摘要 针对传统螺旋分级机机构较复杂等问题，进行优化改进，以降低生产成本、适应市场竟争。
关键词 螺旋分级机 结构 改进
中图分类号 TD454 文献标识码B
螺旋分级机是选矿厂的主要设备之一，常与磨矿机构成闭路。因螺旋分级机返砂提升高度大、提升的返砂连续、稳定，且螺旋分级机的溢流稳定，能得到较细的矿浆溢流，是常用的分级设备。通过对螺旋分级机的使用和制造的调查研究后，发现传统的螺旋分级机存在的问题主要是机构复杂，制造周期长、成本高，因此对传统的螺旋分级机进行优化改进很有必要。
螺旋分级机主要由传动装置、螺旋体、槽体、下部支承和升降机构组成（图1），经过磨矿后的矿浆从螺旋分级机槽体下端的进料口进入槽体内，倾斜安装的槽体下端为矿浆分级沉降区，螺旋体低速旋转搅拌矿浆，使大部分轻、细颗粒的物料悬浮到上面，溢出进入下一道选矿工序；粗重颗粒的物料沉降于槽体成为矿砂，由螺旋体上的叶片输送到螺旋分级机槽体上端的排砂口排出。如螺旋分级机与磨机组成闭路，则粗颗粒物料经溜槽进入磨矿机再磨。
图1 φ2000高堰式单螺旋分级机示意图
1．螺旋体下部支承的改进
螺旋分级机螺旋体下部支承长期沉没在矿浆中，工作条件十分恶劣。传统的下部支承结构方式有：滚动轴承支座，压力水封橡胶轴衬，压力水封树脂轴衬等多种方式。滚动轴承支座应用较多，公司的螺旋分级机也都采用滚动轴承支座形式，如图2所示，空心轴带动轴承座和轴承作低速旋转，固定轴不动，起支承的作用。滚动轴承的密封件由于下部支承长期沉没在矿浆中，密封效果不理想，使用寿命为2~6个月。采用具有优越的耐磨性能的聚氨酯作为轴衬，耐用巨大大简化了下部支承结构，制造成本低。改进后的结构见图3，空心轴带动轴架，转轴作低速旋转，聚氨酯轴衬起到轴承的作用。聚氨酯轴衬和轴衬座固定不动，起支承的作用。改进效果很好，使用周期为8~24个月。原结构的成本价为5800元，改进后的结构成本价为4925元。
图2 改进前的下部支承结构
图3 改进后的下部支承结构
聚氨酯是一种新型合成橡胶，它最大的特点是在高硬度上依然保持其弹性，它的耐磨性是天然橡胶的4倍以上，铸铁的5~10倍，是一种综合性能较好的合成材料硬度范围广，耐腐耐磨性好同时具有良好的耐气候性，耐矿物油，并对臭氧、辐射有较好的抵抗能力，在使用过程中永久变形小聚氨酷的主要性能参数如下：
扯断伸长率 300%~80%
回弹率 40%~90%
压缩率（100℃×70h） 50％~100%
硬度（邵氏硬度） 40~100HA
长期工作温度 -30~+70℃
最高使用温度 80℃
脆化温度 -30~ -60℃
2．螺旋分级机传动机构的简化设计
传动装置的设计将直接影响螺旋分级机的工作性能，螺旋分级机的螺旋轴由传动装置带动旋转，由于分级机工作特性决定螺旋轴的转速很低，一般保持螺旋体外圆线速度在0.2~0.6m/s。φ2000螺旋分级机转速有两种，为3.6r/min和5.5r/min，螺旋体外圆线速度为0.38m/s和0.58m/s。因此，电机与螺旋轴之间，需采用传动比很大的减速装置。φ2000螺旋分级机传动装置如图4所示，机构较复杂，由Zl-50-11-I圆柱齿轮减速机和一对圆柱齿轮及一对锥齿轮进行三次减速。nextpage
图4 改进前的传动机构
原机构螺旋轴转速有3.6r/min和5.5r/min两种，电机型号为Y160L-4和Y160L-6，功率分别为11kW和15kW，转速分别为1460r/min和970r/min，改进的前提是为保证螺旋轴的转速不变，功率不变。综合考虑后，利用原来两种电动机，将传动机构即CRW减速机传动比；il=53.3，和一对传动比；i2=5.03的直齿圆柱齿轮进行减速，则总减速比i总= il×i2=53.3×5.03=268。当电动机型号为Y160L-4，螺旋轴转速为5.4r/min。当电动机型号为Y160L-6，螺旋轴转速为3.6r/min。改进后的螺旋轴转速与改进前的螺旋轴转速基本相同，满足使用要求。
减速机的选择经计算，当螺旋轴转速5.4r/min，电动机功率15kW，减速机的传动为53.3时，减速机所需的功率为23.94kW。查CRW系列传动能力表选定减速机型号为CRW147-53-Y160L-4-15，最大许用功率37kW，最大许用转矩13kN·m，输出转速为27.4r/min。
减速机许用转矩经校核为7.3kN·m，小于最大许用转矩13kN·m，满足要求。
螺旋轴转速3.6r/min，电动机功率1lkW时，减速机所需的功率为17.6kW，许用转矩8.lkN·m，确定选用的减速机型号为CRW147-53-Y160L-6-11。
改进后传动机构结构示意如图5所示。
图5 改进后的传动机构
由于减少了一对锥齿轮，同时CRW减速机的体积比ZL减速机小，且电机连接方式为直联式。每台传动机构重量由原来的4880kg减少到2520kg。
对螺旋分级机螺旋体作如下改进：在螺旋轴的上部去掉一组螺旋叶片，安装一组铲瓢(图6A -A），返砂由螺旋分级机的槽体底部提升到槽体侧壁的中心高度位置，同时高于磨矿机中心高度的螺旋分级机的返砂也就由槽体的侧壁自流到磨机的入口。通过这种改进，与螺旋分级机闭路的磨矿机就不再需要挖瓢，有效地提升了螺旋分级机的使用性能，同时也降低了磨矿机的负荷，因此在分级机上作此改进是十分必要的。由此在磨矿机上体现了较好的节能效果，特别是磨矿机越大，效果越显著。磨矿机取消挖瓢后，每吨矿石一般可节电1~1.5kW，同时避免了大勺头的频繁检修，并减缓了大小齿轮的磨损，运转率提高，节电效果明显。磨矿机取消挖瓢配置后，对分级机性能及磨矿能力无任何影响，螺旋分级机自身也不必增加功率。
螺旋分级机整体优化设计见图6。
图6 改进后的φ2000螺旋分级机示意图
3．今后螺旋分级机的改进考虑和建议
(1)螺旋分级机的螺旋叶片上安装的耐磨衬铁，目前的材料多为耐磨合金或白口铁。这些衬铁件构成螺旋体必须做成小块，因此螺旋体用很多的螺栓连接。以φ2000螺旋分级机为例，就用了450颗螺栓。若采用优良的材料取代，还可降低成本。
(2)槽体底部可喷涂一些耐磨涂层，延长槽体的使用寿命。
(3)采用螺旋分级机和圆筒筛的复合技术。
