自行式一次减振冷烧结矿椭圆振动筛的设计(机械CAD图纸).doc

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本科毕业设计（论文）

自行式一次减振冷烧结矿椭圆振动筛的设计

燕 山 大 学

2013年 6月 3月

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本科毕业设计（论文）

自行式一次减振冷烧结矿椭圆振动筛的设计
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答辩 日期： 2013.6.17

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摘 要
本课题从国内外目前振动的发展情况着手，系统的分析了振动筛的工艺，作用，发展趋势等等，然后又分析了振动筛的结构，零部件，振动原理，筛分工艺特点等发面的一些大致的情况。
振动筛有很多的种类，自行式双轴椭圆惯性振动筛是其中的一部分，他们的形状，组成，筛分用途各有特点，本课题主要介绍自行式一次减振冷烧结矿椭圆振动筛的一些具体设计步骤以及相关参数的选择与计算，可以为其他振动筛的设计做个示范。
关键词 椭圆振动筛 自行式一次减振 筛体 激振器 冷矿烧结

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前言
本次的毕业设计是将大学四年所学的知识的一次真正的融汇，让我们在走上工作岗位之前，把所学的知识，系统的复习了一次。虽然在设计的过程中碰到很多的困难与挫折，但在指导老师黄老师和其他老师的悉心指导下，使我勇敢的面对这些困难和挫折，基本上完成了本次的设计任务。
本次毕业设计共完成3张A0图纸的设计，历时四个月，在设计的过程中得到了冶炼教研室全体老师的耐心指导和帮助，使我从中受益匪浅，在此对各位老师表示衷心感谢。
由于所设计的自行式一次减振冷烧结矿椭圆振动筛是振动筛的一部分，具体设计参数在一定程度上受到相关设备的限制，因此就难以将之作为一种整体来考虑，而且这也是初次涉及本专业的知识学习，所以可能所设计的主要参数只能沿用西安重型机械研究所相关设备的参数，只是在具体的结构方面作了一些改动。
这一次的毕业设计的一个重要的收获就是初步掌握和运用计算机进行辅助设计的思想方法和实践手段，在设计的过程中运用CAXA完整的完成了振动筛零件的绘制，并得到了黄文老师的大力支持与指导。在此，对黄文老师表示衷心的感谢。
由于在设计中，经验欠缺，有错误的地方，希望各位老师和同学给予指出。谢谢。

目录

摘要 X
第一章 绪 论 1
1.1烧结矿冷矿振动筛的介绍 1
1.1.1烧结矿冷矿振动筛的概念及用途 1
1.1.2振动筛的分类和工作原理 2
1.1.3振动筛的构造 4
1. 2我国冷烧结矿成品筛研制地位和前途 6
1.2.1研制冷师的必要性 6
1-2.2现代振动筛分技术的发展 8
1. 2 3 新型冷矿成品筛的研制任务 10
1.2.4 冷矿振动筛研制方法 12
第二章 自同步不对称激振椭圆运动原理 14
2.1简单模型的建立 14
2.2运动方程式的建立 15
2.2.1拉格朗日方程的解释 16
2.2.2运动方程式的推理 18
2.2.3 系统的响应 19
2.3不对称系统的参数选择 25
2.4 结 论 27
第三章振动筛基本参数的确定 28
3.1振动筛筛面上的物料运动的分析： 28
3.2物料运动的基本参数的选择与计算 29
3.3 振幅、频率的选择和计算 31
第四章 振动筛的基本尺寸的确定 33
4.1 轴的设计 33
4.2激振块的设计 35
4.3小横梁的设计 36
4.4 筛板的设计和计算 37
4.6弹簧刚度的计算与选择 39
4.7电机的选择与计算 41
4.8 材料的选择 41
4.9 振动筛质量的计算 43
4.10激振器结构设计 44
4.11其他零件的介绍及尺寸的确定 46
第五章振动筛的设计步骤及动力学分析 47
5. 1惯性振动筛的设计步骤 47
5.2惯性振动筛的分析及动力学参数的计算 49
第六章振动筛相关的强度校核 57
6.1键的校核 57
6.2轴承寿命的校核 58
结论 61
参考文献 63
附录一﹒开题报告 65
附录二·文献综述 77
附录三 外文文献原文及译文 83

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第一章 绪 论
1.1烧结矿冷矿振动筛的介绍

1.1.1烧结矿冷矿振动筛的概念及用途
冷矿振动筛（冷矿筛）采用双轴激振器，电机不参振，由两台电机外拖作反向自同步旋转，使筛箱产生较大振幅沿直线方向作周期性往复运动，从而达到筛分目的的一种振动筛设备。
冷矿振动筛特点筛板采用耐磨合金钢或不锈钢筛板，具有不变形、寿命长，筛分效率高特，筛板安装方便、拆卸简单特点；同时具有生产能力大、工作可靠、振幅调节方便、传给基础的动负荷小等优点。
冷矿振动筛构成冷矿振动筛振动筛由筛箱、振动器、支承弹簧、隔振架、二次隔振弹簧、电动机及其支架等组成。
筛框部件由筛框、筛面及紧固装置组成。筛框侧板用整块优质钢板制造、侧板、架强筋板和横梁、振动器底架间的连接采用高强度的螺栓与自锁式螺母或环槽铆钉连接、牢固可靠。
振动器一般安装在筛框上部的两边侧板上、制成上振式结构，振动器也可布置在筛框的上部用万向联轴器连接，振动器采用迷宫环密封，干油润滑。该系列冷矿筛板采用耐磨合金钢或不锈钢筛板，不变形，寿命长等特点。
冷矿振动筛应用已广泛用于冶金、矿山、煤炭、港口等工业部门，主要用于温度在150℃以下冷烧结矿分级作业。该系列冷矿筛根据工作场地的状况，电机可安装在左侧或右侧；根据电机和激振器的安装位置不同设计制造各种规格的冷矿振动筛。
1.1.2振动筛的分类和工作原理
固定格筛 固定格筛的结构如图右所示，一般采用棒条筛面，其筛孔尺寸由棒条间的间隙所决定。筛面倾角一般为35°～50°。当物料给入筛上后，物料靠重力沿筛面下滑使小于筛孔的颗粒透筛。它的特点是不消耗动力，结构比较简单。
有些格筛，棒条做成曲线状，在棒条之间放入清理筛面用的旋转桨，这种格筛称为自动清扫式格筛。
圆筒筛 圆筒筛见下图所示，其筛面为圆形， 安装角度一般为4°～7°，有的情况下 ，筛面为圆锥形，此时作水平或微倾斜 安装。物料从一端给入筛筒内，随着筛筒的旋转，物料向另一端移动。在移动过程中，细粒物料透过筛孔落入筛下漏斗，大于筛孔的粗粒物料从另一端排出。
圆振动筛 这种筛子的运动轨迹为圆和椭圆，常倾斜安装，有轻型和重型，吊式和座式之分。品种规格很多，其结构参数均较合理，维修方便，运转平稳，工作可靠，筛分效率较高，因此广泛用于中、细物料的分级。
摆动筛 它曾经被广泛应用于矿物的分级、脱水和脱介。摇动筛的筛箱由4根弹性支杆或弹性铰接支杆来支撑，用偏心轴相弹性连杆来传动。由于支杆是倾斜安装，所以筛箱具有向上和向前的加速度，使物料不断地从 筛面上抛起、使小于筛孔的颗粒透筛，同时把物料向前输送。 摇动筛的振动次数一般为300～400r／min。快速摇动筛可达500r／min。但是从摇动筛的总体来看，它局于慢速筛分机，其处理量相筛分效率都较低。
直线振动筛 这种筛子的运动轨迹为直线或接近直线，筛面一般水平安装或微倾斜安装，振动方向角为30°～60°，物料的输送和筛分，就在水平的筛面广进行。 这类筛子结构紧凑，振动参数合理，运动乎稳，维修方便，有较高的筛分和脱水效率。它们被广泛用于物料脱水、脱介、脱泥以及干式和湿式分级；也可在磨矿回路中，与球磨机构成闭路，作细粒物料分级。
共振筛 这类筛分机的特点是在共振状态或接近共振状态下工作，因此，振动时能量消耗较少。有单质体系统、双质体系统和多质体系统。筛子的运动轨迹为直线或接近直线。它们曾在很多部门使用过，但目前由于维修调整相当麻烦，而很少采用。
滚轴筛 它由多根平行排列的滚轴组成，一般为6—10根该轴，最多达20根滚轴。滚轴上装有偏心圆盘或三角形盘。波轴由电动机和减速机经链轮或齿轮带动滚旋转。转动方向与物料流的方向相同，筛面倾角一般为l 2°~15°
椭圆振动筛 该筛机采用三轴驱动、椭圆运动、等厚筛分的方法。
三轴驱动、椭圆运动是指筛机的筛箱在三组激振器的合成惯性力作用下，在垂直平面内呈椭圆运动，这种椭圆运动有利于筛面上物料的向前输送、分层和透筛。
等厚筛分方法使物料在筛面上具有不同的筛分参数，筛分过程得到了优化，有利于大处理量的粘性物料的高效筛分。
该系列筛机的传动采用强迫同步原理，有利于筛分参数的调整和工作状态的稳定。
一种是三组激振器镶嵌在梭性侧板的中上部，另一种结构形式为上振式激振器装在筛箱上部。激振器的激振力可通过调整偏心块的厚度来调整。据此可调整筛箱椭圆运动轨迹的长、短轴的大小，即运动轨迹（长轴8-10mm，短轴3-5mm）。
长轴振幅对筛面物料有向前输送作用，短轴振幅对筛面物料有松散透筛的作用。
筛机采用二次隔振系统，使传动到地基的动载荷最小，整机工作在超共振状态下，其运转平稳可靠，产生噪音小。
1.1.3振动筛的构造
①筛箱振动筛的筛箱由侧壁钢板及横向构件焊接或铆接而成。侧壁 板常用厚度为6-16mm低碳钢板制成，横向构件一般多用钢管、槽钢和工 字钢焊成。筛箱要求有良好的刚性，以此承受振动。因此，在筛箱下部采用刚性较强的托架联结两侧壁板。各构件之间的联结，采用铆接、焊接或 环槽铆钉联结，铆接结构的制造工艺复杂，但承受振动的能力较好。焊接 结构在焊缝处容易产生内应力集中，当承受振动时，可能发生焊缝开裂或 折断。为了消除焊接结构的内应力，须采用一定的处理工艺。环槽铆钉的联结十分可靠，不管筛箱如何振动，不产生任何冋松现象，并兼有高强、 螺栓的特点。这项技术具有铆接工艺简单，无噪声，不须问火等优点在国产大型振动筛上得到应用。
筛面与筛箱的联结基本上采用拉钩固定法，对于网丝直径较小的编织筛网以及厚度小于6mm的筛板，可用拉钩固定在筛箱上。
筛箱上的纵向构件应使筛面中部凸起，以利于横向张紧筛网，使其与筛面联结牢固。当网丝直径较大时，则在筛箱中部有一个凸起，当筛面网 丝直径较小时相应增加纵向构件数，其凸起部分将由一个变成两个。
②激振器激振器是振动筛中主要部件之一，常用的激振器有单轴式和双轴式之分。单轴式主要作为圆振动筛的激振源，双轴式激振器主要用于直线振动筛、椭圆振动筛以及概率筛等筛分机械上，其中椭圆振动筛的 激振器稍有差异。
激振器普遍采用偏心轴式和偏心块式两种。从减少设备重量，减小传动轴中心弯矩，偏心质量可调等观点出发，当前多采用偏心轴和偏心质量兼有的组合形式。
激振器的润滑和发热问题十分突出，因为驱动电机有一半左右的功率将消耗在轴承处。如何加强润滑，改善轴承处的散热条件，具有十分重要的意义。由于上述激振器不宜采用稀油润滑，使改善散热条件受到限制， 因此出现了箱形激振器。由于箱形全封闭，可以采用稀油飞溅润滑，不但 有良好的润滑条件，而且可将轴承的热量带走。同时，箱形激振器有利于 标准化，而且检修更换十分方便。
③阻尼器惯性式振动筛，不论启动还是停机，均得通过共振区。特别 是停机工况，当激振转数等于系统固有频率时，其振动十分强烈，造成工 作弹簧有离位趋势。为改善此种状况，常用摩擦式阻尼器。
正常工作时，有橡胶制成的摩擦块，在阻尼器弹簧的作用下，紧紧压 在筛箱侧板上，并随侧板一起运动。两者之间保持正常接触，无任何相对运动。当振动筛通过共振区时，筛箱振幅猛增，这时摩擦块的振幅受到筒 体阻挡，致使摩擦块与侧板产生相对运动，因此产生摩擦，吸收能量，限制筛箱振幅的增长。
④支撑方式与隔振装置振动筛的支撑方式有吊式和座式两种。
振动筛的隔振装置常用的有螺旋弹簧、板弹簧和橡胶弹簧，根据振动筛的振幅较大的特点，隔振装置宜采用圆柱螺旋弹簧。
⑤传动装置振动筛通常采用三角皮带传动装置，它的结构简单，可以任意选择振动器的转数，但运转时容易打滑，可能导致筛空堵塞。近年来，震动筛也有采用联轴节直接驱动的。联轴节可以保持振动器的稳定转数，而且使用寿命很长，但振动器的转数是不可调的。
⑥消振装置单轴振动筛启动与停止时，由于通过共振区，机体的振幅 将会急剧加大，从而引起弹簧的严重过载，使其寿命降低，皮带也易损坏，同时还危及厂房建筑物。因此，必须设法消除筛子在启动与停止时产生的 共振现象。目前采用的消振方法主要有以下三种：
1）自移式偏心重：当振动筛启动与停止时，振动器主轴的转
速较低，这时两块偏心重的重心在弹簧拉力的作用下，靠近回转中心，因此，振动器产生的激振力小，振动筛就能平稳的通过共振区。当转速不断 加大，超过振动筛自振频率达到一定值以后，偏心重产生的离心惯性力（或 惯性力矩）超过弹簧的拉力（或拉力矩）时，偏心重自动移到工作位置，这时振动器产生的激振力急剧增大，从而时振动器产生振动。偏心中弹出和拉回时的主轴转速一般取振动筛自振频率的两倍，这也是选择偏心重弹簧刚度的根据。
2〉电机反接制动：电机反接制动的原理是振动筛停车时，待转速降低到接近共振转数时将电机电源两相换接。由于电机定子的磁场方 向改变，迫使转子突然降低到零，这时振动筛快速越过共振区，使其振跳动成为不可能。
3〕这种消振方法效果很好。
4〉弹性限位：这是通过固定在刚性支架上的橡胶缓冲件，将振动筛在各个方向上限位，使之不能有太大的跳动。
1. 2我国冷烧结矿成品筛研制地位和前途
1.2.1研制冷师的必要性
冷筛是烧结矿成品整粒分级系统的主要设备，冷筛性能优劣，直接影响到烧结机作业率，并决定整粒作业质量。
1，烧结矿整粒作业的作用：
经过热破碎和冷却的烧结矿粒度是0-250mm。粒度是5-40mm烧结矿适合高炉冶炼，高炉采用整粒后的烧结矿，大大改善技术经济指标。据西德报道，利用系数提高18%，焦比降低20公斤，并使铁水成分稳定，炉尘 量减少，炉顶设备寿命延长。
在烧结台车上铺一层厚度约50mm，粒度为10-200mm的烧结矿， 保护台车及炉避
免受直接热烧损，改善料层透气性，提高烧结矿产量及质量。粒度0-50mm粉矿不适合高炉冶炼，应除去，作为冷返矿送回原 料槽配料，重新烧结。
2，整粒筛分特点：
烧结矿粒度范围大，分级次数多（现代化大型烧结矿成品整粒分 级作业要进行四次冷筛分〕，要求筛分机型和规格较全，才能满足各种工艺 流程和烧结机配套的要求。
物料处理量大。小型筛处理量为100吨/时左右，大型筛要求在 1000吨7时以上，它的工作负荷达到和超过一般矿用及煤用重型筛水平。
烧结矿粒棱角尖锐，硬度大，比重大，磨损作用强烈，设备参数 及结构要专门考虑。
筛分效率高，它直接影响成品矿品位及成品率，对大型整粒系统， 筛分效率提高一步将有显著经济收益。
烧结生产的连续性，要求设备有高作业率能力，改善烧结矿生产 中恶劣的工作条件。
3，我国冷烧结矿成品筛分机的概况：
1965年包头机械厂为攀钢130平方米烧结机配套而设计、制造 1800*5500冷筛，因机械事故过多不能使用，此后冷筛工作处于空白状态，成为机械工业一项缺门产品。
1970年包钢球团厂自日本引进1800*6100低头型振动筛，用于冷球团矿筛分工作，至今没有做好分析消化工作。
上海宝钢烧结厂建成后，将具有我国第一个现代化大型烧结矿整粒系统，这对于我国今后整粒技术的发展，其师范作用，但这是远水不解近渴。
因此，目前国内已建和正在建设的烧结矿整粒系统，由于没有冷筛而 被迫采用烧筛代替，设备费用高，经济上极不合理，同时现场反映，还有 筛分效率底，机械事故多，寿命短等缺点。
冶金工业为了提高产品质量和技术经济指标，烧结矿建设整粒系统 是一个重要技术措施，由于振动筛分技术发展与生产的需要，研制冷矿成 品筛分机是急需解决的一项课题。
西安重型机械研究所曾在1980年一机部、冶金部提出“开展冷筛研 制工作的初步意见”，受到冶金部鞍山矿山院、长沙矿山院及马鞍山钢铁设 计院对这一问题的答复，及提供的工艺资料，支持开展这方面的研制工作。
1-2.2现代振动筛分技术的发展
振动筛分技术由于处理能力大，效率高，适用范围广，在各种筛分技术上占优势地位。
1. 理论研究：
① 五十年代提出，六十年代得到完善的筛分理论，是以单颗粒物料的塑性跳动为力学模型，研究物料在振动面上的运动，以次导出振动强度K抛掷指数Kv物料运动速度V等概念及计算方法，其数学结论至今仍是振动筛运动参数的计算基础，但这只是物料运动的近似模拟，并未反映实际的筛分过程，在探索新的描述方法中，七十年代提出的“料群”在振动面上的线性振动模型，由于其数学描述过于复杂，至今仍停留在理论 研究阶段，在筛分理论的发展中，西德人有很大贡献。
② 发展了颗粒物料透筛的概念筛分理论，六十年代中期，瑞典人 摩根森提出着理论并导致概率筛研究，目前，将概率论用于筛分效率的理论分析已得到一定成果，概率筛在粗粒物料的近似筛分中得到应用。
③ 研究筛分机械振动理论的动力学逐渐完善，自同步传动技术的 研究和应用，是机械动力学的一个新发展。
④ 开展筛框强度分析工作，随着振动强度提高和筛分机大型化发展，筛框强度问题日益突出，由于计算机技术和“有限元法”的应用，已有可能对整体筛框作出强度分析。
日本川崎重工用KASTAN对4000*12000巨型冷筛框进行动强度分析，计算了筛框的固有频率及应力，计算结果和测定数据很接近。
洛矿所，东工，天大合作，79年对“30平方米非线性振动筛“进 行强度校核，对改进该机设计起了一定作用。
目前国类内一些单位正试用美国“ 8八?5 ”程序对振动筛筛框进行
动态分析。
在筛分理论的各个领域的研究工作，己开始较普遍的使用计算机
技术。
2. 设备研制：
①新机种不断出现，在直线、圆椭圆运动筛分机继续发展的同时， 概率筛、等层筛、曲张筛等新原理，新方法筛分机相继出现，双层筛继续 得到应用。直线振动筛仍然是应用最广的振动筛。
②大型化。是适应生产规模的不断扩大而来的，由于烧结技术的特点，大型筛分机中，烧结矿用筛占很大比例。
西德申克公司己生产4000*8500热筛，筛宽5米的巨型热筛己完成设计。目前川崎重工己生产出4000*9500热筛及4000*12000冷筛，处理能力达到1800吨/时的高水平。
煤用筛分机筛分面积已达50平方米。
③新技术，新结构不断应用，直线振动筛中激振器自同步技术，大型筛分机中各种动力减振技术，适于非金属物了的筛分得橡胶筛面，具有优良减振性能的金属-橡胶复合弹簧和橡胶空气弹簧等都得到应用。
④筛分几系列化和通用性零、部件标准化。
西德申克公司及日本川崎重工各自完成冷、热筛及其他专门用途筛分机系列。对激振器、弹性支撑元件等通用性强的零部件实行标准化， 方便设计、制造及应用。
⑤制造技术日益精良，质量检验日益严格。国外在筛分机制造， 尤其是大型筛分机制造中，采取许多保证质量的措施。
焊接件制造采用高压容器的技术要求，重要焊缝需经爿-线检验，焊 后均要退火处理。结构件的组合用高强度螺栓及环槽铆钉，尽量减少焊缝。
筛框采用整体机械加工方法，保证加工精度及装配质量。重要传动轴需经超声波检查。
据了解，产品出厂前要进行必要的技术测定，日本川崎重工是 测定筛面四个角部振幅不超过设计值20^，美国阿利斯一查尔摩斯公司在筛 体特定部位测量应力，不超过规定制值，各厂均有明确的检测规范。

1. 2 3 新型冷矿成品筛的研制任务
1，促进筛分工艺技术发展：
①关于振动筛分生产率计算。决定振动筛生产率的因数很多，筛分面积、筛孔尺寸、筛分效率、物料性质、振动强度等，现有的筛分理论还不能包含诸因数的影响计算生产率。工作中常用的平均法、平均正法及流量法，很大程度上仍然依赖于对实际生产情况的多次测定，积累必要的 数据作计算依据。
烧结矿振动筛分在国内应用少说也有十几年历史，据了解，尚未做这方面的工作，生产率的计算依赖国外资料及一般筛分工艺数据，必然 具有较大的近似性。
②关于筛分效率，它是衡量筛分质量的重要指标。
A.统一筛分效率的评定方法：评定方法应当正确的、
全面的反映实际的筛分情况。由效率法发展到分配率法。煤炭工业中己有 较完整的规范，可借冶金工业中还比较混乱，主要仍用效率法，而往往停留在简单效率的概念上，这是落后的。对于一般的筛分过程，应当采用完全效率法。
B.理制定筛分效率指标，有利于正确评价筛分机
性能，根据整粒作业特点，对于各次筛分的完全效率，国外比较先进的指 标是：二次筛分80%，三次筛分75%，四次筛分70%。
C.制定筛分效率测定技术规范。据了解，烧结工艺部门还未完成这一工作。
为研究冷矿筛分生产率与筛分效率问题，美国815“公司建立一条闭 路循环加料试验，测定了各种因数对生产率及筛分效率的影响、数据、绘制成若干曲线。这是一个包含有配料、运输、筛分、收集及测量装置的庞 大系统，我们无力进行类似试验，资料获得及数据积累，用统计分析的方 法完成，希望通过冷筛研制工作提出并促进这一工作展开。
2，提供效率高、性能好的新型冷筛：
①强化运动参数及力能参数，以增加筛分机处理能力，提高筛分效率。据国外资料报道，整粒筛分中比较理想的筛分强度K值为3.5左右，而实际应用中，达到3.8-4.2，安装倾角也达到10°。国内热筛K值为2.7，安装倾角3-5°。
②筛框强度的试验研究问题，国外筛体寿命可达8-10年，甚至更长；国内仅维持2-3年，存在有设计、材质、制造及使用等多方面原因。就已有热筛而言，主要问题是横梁易裂，甚至折断，侧板裂纹，筛板本体及固定部位脆裂，原因是多方面的，已有较多的分析：筛板固定装置复杂，对横梁强度削弱大，有应力集中部位，安装调整不细心易失效，筛板松动造成对横梁剧烈的冲击作用；两端焊接法兰结构弱，焊接应力未完全消除; 激振器安装方法不合理，不容易调整对中，与侧板结合处有应力集中产生。
③改善材质，降低费用：我国一般矿用及煤用筛，经过多年实践， 现采用20g锅炉钢板作筛提基本材质，取得明显效果。美国阿利斯-查尔摩斯公司用SEA-1020低碳钢板。20g锅炉钢板有较好韧性及焊接性能，适合振动条件下工作。冷筛设计可以吸取这些经验。
铬锰氮铸钢筛板有较好的耐磨性能，但成本高，常温状态有脆性倾向，加工性能差，制造困难。有必要寻求一种既有良好耐磨性，又有良好机械 加工性能的材质。
④改进筛板孔型结构：筛板开孔率应由目前的热筛35^提高到 仂-45%为宜，严格控制筛板开目，合理设计筛孔形状，以次配合振动强度 的提局，才能有效提局筛分效率。
现代高炉生产要求烧结矿细粒筛分的分级点可能从5mm下降到 4mm，甚至3mm，这就必须考虑采用钢板筛网，筛孔制作可考虑采用冲、铣等离子切割及电解加工技术等。橡胶筛板在整粒筛分中，近期尚无使用可能。
⑤筛体的总体方案拟采用低头型，有利于配置整体自行移动机构和安装防尘密封罩。改进激振器安装方法，解决激振器脱落问题。
总的来讲，我国应该计划研制1-2种烧结厂急需的筛分效率高、性能好的新型冷烧结矿成品筛分机，其技术指标可如下：
整机寿命争取达到五年；
完全筛分效率，对各分级点争取达到70-80%
作业率：筛分机备用系数1.5〈两台筛用机共用一台备用筛〕时，应满足烧结机连续生产要求。产品费用：与相同规格热筛相比较，降低20%左右。
1.2.4 冷矿振动筛研制方法
进入工业性试验与试生产的条件和基础：
冷筛研制工作是在我国筛分设备发展的基础上进行的，在一定程度上，它又是对已有热筛进行必要的技术改造，以适应冷矿筛分特点的工作。
基于整粒作业中筛分工艺特点及其对筛分设备的要求逐渐明确，我国筛分设备的设计、制造和使用也取得一定的经验。
考虑到冷筛研制中的很多问题，如金属的疲劳强度及材料磨损，机器 结构合理性验证，均需要在实际生产条件下，经过较长时间的检验才能得 到判断；中小型振动筛的各种问题暴露比较充分，改进方案经过较多的讨 论，研制工作可以较充分利用己有测试技术弥补理论水平的不足。
我们认为，可以从较高的起点出发，直接设计制造中小型冷矿筛，用 于工业性试验和试生产，在生产条件下还可以做出进一步的完善工作，有 可能达到预期效果。
1，冷筛的工业性试验涉及工艺与设备多方面问题，是设计制造
能力和试用水平的检验，应当争取工艺设计部门及制造厂、使用厂的支持 与合作。
2，筛框强度分析及应力、振动参数测定工作是检验结构合理
性，调试性能的重要手段应由专门人员承担。
3，冷矿筛的基本参数和通用性强的零部件，应向煤用及一般矿
用筛靠拢，尽可能取得一致，提高我国筛分机械的标准化、规格化程度。
以上便是我国冷烧结矿的发展和前景的大致情况。

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第2章 自同步不对称激振椭圆运动原理
2.1简单模型的建立
不对称系统的自同步振动机是70年代中期在国外发展起来的，国内大
部分不对称系统振动机的设计都采用两振子激振力形同的方法。这样会造 成机体的摆动。使自同步能力减弱。正确的设计方法如图

在激振方向的垂直方向上，激振力矩相等。

若

则
就是当>时，有
为了说明上述论点的正确，采用保守系统的哈密尔顿原理判别法来进 行分析。
2.2运动方程式的建立
这里要用到拉格朗日方程，其表达式如下：

式中和——系统的广义坐标和广义速度

——广义激振力
2.2.1拉格朗日方程的解释
这个方程的来源可参阅理论力学有关部分。从实用观点出发，主要了解方程中每一项的物理意义，以及如何应用这个方程去建立振动系统的振动方程式。为此首先说明拉格朗日方程中每一项意义。
广义坐标是指振动系统中第i个独立坐标，例如二自由度系统，广义坐标有两个，即用来表示振动质体1和2运动的位移和。广义速度即是和相应坐标上物体的运动速度，对于例子中的振动系统，广义速度既是和。广义坐标的数目与自由度的数目相同。N个自由度的振动系统就有N个广义坐标，同时有N个相对应的广义速度。
方程第一项和第二项分别表示与速度和有直接联系的
惯性力或惯性力矩的负值，对于振动质量（或动能T）与广义坐标无关
的
振动系统，第二项显然为零。例如，常质量线性系统，
动能不是位移或
坐标的函数，所以第二项为零，而仅存在着第二项。而在第一项中 ，

是动能T对其广义速度的偏导数，它表示振动系统在第i个坐标方向所
具有的动能，

动量对时间t导数即为第i个坐标方向上
惯性力的负值。
方程第三项一般表示振动系统中与坐标相关的弹性力的负值及重力。很明显，振动系统的势能U对第i个坐标方向上弹性力的负值及重力。 方程第四项表示第i个坐标方向上阻尼力的负值，它是能量散失函数D对广义速度的偏导数。能量散失函数的定义是各坐标上的速度的平方与相 应的阻尼系数的积之和再除以二。
方程等号右侧之广义激振力系指某坐标方向上的激振作用力。必须引起注意的是，如果某些激振作用力所做的功己经表示为振动系统的动能和 势能形式或能量散失函数形式，则在等号右侧不再重复考虑激振作用力了。 例如带偏心快的惯性激振器所产生的激振力直接可通过动能丁由方程第一， 第二项中求出，弹性连杆式激振器的激振力可通过势能U由方程第三项中求出，所以它们再不能视为广义激振力了。
假如激振力不能以动能或势能形式加以表示，那么只要直接求出作用于某坐标上的激振力即可。此外，某些属于惯性力或弹性力形式的激振力，也可以直接计算出惯性力或弹性力的具体表达式，然后加到相应的坐标上，而可以不必通过动能或势能进行计算。
2.2.2运动方程式的推理
当时
振动方向角为
当。时，振动方向。
这个模型是符合实际情况的，振子1逆时针回转，振子2顺时针 回转，它们之间有一相角差，以的垂直直线为回转起点。
M代表参振质量 I代表转动惯量
Kx代表水平方向刚度 Ky代表垂直方向刚度

其动能为：

势能为：

广义力：

上式中为振子1和振子2的激振力

代入拉格朗日方程，得到三个耦合的微分方程：

表示为矩阵形式为：
（2-2）
式中：

2.2.3 系统的响应
方程（2-1）或（2-2）是弹性耦合方程组。为简化分析计算，我们可以采用模态分析法来求方程组的响应。
令方程（2-1）或（2-2）右边等于零，并设起解为

代入方程（2-1）得：
（2-3）

式中

于是得到特征方程

解得P1，P2，P3分别代表第一阶，第二阶，第三阶固有频率。代回方程（2-3）得特征矢量，即主振型

主振型矩阵为：

正振型列阵为：

式中主要质量：

正则振型质量：

于是得到解的正则方程组

或

方程（2-6）用正则坐标表示的响应为

2.24 相角的判定
假设系统做稳定运动，用哈密尔顿原理来判定相角是适用的。
它表明，自然界中动能与势能交换的多种可能过程中，总是向交换能量少的过程进行。这一过程就对于系统的稳定运动。

正则坐标为：

正则广义力为：

即

拉格朗日函数用正则坐标表示

将（2-9）代入（2-8）中并在一个周期对取积分得

注意到三角函数的正交性

为使式子不过长，把（2-10）分为俩部分计算，即：

根据（2-7）式写出下列表示式

对（2-12）求偏导数得：

展开，并利用三角函数的正交式得将：

同理，将（2-11）对偏导得

因代入的计算结果得

既得

对于同步相角，方程（2-16）提供了两个解，必须考察二阶导数，其正值表示

方程（2-8）的I积分的最小值，这就是对应于系统系统的稳定解。

2.3不对称系统的参数选择
很明显，双振子反向运转对称的或不对称的系统的设计，必须满足方程2-16和2-17。下面我们主要针对不对称系统不计轮振动机的参数选择。
即自同步振动机的激振频率不能接近任何一阶固有频率，或者说不能在任何一阶共振状态下工作。有一些文章曾指出了这点，但后来有不同的意见，现在用更严格的方法来证明这一点。从2-16式可以看到，如果，则分子，分母均无穷大。事实也证明了设计观点的正确。
〔2〉这个设计观点在国内的是首次提出。目前国内的设计观点均是，当采用后一种观点时，振动方向角不通过振动机制重心。这点己为很多文章所论证。很明显振动方向作用线不通过重心是不好的，这将引起机体摆 动，前，中，后振幅不一致，并减弱自同步能力。因此建议采用双振子的 激振合力通过同步状态，也符合筛分工艺要求。应指出，按照这种设计观点，在另一垂重心的方法，即，此时。这是最佳的自直方向上是有分力作用的（无力矩作用〉，因此机体将产生一个椭圆运动。 此椭圆的长轴为：

长轴为：
机体各点振幅完全相同，无摆动。
（3） ，两振子距离重心应尽可能的远，而且它们的不对称系统应尽可能小，否则两个电机的功耗差别就太大，有一个电机要出现大马拉小车的现象，如不对称系数过大，则最好不要采用这种设计方法。

2.4 结 论

根据参数的选择条件，可得出以下结论

由此在本次设计中，选择满足要求

本科机械毕业设计论文CAD图纸 QQ 401339828

第三章振动筛基本参数的确定
3.1振动筛筛面上的物料运动的分析：
给料端物料均匀、连续的落下，在振动筛上沿筛面渐渐的散开，并均匀的前进，在振动前期由于料层较厚，仅有一小部分物料同筛面接触， 粉矿很容易通过筛孔，物料在向前输送过程中交错着三个过程：分层一细 颗粒从粗颗粒的疏松层往下挤，一直到和筛面接触，选别一物料颗粒大小 与筛孔大小的统计比较，细颗粒先占筛孔，分离一细颗粒透过筛孔落筛， 粗颗粒在筛上抛出。
为了加速物料的分层，完成粉料的去除，使物料与筛面接触机会增大，必须选择适当的振动参数，为了选择最佳振动参数，要先进行物料运动分析，在运动过程中，作用于筛面上单颗粒物料W上的力。
物料W受以下作用力：
Gy——物料在X方向上的惯性力（N）
G——物料质量（kg）
——作用给物料讯的抛射力（N）
F ——摩檫力（N）
——物料在7方向上的惯性力(N)
建立物料运动微分方程：

物料W有可能有向前滑动、向后滑动和抛掷运动三种情况。
振动筛需将物料抛起，物料抛起的条件为：

这时

将b除以G得：

当=90°时抛射力最大，这时：

令
称k为振动指数，一般按k值来决定筛箱结构的强度

Kv——称为抛射指数

3.2物料运动的基本参数的选择与计算
根据以上的分析，只要。〉1物料就能抛起，但并不是“值越大越好， XV值的合理选择取决于物料被抛起后与筛面与筛面运动轨迹相交的位置， 按运动方程式，将不同的。值代入，可做出下图所示的曲线族：
拋掷指数

粒子的抛掷曲线图

由图可见，筛板每振动一次，无聊出现一次抛射运动，且物料颗粒长时与筛板相碰，一般选Kv=3.0-3.3较好，即在筛板振动一次的过程中，物料也相应的出现一次抛射运动。
但是，对于磨损较强的物料，如烧结矿，为减少筛面磨损。应该使烧结矿在筛面上停留的时间比之尽可能小写，即增大抛掷指数。
由于烧结矿本身磨损较强，加上二次筛是圆振动筛且筛上烧结矿颗粒较大，所以设计二次筛应该着重从减少筛面磨损考虑，Kv值应该选取较大值，大约在4左右，而三、四次筛烧结矿颗粒相对较少，从减少能量消耗和提高振动筛效率考虑，Kv值选在3.3左右。
3.3 振幅、频率的选择和计算
根据以上分析和本课题的结构和工艺方面的需求，初步选定抛掷指数Kv=3.10，倾角=10°，振动方向=40°。
由于是椭圆运动 A=6mm B=1.5mm
振动次数 n=740转/分
3.4 基本参数的最终确定
振动筛的规格及主要技术性能如下：