矿槽槽下筛分的工艺 。 高炉槽下现有 振动筛的 类型有 自定中心振动 筛 、 自同步直线振动筛 、 椭圆运动振动筛 、 概率筛等 。 把各种 振动筛进行比较 ， 在结构简单 、 工作可靠 、 维修方便等方面 ， 自同步直线振动筛具有明显的 一 一 魂 收稿 翻 ， 机械工程系 太行振动机城研究所 了 ， ， DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1991．01．036

优势。实践证明其生产书和筛分效革能满足生产要求。直线振动筛的振幅、振动方向、筛面 倾角、筛面料层厚度等参数对生产率和筛分效率均有直接的影响。这些参数变化时，生产事 和筛分效率变化的趋向性，可以通过分析或计算得到。但这些参数不同组合时，生产率和筛 分效率的大小是多少，这些参数如何组合才是最佳方案，这些问题是无法通过分析计算得到 的，必须通过试验研究才能解决〔1)。 为此，我们对河南新乡太行振动机械厂生产的TZ120一240单层筛和2TZ120一240双层 筛进行了试验研究。 1试验方法和试验设备 TZ120一240单层筛和2TZ120一240双层筛是太行振动机战厂的定型产品。试验是在产品 实物上进行。试验物料为高炉实际用矿，测试仪器采用GZ2型六线测振仪和SC16光线示波 器。在记录振动筛前后左右4个边角点的振幅的同时，还记录了振动电机的功率、电流。此 外，由红外发光二极管和红外三极管为传感元件组成的自同步测试仪记录了两台振动电机的 起动和自同步情况，其分辨率为0.05s。 取双振幅、振动方向角、筛面倾角、入料端料层厚度4个参数为试验因子，每个因子均 采用3个水平，每个水平的取值如表1所列，选用L。(3)正交表。 为了便于将因子水平变化引起的试验结果差异和由无法控制因素引起的结果差异能通过 方差分析区别开来，在单层筛试验时重复3次，双层筛试验时重复2次【2)。 表1试验因子和水平的取值表 Table 1 Experimental parameters and levels 改 层 中 层 筋 因 子 1 2 A:双服幅，mm 5 8 5 B,振动方向角 45 55° 65° 45° 55° 65 C:菇面倾角 da 10° 15" 10° 15° D:料层厚度，mm 70 110 150 70 110 150 2试验数据分析 单层筛试验实测数据中，生产率是指单位时间内筛上筛下排料总和。表中所列时间为示 波图上激振电机从开始起动和开始制动的时间，每次统计时间约为10s,其中包含了起动时 间1.8~2,2s。振动筛生产时每次实际工作时间远大于试验所统计的10s,故筛子的实际生产 率将会比试验时测得值大(10~20)%。 筛分效率是指筛下物含5mm以下透筛量与筛上筛下物中5mm以下碎矿含量总和的比值。 统计分析采用以下多水平正交表统计分析的公式。 如第列第i水平效应的估计值用@：；表示，第列的变动平方和用$：表示，第列的 自由度用f,表示，重复试验次数用1表示，则： 72

优势 。 实践证明其生产率和筛分效 率能满足生产要 求 。 直线振动筛的振幅 、 振动方向 、 筛面 倾角 、 筛面料层厚度等参数对生产率和筛分效率均有直接的影响 。 这些参数变化时 ， 生产率 和筛分效率变化的趋向性 ， 可以通过分析或计算得到 。 但这些参数不同组合时 ， 生产率和诚 分效率的大小是多少 ， 这些参数如何组合才是最佳方案 ， 这些向题是无法通过分析计算得勤 的 ， 必须通过试验研究才能解决 〔 ” 。 为此 ， 我们对河南新 乡太行振动机械厂生产的 一 单层筛和 一 双层 筛进行了试验研究 。 试验方法和试验设备 一 单层筛和 一 。双层筛是太行振动机械厂的定型产品 。 试验是在产品 实物上进行 。 试验物料为高护实际用矿 ， 溯试仪器采用 型六线侧振仪和 光线示波 器 。 在记录振动墉前后左右 个边角点的振幅的同时 ， 还记录了振动电机的功率 、 电流 。 此 外 ， 由红外发光二极管和红外三极管为传感元件组成的 自同步洲试仪记录了两台振动电机的 起动和 自同步情况 ， 其分拼率 为 。 。 。 取双振幅 、 振动方向角 、 筛面倾角 、 人料端料层厚度 个参数为试验因子 ， 每个因子均 采用 个水 平 ， 每个水平的取值如表 所列 ， 选用 ‘ 正交表 。 为了 便于将因子水平变化引起的试验结果差异和由无法控制因素引起的结果差异能通过 方差分析区别开来 ， 在单层筛试验时重复 次 ， 双层筛试验时重复 次 ‘ 幻 。 表 试验因子和水平的取值表 单 层 筛 双 层 结 因 子 －一 “， ， 盛口﹄ 年 双振幅 ， 二。 习 振动方向角 赌面倾角 料层厚度 ， 垃 。 试验数据分析 一 单层筛试验实侧数据中 ， 生产率是指单位时间内筛上筛下排料总和 。 表中所列时间为示 波图上激振电机从开始起动和开始制动的 时 间 ， 每次统计时 间约为 ， 其 中包含了起 动 时 何王 。 。 。 振动筛生产时每次实际工作 时 间远大于试验所统 计的 ， 故筛子的实际生产 率将会比试验时侧得值大 。 筛分效率是指筛下物含 以下透筛量与筛上筛下物中 以下碎矿含量总和的比值 。 统 计分析采用 以下 多水平正交表统 计分 析的公式 。 如第 列第 水乎效应的估计值用 。 ， ，表示 ， 第 列的变动 乎方和用 ‘ 表示 ， 第 列 的 自由度用 。表示 ， 重 复试验次数用 表示 ， 则

I. T 0:1= 3×7-9×7 @12= I. T 3x7- 9×i 03= L-T 3×19×1 ,=J+I+2_T2 3×1 9×7 f,=3-1=2 式中I、】、盟：分别是第i列第1水平、第2水平、第3水平的数据之和，T是全部数 据之和。 各列误差的变动平方和为： 3 f。=3×3×(1-1) 按上述公式计算出的单层筛的生产率和筛分效率的统计分析表，方差分析表如表2、表 3,表中的显著性是将F值与查表得到的F0.05(2,16)=3.63相比较得到的。 表2单层筛生产率的方差分析表 Table 2 Variance analysis of productivity for the single layer screen 因子 变动平方和 自由度 平均平方和 F值 显著性 A 68481 2 34241 98 B 203 2 102 0.3 C 18066 9033 25.9 D 10750 2 5375 15.4 误差e 5577 16A 349 △注：对正交号3、4、6的试验只重复了2次，取这两次的均值作为第3次的试验数据，对应的方差分析总自由 度数降低2个，查表得F0.05(2,16)=3.63 表3单层筛筛分效率的方差分析表 Table 3 Variance analysis of screening efficiency for the single layer screen 因子 变动平方和 自由度 平均平方和 F值 显著性 双 725 363 4.9 8 1242 621 8.39 C 41 2 21 0.3 D 767 384 5.19 误差e 1186 16A 74, △注：见表4的附注，查表得F0.05(2,16)=3.63 73

‘ ‘ ‘ 犷 丁打 一 百灰了 ‘ ‘ 子 景 梦 一 石了 ‘ 二 一 式中 ‘ 、 ，、 ‘分 别是第 ‘ 列第 水平 、 第 水平 、 第 水平的数据之和 ， 是全部数 据之和 。 各列误差的变动平方和 为 一 会 ，会户 夕 ， 一 令 ‘ 愈 ， 启 户 ， ‘ ，孟 ’ 。 一 按上述公 式 计算出的单层筛的生产率和筛分效率的统 计分析表 ， 方差分析表如表 、 表 ， 表 中的显著性是将 值与查表得到的 。 。 。 ， ， 二 。 相比 较得到 的 。 表 单层筛生 产率的方差分析表 皿 因 子 变动平方和 自由度 平均平方和 值 显著性 … 误差 口︸ 人 口上， 勺 八 △注 对正交号 、 、 的试验只 重复了 次 ， 取这两次的 均值作为第 次的试脸数据 ， 对应 的方差分析总 白由 度数降低 么 个 ， 查表得 。 。 ， 表 单层摘筛分效率的方差分析表 叮 因 子 变动平 方和 自由度 平 均平方和 值 显著性 误差 一 。 。 一 八 △注 见 表 的附注 ， 查表得

用同样方法得到的双层筛生产事和筛分效事的方差分析如表4、表5。 表4双唐喻生产率的方差分析镶 Table 4 Variance analysis of productivity for the double layer screen 因子 变动平方和 自由度 平均平方和 F值 显著性 A 19132 2 9566 19.3 B 2307.8 2 1153,9 2.33 C 5707.6 2 2853.8 、 5.76 D 4808.8 2 2404.4 4.85 误差c 4461.8 9 495.8 查表得F。,05(2,9)=4,26 表5双层箭箭分效事的方差分析表 Table 5 Variance analysis of screening efficiency for the double layer screen 因子 变动平方和 自由度 平均平方和 F值 显著性 A 153 2 76.5 3.75 B 148 74. 3.63 C 58.9 2 29.5 1.45 D 21 2 10.5 0.51 误差c 184 9 20.4 查表得F。.1(2,9)=3.01 Fg.05(2,9)=4.26 进行工程平均的估计计算时采用点估计的计算公式为： 工程平均估计=一般平均+显著因子相应水平效应的估计值 区间半径为： 6 式中 。=5。+不显著因子的变动平方和 试验总次数 ”,=1+显著因子自由度之和 广=f,+不显著因子的自由度之和 F。-F的临界值由置信水平a和f查表F。(1,f)得出。 单层筛各因子水平的几种搭配情祝和工程平均估计值如表6，双层筛各因子水平的几种 搭配情况和工程平均估计值如表7。 74

用同样方法得到的双层筛生产率和筛分效率的方差分析如表 、 表 。 表 双典抢生产率的方差分析衰 从 了 因 子 变动平方和 自由度 平均平方和 显著性 一 马 。 误差 。 。 一 一 一 。 。 。 查表得 。 ‘ ， ‘ 漏 琴矍黑笋黔黔之办 林 已 因 子 变动平方和 自由度 平均平 方和 尸 值 是若性 了妞 。 乳 众， ， 。 。 一 “红 查表得 ， ， 。 。 ‘ ， ， 。 ‘ 进行工程平均的估计计算时采用点估计的计算公式为 工程平均估计 一般平均 显著因子相应水平效应的估计值 区间半径为 一、州︸一 ︾爪 八毛 了 一气 一 式中 。 。 不显著因子的 变动平方和 试验总次数 显著因子 自由度之和 了 。 不显著因子的 自由度 之 和 。 一 尸 的临界值由置信水 平 。 和尺查表 ，尺 得出 。 单层筛各 因子水平的几种搭配情况和 工程平均估计值如 表 ， 双层筛各 因子水平的几种 搭配情况和 工程平均估计值如表

表6单层筛各因子水平的搭配和工程平均估计 Table 6 Arranging the parameters in groups and engineering average evaluation for the single layer screen 所选择的搭配方案 生产率的平均估计 筛分效率的乎均估计 置信度 t/h % % A1 B C2 D2 5mm 55° 10° 110mm 125.5±16.3 84.39±8.3 95 1 B2 C2 Ds 5mm 55° 10° 150mm 163.5±16.3 83.5±8.3 95 A2 B2 C2 7mm 55° 10° 70mm 184.2±16.3 84.3±8.3 95 A2 B2 C2 D2 7mm 55" 10° 110mm 191.8±16.3 73.5±8.3 95 表7双层筛各因子水平的搭配和工程平均估计 Table 7 Arranging the parameters in groups and engineering average evaluation for the double layer screen 搭配方案 生产率的平均 置伯度 筛分效率的平均 置信度 估计值，t/h % 估计值，% % 备 A1B2C2D3 123.8±34 95 ~100-5.1 90 因给料能力不 A2B2C2D3 193±34 95 94.83±5.1 90 足，限制了菇 A2B2C2D2 167±34 95 94.83±5.1 90 子的生产率 3·试验结果 (1).TZ120-240单层筛的双振幅为5mm(实测为4.5~4.8mm),振动方向角为55°，筛 面倾角10°，试验证明，当筛子入口矿层厚度为(110~150)mm时，筛分效率可达84%，生 产率为140~180t/h,完全能满足300m3高炉生产的需要。 (2)2TZ120-240双层筛的双振幅为5~7mm(实测为6血m),振动方向角55°，筛面 倾角10°。试验证明，矿料厚度为110~150mm时，筛分效率可达94%，生产率为180~220t/h, 试验时由于受给料机供料能力的约束，生产率受到限制。从试验结果看，如给料能力增加， 保持85%的筛分效率时，生产率可达到250t/h。 (3)相同参数相同生产率时，双层筛的筛分效率可提高(10~15)%，'故除小生产率情况 外，采用双层筛较合理。在炼铁厂，300~550m以上高炉的槽下旷筛用双层筛较合理。 (4)试验证实，双振动电机自同步直线振动筛的生产率和筛分效率完全能达到椭圆振动 筛和概率筛的同等水平。而在结构简单和工作可靠方面明显优于椭圆振动筛和概率筛，特别 是自身高度比概率筛小，对新建高炉和大修的高炉可节省较多的槽下土建费用，经济意义较 大。 (5)从统计分析表的数据可画出各参数对生产率和筛分效率的影响曲线。图1是单层筛 的曲线。 75

表 单层筛各因子水平的搭配和工程平均估计 所选 择 的搭配方案 生产率的平 均估 计 希分效率的平均估计 置信度 人 ，叭巩助孙 也 导口 人 ， ， ， ， 口 。 土 右 。 。 士 。 。 士 。 。 士 。 。 士 。 。 士 。 。 士 。 。 士 。 表 双 层 筛各因 子 水平的搭 配和工程平 均估 计 备 注 搭 配 方 案 生产率的平 均 置 信沁 度 置 信 度 估计值 ， 结分效率的平均 估计值 ， ， ， 二 ， ， ， 。 士 土 士 一 。 土 一 。 士 。 因给料能力不 足 ， 限叔了筛 子的生产率 试 验 结 、 果 。 一 单层筛的双振幅为与皿” 实侧为 一 ‘ ， 振动方向 角为 ， 筛 面倾角 ， 试验证明 ， 当筛子入 口 矿层厚度为 ‘ 。 时 ， 筛分效率可达 ， 生 产率为 五 ， 完全能 满足 ， 高炉生产的需要 。 别 双层筛的双振幅为 川 实侧为 二， ， 振动方向角 。 ， 筛面 倾角 ， 试验证明 ，矿料厚度为 。 拓 时 ， 筛分效 率可达 ，生产率为 一 ‘ ， 试验时 由于受给料机供料能力的约束 ， 生产率受到 限制 。 从试验结果看 ， 如给料能力增加 ， 保持 的筛分效 率时 ， 生产 率可达到 了 。 、 相同参数相同生产率时 ， 双层筛的筛分效率可提高 一 动 ， 故除小生产率情况 外 ， 采用双层筛较合理 。 ， 在炼铁厂 ， 。 坦 ” 以上高炉的槽下矿筛用 双层筛较合理‘ 试脸证实 ， 双振动电机 自同步直线振动筛的生产率和筛分效率完全能达到椭圆振动 筛和概率筛的 同等水平 。 而在结构简单和工作可靠方面明显优于椭圆振动筛和概率筛 ， 特别 是自身高度比概率筛小 ， 对新建 一 高炉和大修的高炉可节省较多的槽下土建 费用 ， 经 济意义较 大 。 从统 计分析表的数据可画 出各参数对生产 率和筛分效率的影响 曲线 。 图 是单层筛 的曲线