基本介紹
振動篩是礦山、煤炭、建材、冶金、製藥等行業生產中必不可少的設備之一。篩分機械的大型化、節能化以及提高工作性能、延長使用壽命、提高自動化水平是振動篩生產企業和設計者不斷追求的目標。但大型振動機械除傳給地基的動應力過大之外，側板和梁容易斷裂，篩框很快損壞。如果採用共振技術，由於激發同樣的振幅所需要的激振力比非共振運行時減少很多，所以傳動連桿與篩框連線處的動應力較小，可以提高側板、梁和篩框的壽命，同時可以減少傳給地基的動應力，同時也達到了高效節能的效果，是目前比較先進的大型篩分設備 。
在振動篩分機械不斷發展的今天，各種篩型大量湧現，其中大部分是以線性振動為主。共振篩早在20世紀20年代就已經出現，到20世紀50年代才在工業生產上正式使用。國外從16世紀開始振動篩分機械的研究與生產，在18世紀歐洲工業革命時期，振動篩分機械得到迅速的發展，到本世紀振動篩分機械發展到一個較高水平。德國STK公司可提供260多種篩分設備；國內篩分機械在20世紀50年代得到發展，經歷了仿製階段，自行研製階段和提高階段。進入20世紀80年代後，我國成功研製了振動機率篩系列、箱式激振器等厚篩系列、粉料直線振動篩系列等。目前，振動篩分機械的發展方向：向大型化發展，國外篩面可達60.5平方米；向重型、超重型發展；向理想運動軌跡振動篩發展，尋找一種以理想運動方式為基礎的新型篩分機成為篩分設備發展的一個新方向；向標準化、系列化、通用化發展；向空間發展；向難篩分物料篩機發展。科學有效的篩分方法，能提高振動篩分效率和生產能力，從近20餘年的發展趨勢可知，振動機械大型化可以減少振動機械台數，方便管理，減少基建面積，是提高效益的重要措施。
共振篩的特點是振動在接近共振區的條件下進行，即篩子的工作頻率接近其本身的自振頻率。利用這個特點，就可以用較小的激振力來驅動較大面積的篩箱。所以共振篩的動力消耗較小，可以做成較大的篩面。與其它方式的振動篩相比，該篩的單機處理能力大，且彈性系統大部分為雙質量。而工作中運動質量的慣性力是平衡的，所以傳給基礎和傳動機械的動力較小，生產廠房基礎設施投資較低。從而實現了共振篩大型化、高效、節能化的目的。
發展狀況
共振篩自從1930年公開問世以來，它類型得愈來愈多，得到了普遍的套用因為它的機型特別成功，用比較小的激振力達到好的篩分。在發展開始時期，出現了線性彈性單質量系統。目前，對於分段線性非線性的理論研究已經有了不小的進展，陳予恕等學者進行了大量的研究。對於雙質體分段剛度非線性共振篩的動力學研究基本上是通過非線性方法得到近似解，自由度相對較少。隨著對該設備研究的發展，運用數值模擬的計算方法越來越被人們所重視，本論文針對目前的需求，運用計算機的高速高效性，有針對性和廣泛性的建立仿真模型，達到深度和廣度兼顧的動力學研究的目的。在繼續發展中，則向多質量系統和非線性彈性系統 過渡。
各種共振篩的不同特點，表現為下列方面:
(1)結構型式
(2)動力學系統的等效力學模型示意圖
(3)篩框的點運動軌跡。
定義
共振篩屬於振動篩的一種，與振動篩不同點是：振動篩是在遠離共振區的超共振狀態下工作；而共振篩是在接近共振區的條件下工作，即篩分機的工作頻率接近其篩子本身的固有頻率。利用這個特點，就可以用較小的激振力來驅動較大面積的篩箱，所以共振篩的動力消耗小，而生產能力大 。
共振篩是一種篩面的振動頻率與篩面(包含裝載的物料)的固有振動頻率一致的振動篩。在理論上，僅給予足以克服彈性體(彈簧或橡膠)內部阻力的能量即能使振動持續下去，因而這種篩除具有一般振動篩所具有的一系列優點外，還具有動力消耗少的突出優點。廣泛套用於篩分各種粒度的物料。
共振篩的篩箱運動軌跡是直線或接近直線，其運動方向與篩面呈一定的拋射角，篩面一般為水平或微傾斜，所以，共振篩的運動特徵與直線振動篩相似，篩子的工藝參數，可以沿用直線振動篩的計算方法。到目前共振篩發展的型式眾多，按的數目可分為單質量、雙質量和多質量三種。共振篩是篩分機械中較為先進的篩分設備，在大型選煤廠中得到廣泛的適用，不僅可以作準備篩分和最終篩分，還可以用作無聊的脫水、脫泥及脫介。
構造
目前，共振篩多採用彈性連桿傳動的雙質量結構，按照兩個質量比值的不同可分為質量比小於1、質量比等於1和質量比大於1三種。在選煤廠多使用前兩種 。
共振篩圖為我國鞍山礦山機械廠製造的15m 共振篩 。
該篩分機的上篩箱1和下篩箱2分別用金屬螺旋彈簧3和4安裝在基礎上。為了保持篩箱之間的相對位置，在兩篩箱間裝有板彈簧5。由線性橡膠彈簧6和非線性橡膠彈簧7組成的複合主振彈簧平行地裝設在兩篩箱之間。下篩箱裝有偏心軸8，當偏心軸轉動時，通過彈性傳動連桿9，將激振力傳遞到篩箱上，使篩箱作方向角為45°的直線運動。
是共振篩的複合主振彈簧。線性主振彈簧（串簧）由4片圓柱形橡膠彈簧元件4和4ˊ疊加而成。在上篩箱上裝有固定座1，利用壓板螺栓2和座板3將橡膠元件固定在固定座上。與下篩箱連線的圓管5放在彈簧中部，並用打擊板6和螺栓7將圓管夾緊，當上篩箱和下篩箱作相對運動時，橡膠元件4和4ˊ分別受到壓縮和伸長，起儲存能量的作用。
分類
共振篩共振篩的型式眾多，按其質量系統的數目，可分為單質量、雙質量和多質量三種。但選煤廠採用的多為雙質量系統的共振篩。雙質量s共振篩具有兩個振質量（篩箱和機架或兩個篩箱），在工作中 兩個振動質量的動力互相平衡，動負荷小，工作可靠。若能正確地選擇和調整共振篩的工作參數，還可以得到較高的篩分效率；由於利用共振的原理工作，故動力消耗小，傳動機構受力也小。由於共振篩的製造與裝配要求高；操作和調試難度大；彈性元件價格昂貴；受給料變化的影響較大，所以，實際使用中受到了限制，故在選煤廠沒有得到廣泛的推廣。應當指出，共振篩是種先進的篩分設備，適用於大型選煤廠，除了可作準備篩分和最終篩分外，還可用作物料的脫水、脫泥和脫介。
工作原理
共振篩是在接近共振條件下工作的 。而振動篩在共振區工作時，當其工作頻率稍有改變時，篩分機的振幅就會有很大和變動，這時篩分機的工作是不穩定的。共振篩所以能在共振區附近工作，是因為採用了非線性彈簧，使彈性系統的振動，從線性振動變為非線性振動。根據機械振動學的理論，在非線性振動系統中，篩分機的自振頻率不是一個定值，它隨篩分機振幅的變化而改變，同時，非線性振動可使篩分要央共振區附近工作時的振幅變得穩定。
它是把篩子用多個彈簧支撐起來，並在篩子上裝上偏心輪，偏心輪在皮帶的帶動下轉動，是篩子受到周期驅動力的作用，做受迫振動。調整偏心輪的轉速，可使驅動力的頻率接近或等於篩子的固有頻率，篩子發生共振，從而獲得較大振幅，提高篩子的效率。下面以彈性連桿式共振篩舉例說明：彈性連桿式共振篩（直線振動運動雙質量系統。）根據彈簧共振原理製成。施予彈簧以外拉力，彈簧將伸長，外力取消後彈簧將發生振動。由於彈簧有內摩擦力（阻尼），故振幅將愈來愈小，最後將停止振動。如果在振動過程中能周期性地施以外力，此外力恰等於彈簧內阻力，則振動將保持下去。
發展方向
上世紀70年代末，我國自行設計投產了300萬噸洗煤廠，雙層302非線性共振篩是其關鍵設備，它是當時國際上最大的同類設備之一。但其設計使用壽命為10~12個月，而實際上只達到了1~2個月。機械部和煤炭部共同提出了其使用壽命的攻關問題。後面經過我國許多專家對其力學構建的不斷最佳化，做了非線性平均法和實驗相結合的分析研究，將平均法推廣到多自由度非線性系統，提出了大型二體非線性共振篩機械設計理論，實現了共振篩參數的最佳化設計，延長了其工作壽命8~10倍 。
從上面這個實例可以看出篩分機械大型化對機械結構強度和剛度提出了高要求，尤其是共振篩，由於篩體工作時處於共振狀態，機械部件（如支撐彈簧、激振彈簧和箱板等）的運動幅度和工作強度都比較大，所以磨損消耗特別厲害。如果仍採用普通篩分機械結構，則難於滿足這一要求，就會限制篩分機械的大型化。而要獲得良好的篩分效果和較大的單機處理能力，應採用足夠大的振動強度。對振動機械來說，篩寬增加一倍，管梁的應變要增加16倍左右，所以梁的直徑會迅速增大，對地基的動負荷也成倍增加，給機械製造業帶來極大困難 。篩分機械應在低應力下工作，而篩面和物料之間要在高振動強度下工作，這就產生一對矛盾。因此，如何在提高篩分效率的前提下，設計出滿足強度、剛度要求的大型或特大型振動篩，一直是國內、國際工程師和科技工作者研究的重要課題。目前對於振動篩設備，國內外主要的研究方向包括該設備振動噪聲問題。要解決這些問題不光要發掘新的高性能機械材料外，最重要的是要不斷地最佳化共振篩的結構，減少不必要的動力消耗和零件磨損，以減少噪音和器材的損耗，從而增大共振篩的性能，提高其處理量和篩分效率。
