振动放矿机结构改进

靳虎平，李济安，杨霞霞，陈向东，强莉萍，孟金花

（1.白银恒诚机械制造有限责任公司，甘肃白银 730900；2.白银有色锌铝型材有限公司，甘肃白银 730900）

1 振动放矿机的设备选型及安装

振动放矿机是以振动电机为动力源，利用安装在振动电机主轴两端的偏心块旋转产生离心力来得到激振力[1-3]，驱使振动放矿机台面和物料做周期直线往复振动。当放矿机体振动的加速度在垂直方向大于重力加速度时，机体中的物料被抛起，并按抛物线的轨迹向前跳跃运动。由于振动电机的连续运行，放矿机持续不断地振动，使机体中的物料连续向前跳跃，以达到放矿和输送矿石的目的[4-6]。

1.1 确定安装方式

颠振型振动放矿机通常由振动台面、惯性激振器、弹性元件、侧板及机架等组成[7-8]，其结构如图1所示。

图1 颠振型振动放矿机结构

振动台采用框架式结构，由2 根工字钢（160 mm×88 mm×6 mm）和2 根槽钢（160 mm×65 mm×8.5 mm）作为纵向主梁，用5 根槽钢（160 mm×65 mm×8.5 mm）与纵梁连接，构成框架式振台，其强度和刚度大，坚固可靠[9]。两侧面有侧板，台面下方焊有安装激振器的底座。弹性元件一般采用橡胶弹簧，安装在振动台面与机架之间起贮能和减振作用。惯性激振器由电机驱动偏心块旋转产生激振力。机架是由型钢焊接而成的金属结构件。

按照放矿机相对于排矿口安装位置的不同，可以将振动放矿机的安装方式分为包容式、嵌入式和承托式等类型。利用巷道岩体开挖放矿机硐室，对于一般地下矿山而言无疑是首选的方式，所以按照设计确立以嵌入式的安装方式来安装颠振型振动放矿机，作为各中段和部分采场溜井的出矿设备（图2）[10]。

图2 硐室安装

1.2 设备选型

根据ZZF 系列振动放矿机的使用范围和供矿生产条件，选用功率为7.5 kW，激振力为50 kN 的振动电机。具体参数选择按照选型计算原则进行计算和核对，再比照设备产品目录选择匹配的振动放矿机。经计算和校核，确定选用ZZF2.9×1.3-15°/7.5 型颠振型振动放矿机。

2 存在的问题及改进措施

2.1 存在问题

由于经验不足和使用部门管理不到位，设计、使用振动放矿机的工作中出现了如下问题：

（1）矿山使用不规范，没有按设备适应条件控制矿石块度。当大块矿石堵住出矿口时，只能在放矿机上采用爆破处理。由于炸药量控制不当，往往导致振动放矿机振动台板、硐室基础门框架、振动电机等部件损坏。

（2）振动放矿机台面使用一段时间后，出现越位下滑现象。原因为：振动放矿机与溜矿井硐室基础的结合不可能完全密封，少量碎矿粉滑落到台板下的橡胶条上。矿粉随着工作时间的加长而积累，致使振动放矿机台面被逐渐抬起，限位块失去作用，最终造成台板下滑。有时会出现若干大块矿石同时到达漏斗口而形成稳定拱的情况，导致振动放矿机空振时间过长，而空振时的振幅增加，也会使振动放矿机台板被逐渐抬起，台板越位下滑。

（3）设计结构不合理。侧板与台板间橡胶密封条放置位置空间过大，则橡胶密封条容易扭翻变形，甚至掉落。遇到棱角锋利的矿石时，橡胶密封条容易被割裂。由于振动出矿机台面主要靠后端的角钢挂住机架上的横向橡胶条定位，振动放矿机在连续工作时，橡胶条受压缩与剪切两个方向的力的作用而翻动，使振动台面不能复位而向下滑落。

（4）爆破冲击。当特大块矿石在漏斗口上组拱时，需要采用爆破方法进行处理。由于爆破的冲击作用，使空台面反弹跳起，也必然引起台面下滑。

（5）振动放矿机机架易变形。其原因是溜矿井内部及振动放矿机台板埋入深度处未铺设松散矿石层，使得大块矿石从溜井落下时直接砸向台板而无缓冲，可能导致台板和机架变形甚至开裂。尤其在爆破大块时，原有小块已放空，大块与放矿机底板之间无缓冲层，使振动放矿机机架变形。

（6）振动电机地脚螺栓容易松动，螺纹连接处常常被拉坏。由于电机悬吊吸附于振动台板下，因而激振器激振时，使电机地脚受到向下和向前的激振力和剪切力的双重作用，导致电机经常烧坏。同时由于电机悬吊于振动台板底下，振动放矿机机架位置空间十分有限，给电机的更换和维修造成很大困难。

2.2 改进措施

针对上述问题及原因分析，本文采取如下措施改进振动放矿机结构。

（1）在原来各中段溜井的井口加装格筛，有效控制了大块矿石溜入溜井，避免振动放矿机出矿口结拱的现象，保障放矿机无放空现象出现。

（2）振动放矿机安装，振动台面与振动出矿机振动台板斜坡段用贴合密封搭接。取消机架原来焊接的密封板，以及台板与两侧和后端溜井底板之间的密封。经过长时间运转，证明没有漏矿现象出现，而且避免振动台板抬高移位下滑。改进后的振动放矿机如图3所示。

图3 改进后的振动放矿机

（3）由于取消机架后侧及两侧面的密封钢板，减弱了机架强度，所以在原有机架所有连接处贴8～10 mm钢板，并在四角处加焊8～10 mm 厚的钢板作为加强筋板，同时在机架两侧加焊两段槽钢，安装时与侧板把合。如果侧板与台板间橡胶密封条放置位置空间过大，则橡胶密封条容易扭翻变形甚至掉落。遇到棱角锋利的矿石时，橡胶密封条容易被割伤。将密封结构改为间隙密封，侧板和台板之间的密封采用可靠的间隙密封结构（图4）。

图4 侧板与台板结构

（4）在试车前要临时封闭矿仓底部的放矿口，以防止落矿时出现飞石造成安全事故。向矿仓投放矿石时，先在矿仓底部堆放不小于3 m 厚的粉矿垫层（矿石粒度不大于250 mm），起缓冲和封堵放矿口作用。确定振动放矿机台板底部橡胶定位槽钢框架合理尺寸。保证槽钢与机架角钢确立的橡胶块位置尺寸比橡胶块大2 mm 左右，加大橡胶弹簧断面，从而保障激振缓冲的效果，保证台板不下滑。

（5）在机架与漏斗口的配合处焊接限位块及拉钩，从而保证发生空振时，即使台板振幅增大也不会跳离槽位而造成振动台板下滑。

（6）在原有安装激振器的基础上改进连接紧固方式，采用工字钢用方斜垫圈、平垫圈、标准型弹簧垫圈、异形六角下螺母、异形六角上螺母，使结构牢靠稳固，从而减少激振电机地脚松动及断地脚、烧电机等故障。在设计振动放矿机硐室时，将放矿机下面地基空间加大，以便于电机的维修、维护工作的开展。

3 改进效果

振动放矿机的改进效果主要表现在以下6 个方面：

（1）提高出矿效率。振动放矿可以改善矿石的流动性，在一定范围内可消除矿石的卡堵、结拱等现象。

（2）作业安全。采用木漏或钢漏斗重力放矿，放矿作业容易发生安全事故。采用振动放矿机放矿，工人不直接在漏斗口下作业，保障了出矿人员的安全。

（3）减少放矿作业人员，减轻放矿工人的劳动强度。

（4）卡料现象少。采用振动放矿机出矿，矿石通过能力大，矿石只要不大于出料口尺寸，一般可以振动出矿，利用振动放矿机还可以消除部分悬拱矿石卡斗现象。

（5）制造容易。颠振型振动放矿机设备构造简单、取材容易，其机架、振动台板、激振座、侧板都属于普通材料。除焊接要求较高外，没有特殊的技术要求。

（6）安装简单。对于ZZF2.9×1.3-15°/7.5 型振动放矿机，安装前用混凝土按设计尺寸打好硐室安装基础，预留地脚孔位，将设备安装于基础二次灌浆就可使用。由于设备比较轻便，3～4 名维修工即可完成安装作业，且安装技术要求较低。