单轴振动筛的设计论文.doc

题目题目 单轴振动筛的设计 学校名称：学校名称：指导教师：指导教师：学生姓名：学生姓名：学学 号：号：专专 业：业：机械设计制造及其自动化 入学时间：入学时间：陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 I 题目题目 单轴振动筛的设计单轴振动筛的设计 摘要摘要 振动筛是一种适合潮湿细粒级难筛物料干法筛分的振动筛分机械设备，是目前国内处理难筛物料的振动筛分机械设备。振动筛适用于矿山、冶金、煤炭、建材等行业用于黑色、有色以及非金属矿山的辅助或独立筛分作业中等粒度物料的分级，具有运转平稳、工作可靠、结构简单、易损件少、筛网更换方便以及筛分效率高和筛分效果好等特点。本文首先介绍了振动筛的原理，简述了国内外振动筛的研究现状，分析了各种振动筛的特点，综合运用机械设计、制造等知识提出了单轴振动筛的设计思路。其次，讨论和确定了单轴振动筛的总体结构，并对其总体设计、主要零部件的计算、技术指标性能以及底座等部件进行了详细的分析和设计，对其主要零件进行了设计、分析和计算。最后，分析了振动筛还可以改进优化的地方。关键词关键词 振动筛振动筛 偏心块偏心块 万向轴万向轴 激振器激振器 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 II TopicTopic The list stalk vibrates the design of ShaiThe list stalk vibrates the design of Shai ABSTRACTABSTRACT Vibrating Screen is a level suitable for wet fine-grained materials difficult to screen vibration sieving dry screening machinery and equipment,is difficult to screen materials handling vibration mechanical equipment screening.ZD series for single-axis shaker mining,metallurgy,coal,building materials industry for black,non-ferrous metals,as well as supporting non-metallic mining operation or an independent screening of middle-size classification of materials with a smooth running,reliable operation,simple structure,less wearing parts,screen replacement,as well as to facilitate efficient screening and screening effective and so on.This paper first introduces the principle of the vibrating screen,vibrating screen at home and abroad on research,analysis of the characteristics of various vibrating screen,the integrated use of mechanical design,manufacturing,and other knowledge to a new single-axis shaker ZD1224 type of design ideas.Secondly,the discussion and determination of the single-axis shaker of the overall structure and its overall design,the calculation of the main components,technical indicators such as performance,and the base components of the detailed analysis and design,its main components for the design,analysis and calculation.Finally,the analysis of the vibrating screen can also be optimized to improve the place.KeywordsKeywords：VibratVibrating Screening Screen Screen box Screen box and and eccentric block eccentric block ExciterExciter DualDual-channelchannel 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 III 目目 录录 摘要摘要.I ABSTRACTABSTRACT.II 目目 录录.III 第第 1 1 章章 序序 论论.1 1.1 1.1 筛分的概筛分的概.1 1.2 1.2 筛分设备的作用筛分设备的作用.1 1.3 1.3 筛分作业的分类筛分作业的分类.1 1.4 1.4 筛分机械设计的意义筛分机械设计的意义.2 1.5 1.5 振动筛设计的原则振动筛设计的原则.2 1.6 1.6 筛分机械研究的现状筛分机械研究的现状.3 1.7 1.7 将来的发展趋势将来的发展趋势.3 第第 2 2 章章 传动方式分析传动方式分析.4 2.1 2.1 非直接传动非直接传动.4 2.2 2.2 直接传动直接传动.4 2.3 2.3 支撑形式与隔振装置分析支撑形式与隔振装置分析.4 2.4 2.4 设计方案介绍与选择设计方案介绍与选择.5 第第 3 3 章章 工艺参数的选择与确定工艺参数的选择与确定.6 3.1 3.1 筛面长度及宽度的确定筛面长度及宽度的确定.6 3.2 3.2 生产率的确定生产率的确定.6 3.3 3.3 振幅和频率的选择振幅和频率的选择.6 3.4 3.4 筛面倾角的选择筛面倾角的选择.9 第第 4 4 章章 动力学分析及参数计算动力学分析及参数计算.10 4.1 4.1 参振重量及参振质量的计算参振重量及参振质量的计算.12 4.2 4.2 主弹簧刚度计算与选择主弹簧刚度计算与选择.13 4.3 4.3 激振器偏心质量及其偏心距的验算激振器偏心质量及其偏心距的验算.13 4.4 4.4 重心计算重心计算.15 第第 5 5 章章 功率计算及电机的选择功率计算及电机的选择.17 5.1 5.1 筛分机在负荷状态下工作所需功率的计算筛分机在负荷状态下工作所需功率的计算.17 5.2 5.2 电动电动机的选择机的选择.17 5.3 5.3 验算电动机的启动转矩验算电动机的启动转矩.18 第第 6 6 章章 零件的计算零件的计算.19 6.1 6.1 弹簧计算弹簧计算.19 6.2 6.2 轴强度验算轴强度验算.20 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 IV 6.3 6.3 轴承寿命验算轴承寿命验算.24 第第 7 7 章章 基型及结构的选择基型及结构的选择.25 7.1 7.1 筛分基型的比较和选择筛分基型的比较和选择.25 7.2 7.2 筛分机结构的选择和确定筛分机结构的选择和确定.25 第第 8 8 章章 设备合理的更新期设备合理的更新期.31 第第 9 9 章章 结论结论.32 参考文献参考文献.33 致致 谢谢.34 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 1 第第 1 1 章章 序序 论论 1.1 1.1 筛分的概筛分的概 广义的筛分是指将粒子群按粒子的大小、比重、带电性以及磁性等粉体学性质进行分离的方法。一般讲，筛分是利用筛子把粒度范围较宽的物料按粒度分为若干个级别的作业。具有圆形轨迹的惯性振动筛为圆振动筛，简称圆振筛。这种惯性振动筛又称单轴振动筛，其支承方式有悬挂支承与座式支承两种，悬挂支承，筛面固定于筛箱上，筛箱由弹簧悬挂或支承，主轴的轴承安装在筛箱上，主轴由电机带动而高速旋转。由于主轴是偏心轴，产生离心惯性力，使可以自由振动的筛箱产生近似圆形轨迹的振动。1.2 1.2 筛分设备的作用筛分设备的作用 筛分作业是高炉冶金、煤炭加工的重要环节，它广泛地应用于各种筛选场和，对球团矿、焦炭、烧结矿等矿石进行粒度分级、脱水、脱泥、脱介。就煤炭加工而言，筛分技术和分选技术处于同等重要的地位。我国生产的原煤一半以上是动力用煤，不同用户对动力用煤的粒度要求是不一样的，尤其是化工，发电等部门，对煤炭粒度要求很严格，如果超过规定限度，不但影响这些部门的正常生产，还会造成不小的浪费。例如在煤炭气化的过程中，若使用粉煤含量过高的块煤，不仅影响炉内气流畅通，降低造气量，严重时还导致气化炉填塞；机车和船舶由于锅炉通风强，烟筒短，如燃用含有较多粉煤的块煤时，粉煤不仅燃烧不完全而且还随着烟气飞走，造成浪费和环境污染；大型火力发电厂，绝大部分使用粉煤锅炉，若供应原煤和块煤，显然是不经济的。总之，将原煤筛选成多种粒度的产品，对路供应给各类客户，对合理利用煤炭资源是十分必要的。筛分可以为其他选煤方法创造条件。目前的各种选煤方法和分选设备往往都受到粒度的限制。不同的选煤方法都有一定的入料限度，过粗的大块不能分选，而粒度过细也很难回收。在选煤厂主要是将原煤分成块煤和末煤两种粒级，分别进行跳汰选煤和重介选煤。重介选煤对入料中的煤泥含量很敏感，它直接影响到介质系统的正常工作和重介分选的效果。通过分选去除细泥，减少煤泥对介质系统的污染，以及高灰细泥对精煤产品的污染；也可使淘汰机洗水粘度降低，有利于细粒煤的分选，从而提高分选效果。在动力煤选煤厂中，通常将小于 6mm 的干粒粉煤供给发电厂或者其他用户，而大于 6mm的煤送入跳汰机分选，这也是依靠筛分作用来完成的 总之，在煤炭加工过程中，筛分作业不仅关系着动力煤产品对路供应，关系着动力煤，炼焦煤洗选产品质量的提高，也关系到煤炭资源的合理利用，环境保护和生产部门的经济效益。1.3 1.3 筛分作业的分类筛分作业的分类 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 2（1）独立分筛 其目的是得到适合于用户要求的最终产品。例如，在黑色冶金工业中，常把含铁较高的富铁矿筛分成不同的粒级，合格的大块铁矿石进入高炉冶炼，粉矿则经团矿或烧结制块入炉。（2）辅助筛分 这种筛分主要用在选矿厂的破碎作业中，对破碎作业起辅助作用。一般又有预先筛分和检查筛分之别。预先筛分是指矿石进入破碎机前进行的筛分，用筛子从矿石中分出对于该破碎机而言已经是合格的部分，如粗碎机前安装的格条筛、筛分，其筛下产品。这样就可以减少进入破碎机的矿石量，可提高破碎机的产量。检查筛分是指矿石经过破碎之后进行的筛分，其目的是保证最终的碎矿产品符合磨矿作业的粒度要求，使不合格的碎矿产品返回破碎作业中，如中、细碎破碎机前的筛分，既起到预先筛分，又起到检查筛分的作用。所以检查筛分可以改善破碎设备的利用情况，相似于分级机和磨矿机构成闭路循环工作，以提高磨矿效率。（3）准备筛分 其目的是为下一作业做准备。如重选厂在跳汰前要把物料进行筛分分级，把粗、中、细不同的产物进行分级跳汰。（4）选择筛分 如果物料中有用成分在各个粒级的分布差别很大，则可以筛分分级得到质量不同的粒级，把低质量的粒级筛除，从而相应提高了物料的品位，有时又把这种筛分叫筛选。（5）脱水、脱介筛分 筛分的目的是脱除物料的水分，一般在洗煤厂比较常见。此外，物料含水泥较高时，也用筛分进行脱泥。1.4 1.4 筛分筛分机械设计的意义机械设计的意义 振动筛作为一种高效的筛分设备，被广泛地用于冶炼行业及其他行业的散粒料筛分。惯性振动筛由于结构简单，维修方便，传给基础的动力小，筛分效率高，目前在高炉冶炼、选煤厂被广泛地采用作为准备筛分和最终筛分的筛分机械。圆运动振动筛是利用不平衡重激振器使筛箱振动的筛子，其运动轨迹一般为圆形。由于其筛面的圆形振动轨迹，使筛面上的物料不断地翻转和松散，因而圆振动筛具有以下特点：细粒级有机会向料层下部移动，并通过筛孔排出；卡在筛孔中的物料可以跳出，防止筛孔堵塞；筛分效率较高；可以变化筛面倾角，从而改变物料沿筛面的运动速度，提高筛子的处理量；对于难筛物料可以使主轴反翻，从而使振动方向同物料运动方向相反，物料沿筛面运动速度降低（在筛面倾角与主轴转速相同的情况下），以提高筛分效率。进行振动筛设计的意义是为矿物加工行业提供结构合理，使用可靠，具有较高效率的筛分机械;设计按照其用途、要求、物料的性质等实际条件进行;参数（工艺参数、运动学参数、动力学参数、结构参数）满足结构的可靠性和合理性。1.5 1.5 振动筛设计的原则振动筛设计的原则 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 3 振动筛设计的原则有：结构合理；安全可靠；寿命长；工作平稳；动负荷小；噪音低；耗电少；重量轻；并有较高的生产率和生产效率。1.1.6 6 筛分机械研究的现状筛分机械研究的现状 振动筛的工作原理是筛面高频振动，使筛上物料跳动，因而物料易于松散和分层，增加了物料透筛的机会，根据这个原理，现研究出很多适用于不同用途的振动筛，有的是结构上不同，有的是激振方式不同，有的是筛面规律不同。国外从 16 世纪开始筛分机械的研究与生产，在 18 世纪欧洲工业革命时期，筛分机械得到迅速发展，到本世纪筛分机械发展到一个较高水平。德国的申克公司可提供 260 多种筛分设备，STK 公司生产的筛分设备系列品种较全，技术水平较高，KHD 公司生产 200 多种规格筛分设备，通用化程度较高，KUP 公司和海因勒曼公司都研制了双倾角的筛分设备。美国 RNO 公司新研制了 DF11 型双频率筛，采用了不同速度的激振器。DRK 公司研制成三路分配器给料，一台高速电机驱动。日本东海株式会社和 RXR 公司等合作研制了垂直料流筛，把旋转运动和旋回运动结合起来，对细料一次分级特别有效。英国为解决从湿原煤中筛出细粒末煤，研制成功旋流概率筛。前苏联研制了一种多用途兼有共振筛和直线振动筛优点的自同步直线振动筛。由于工业发展缓慢，基础比较薄弱，理论研究和技术水平落后，我国筛分机械的发展是本世纪近 50 年才开始的，大体上可分为三个阶段。(1)仿制阶段：这期间，仿制了前苏联的 Y 系列圆振动筛、BKT-11、BKT-OMZ 型摇动筛；波兰的 WK-15 圆振动筛、CJM-21 型摇动筛和 WP1、WP2 型吊式直线振动筛。这些筛分机仿制成功，为我国筛分机械的发展奠定了坚实的基础，并培养了一批技术人员。(2)自行研制阶段：从 1966 年到 1980 年研制了一批性能优良的新型筛分设备，1500mm3000mm 重型振动筛及系列，15m2、30m2 共振筛及系列，煤用单轴、双轴振动筛系列，YK 和 ZKB 自同步直线振动筛系列，等厚、概率筛系列，冷热矿筛系列。这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但是它们的研制成功基本上满足了国内需要，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。(3)提高阶段：进入改革开放的 80 年代，我国筛分机的发展也进入了一个新的发展阶段。成功研制了振动概率筛系列、旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、自同步重型等厚筛系列、重型冷热矿筛系列、驰张筛、螺旋三段筛的研制，粉料直线振动筛、琴弦振动筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得成功。1.1.7 7 将来的发展趋势将来的发展趋势 随着社会的不断发展，人类的不断进步，筛分设备正朝着大型化、新结构、高效能的趋势发展，加大能够显著提高细、粘湿物料的筛分效率的深度筛分设备的研究和应用。陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 4 第第 2 2 章章 传动方式分析传动方式分析 2.1 2.1 非直接传动非直接传动 非直接传动有分为挠性连轴器和非挠性连轴器.采用非挠性连轴器:电动机通过三角胶带减速后,直接驱动激振器工作.优点是结构简单,可以任意选择激振器的转速.缺点是三角胶带拉力作用于传动轴的一端,是筛箱容易产生横向摆动,电机轴本身受弯距大;筛分几启动或停车过程中,经过共振区时,振幅跳动大,交代易松弛,产生吊带和打滑;胶带过紧,电动机周的湾距过大,易毁电机.采用挠性连轴器的非直线传动:电动机经三角胶带减速后,在通过轮胎连轴器把动力传递给激振器.由于挠性连轴器的吸振,从而可以克服有三角带直接驱动激振器带来的一系列问题.2.2 2.2 直接传动直接传动 直接传动是电动机通过联轴器直接驱动激振器.他克服了三角带传动的缺点.德国 USB 型圆振动筛就是采用了直接传动的简单惯性振动筛.振动筛传动中,采用的联轴器有三种形式:万向联轴器,轮胎联轴器和橡胶联轴器.万向联轴器在筛分机传动中,多用于电机与激振器和两个激振器之间的连接.轮胎联轴器常用于电机与激振器之间的连接.轮胎联轴器由橡胶带制作的挠性胶带片和两个半联轴器节组成.。轮胎联轴器工作时，动力由一个半联轴器。由于挠性胶带在宽度方向刚度很大，组合成联轴器后，其切向刚度远大于径向刚度，因此，利用切向力可以传递很大的扭矩，以驱动激振器；利用径向刚度小，可以承受较大的径向跳动，达到减振的目的，从而实现由固定电机到振幅较大的筛箱间的动力传输。轮胎联轴器结构简单，价格便宜，目前应用较广。橡胶联轴器，又称三抓挠性联轴器，它由法兰，圆形平胶带，压板和螺栓等组成。该联轴器结构简单，但轴向尺寸比较大，常用于两个激振器见的连接。2.2.3 3 支撑形式与隔振装置分析支撑形式与隔振装置分析 振动筛的支撑方式分为吊式和座式两种。吊式采用的吊挂装置包括螺旋形压缩弹簧，钢丝绳，防摆锤，吊环，刚绳卡等零部件。筛面通过四组吊挂装置吊挂在上层楼板上。改变钢丝绳的长度可以调整筛面倾角。防摆锤安装在钢丝绳的上方，其作用 是防止筛箱产生横向摆动。筛子工作时，产生横向摆动是难免的，这是因为钢丝绳有其自振频率、当筛子工作频率等于钢丝绳的自振频率是，就会发生共振，此时的钢丝绳就会产生强烈的偏摆，筛箱发生不稳定的振动。为了避免此现象，可以变化防摆配重在绳上的位置，来改变钢丝绳的自振频率，陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 5 防止共振现象的产生，达到防摆的目的。如果刚绳长度比较短，即在 1250mm 以内时，就可不设防摆锤。座式支撑装置有弹簧，弹簧的上，下支座，定位块，筛箱耳轴和摩擦阻尼器等组成。弹簧上支座与筛箱耳轴连接。采用金属螺旋弹簧减振时，其支座下放设有减振摩擦阻尼器。阻尼器：阻尼器有螺栓，弹簧，橡胶块和橡胶座等组成。调节螺栓可以改变弹簧对橡胶块的压力，橡胶块压紧在筛箱的侧板上。当筛分机停车经过筛分机的共振区时，侧板和橡胶块产生的摩擦力迫使筛箱很快的通过共振区而停车。阻尼器的调整是通过调节螺栓，是弹簧有自由高度 170mm 压缩到 30mm 左右。观察筛分机过共振区的情况，反复调节，直到过共振区振幅比较小和筛子停车较平稳为止。减振弹簧：在惯性振动筛中，减振弹簧既是主振弹簧，又是隔振弹簧。它的作用有：（1）固有频率为弹簧刚度和参振质量的函数，当筛子质量确定后，振动频率就取决于弹簧刚度。因此，弹簧刚度决定着系统的工作状态和筛分机的工作稳定性。（2）弹簧刚度大，传给基础动载荷几大，因此，适当选择弹簧的刚度，可以减小传给基础的动负荷。隔振装置中的弹性元件有金属螺旋弹簧，橡胶弹簧，复合弹簧和冲气弹簧等多种形式。2.2.4 4 设计方案介绍与选择设计方案介绍与选择 方案一 齿轮强迫传动激振器的主要的优点：能保证两偏心轴的振动相位角一致.物料能按一定的抛掷角运动进行筛分.组装精度要求一般.这种筛子的最大不足：噪音大,轴容易发热,漏油也较严重,齿轮使用寿命短等.方案二 双不平衡激振器由两台电机拖动,主要取消了一对齿轮,代之以两台电动机直接带动轴转动.采用这种传动方式的激振器,其优点是可以简化了激振器的结构,使振动筛的润滑,维护和检修大为简化;筛子噪音,消除漏油和降低费用等 方案三 采用这种传动方式的激振器,其优点可以降低筛子噪音,消除漏油,减少备件消耗和降低费用等.但激振器两轴同心度,及其装备精度要求较高.通过三角带传动的激振器,如两电机胶带轮的三角胶带松紧不一致时,均会引起由于两轴摩擦传动阻力的差异而导致两偏心相位角的不一致,从而造成物料在筛面上不规则运动,影响筛分效率.综合方案一,二和方案三的优，缺点。最后，确定方案二是较优方案。陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 6 第第 3 3 章章 工艺参数的选择与确定工艺参数的选择与确定 3.1 3.1 筛面长度及宽度的确定筛面长度及宽度的确定 一般的讲，筛面长度作为质量指标，直接影响筛分效率，筛面的宽度直接影响振动筛的处理能力（生产率）。经验表明，作为预先筛分用的振动筛的长度一般为 4m 左右，最终筛分用的振动筛长度一般为 6m 左右，这样的长度可保证振动筛有较高（90%以上）的筛分效率。筛面的宽度以 1.25m 为最小，按 0.25m 的间隔增加系列。因此，本设计振动筛用于最终筛分，筛面长度取 5.6m，筛面宽度取 1.8m。3.2 3.2 生产率的确定生产率的确定 生产率是指单位时间内的处理物料的重量。目前常用的公式为：q FQ 其中：Q-生产率 t/h F-筛面有效面积 2m q-单位面积的生产率 t/(2mh)计算可得 上层筛面处理能力为 90450 t/h，下层筛面处理能力为 3090 t/h。3.3 3.3 振幅和频率的选择振幅和频率的选择 a筛面上物料的运动分析 物料在筛面上运动取决于振幅和频率，为防堵和获得较高的生产率和生产效率，筛子多采用颗粒的跳动状态。要选择合适的振幅和频率，先分析物料在筛面上的运动。筛面上单个颗粒运动的手里分析如下：陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 7 图图 3 3-1 1 筛上物料受力分析筛上物料受力分析 单个颗粒出现跳动状态的临界条件是 cosGtsinAgGN2 cosKcosgAsin1K2dv 其中，d-跳动起始角 -角频率 rad/s vK-抛射强度 当vK=1 时，颗粒在筛面上处于滑动和跳动的临界状态，当vK1 时，颗粒在筛面上跳动。图图 3 3-2 2 筛上物料跳动状态筛上物料跳动状态 根据经验，vK=1.41.8，不利于颗粒透筛 xyKv=3.32.81.4G2A/gGXY陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 8 vK=3.03.3 比较有利于透筛 b振幅 A 本设计单轴惯性筛用于最终筛分，振幅取 A=4mm c频率 n（r/min）对于单轴筛的频率一般选择 8001200r/min，本设计选择振动筛的频率 n=1020r/min。至此，可以计算出实际抛射强度 vK=cos109nA4=04cos1510910204=4.214 低共振状态：Pnn即2mMK若取22mMK，则机体的振幅rA。在这种情况下，可以避免筛子的起动和停车时通过共振区，从而能提高弹簧的工作耐久性，同时能减小轴承的压力，延长轴承的寿命，并能减少筛子的能量消耗，但是在这种工作状态下工作的筛子，弹簧的刚度要很大，因此，必然会在地基及机架上出现很大的动力，以致引起建筑物的震振动。所以，必须设法消振，但目前尚无妥善和简单的消振方法。图 3-3 振幅和转子角速度的关系曲线 AA Pnn:共振状态即2mMK。振幅 A 将变为无限大。但由于阻力的存在，振幅是一个有限的数值。当阻力及给料量改变时，将会引起振幅的较大变化。由于振幅不稳定，这种状态没有得到应用。超共振状态 Pnn:超共振状态，这种状态又分为两种情况：（1）n 稍大于Pn，即K稍小于mM。若取2MK，则得rA。因为Pnn，所以筛子起动与停车时要通过共振区。这种状态的其它优缺点与低共振状态相同。（2）Pnn，即为远离共振区的超共振状态。此时，2mMK。从图可以明显地看出：转速愈高，机体的振幅 A 就愈平稳，即振动筛的工作就愈稳定。这种工作状态的优点是：弹簧的刚度越小，传给地基及机架的动力就愈小，因而不会引起建筑物的振动。同时，陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 9 因为不需要很多的弹簧，筛子的构造也简单。目前设计和应用的振动筛，通常采用这种工作状态。为了减少筛子对地基的动负荷，根据振动隔离理论，只要使强迫振动频率大于自振动频率 P的五倍即可得到良好的效果，采用这种工作状态的筛子，必须设法消除筛子在起动时，由于通过共振区而产生的共振现象。目前采用的消振方法如前所述。3.43.4 筛面倾角的选择筛面倾角的选择 根据经验，最终筛分用的单轴惯性振动筛的筛面倾角推荐为05.1205.17，本设计的振动筛筛面倾角为可调节。计算时取015。振动筛有关参数的选定结果见下表：表表 3 3-1 1 振动筛有关参数振动筛有关参数 规格 用途 筛框尺寸 筛面面积2m 最终筛分 18005600 7.5 层数 最大入料粒度 生产率 t/h 筛孔尺寸 2 300 上层 90450 下层 3090 上层 25100 下层 625 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 10 第第 4 4 章章 动力学分析及参数计算动力学分析及参数计算 振动筛动力学基本理论 惯性振动筛的振动系统是由振动质量（筛箱和激振器的质量）、弹簧和激振力（由回转的偏心块产生的）构成。为了保证筛子的稳定工作，必须对惯性振动筛的的振动系统进行计算，以便找出振动质量、弹簧刚性、偏心块的质量矩与振幅的关系，合理地选择弹簧的刚性和确定偏心块的质量矩。图 4-1 振动系统力学模型图 图 4.1 表示圆振动筛的振动系统。为了简化计算，假定激振器转子的回转中心和机体(筛箱)的重心重合激振力和弹性力通过机体重心。此时，筛子只作平面平移运动。今取机体静止平衡时(即机体的重量为弹簧的弹性反作用力所平衡时的位置)的重心所在点 o 作为固定坐标系统(xoy)的原点，而以激振器转子的旋转中心1o作为动坐标系统(1x1o1y)的原点。偏心重块质量 m 的重心不仅随机体一起作平移运动(牵连运动)，而且还绕激振器的回转中心线作回转运动(相对运动)，则其重心的绝对位移为：mxx+1xx+cosrx+rcost myy+1yy+sinr=y+rsint 式中：r偏心质量的重心至回转轴线的距离。轴之回转角度，t,为轴回转之角速度,t 为时间。偏心质量 m 运动时产生的离心力为：)cos(222trxmdtxdmFmx 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 11)sin(222trymdtydmFmy 式中tmrcos2和tmrsin2为偏心质量m在x与y方向之相对运动离心力或称激振力。在圆振动筛的振动系统中，作用在机体质量 M 上的力除了xF和yF外，还有机体惯性力yMxM 和(其方向与机体加速度方向相反)、弹簧的作用力yKxKyX和(XK和yK表示弹簧在 x 和 y 方向的刚度，弹簧作用力的方向永远是和机体重心的位移方向相反)及阻尼力ycxc和(c 称为粘滞阻力系数，阻尼力的方向与机体运动速度方向相反)。在单轴振动系统中，作用在机体质量M上的力除了和之外，还有机体的惯性力和（其方向与机体的速度方向相反）、弹簧的作用力，（表示弹簧在方向的刚度），及阻尼力（称为粘滞阻力系数，阻尼力的方向与机体的运动方向相反）。当激振器在作等速圆周运动时，将作用在机体M上的各力，按照理论力学中的动静法建立的运动微分方程式为：tmrxKxCxmMxcos2 tmrxKyCymMysin2 式中：M机体的计算质量 wwjmKmM 式中：jm振动机体质量。wm筛子的物料重量。wK物料的结合系数，3.015.0wK。根据单轴振动筛运动微分方程式的全解可知，机体在 x 和 y 轴方向的运动是自由振动和强迫振动两个简谐振动相加而成的，事实上，由于有阻尼力存在的缘故，自由振动在机器工作开始后就会逐渐消失，因此，机体的运动就只剩下强迫振动了。所以，只需要讨论公式的特解：xxtAxcos yytAysin 其特解为：22mMKCosmrAxxx 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 12 21tanmMKCxx 22mMKCosmrAyyy 21tanmMKCyy 式中：角为机体的振幅和相位差和方向机体的振幅；和为和yxyxyxAA。系统的自振频率为：mMKWp 4.1 4.1 参振重量及参振质量的计算参振重量及参振质量的计算 参振重量 W 的计算：W=4321WWZWW =321WWW22c)21（LBHH =3051+743+110+22175.01000550140)1030（=4212 kg 式中，1W-筛箱的重量 kg 2W-激振器参振部分的质量 kg 3W-弹簧支撑装置的参振质量 kg 4W-筛上物料的质量 kg Z-筛面层数 Z=2 1H-入料端物料高度 cm 2H-排料端物料高度 cm L-筛面有效长度（型号长度减去 10cm）B-筛面有效宽度（型号宽度减去 10cm）-物料的散比重 煤1t/3m C-物料对筛面的比压系数 C=0.150.2 现取 C=0.175 参振质量 M 的算：M=gW98142124.294 kg2S/cm 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 13 4.2 4.2 主弹簧刚度计算与选择主弹簧刚度计算与选择 弹簧刚度 K 的选择应遵循的原则是：使振动筛系统的工作过程中传给基础的动负荷尽可能的小。一般地，座式振动筛只要使840工 取0工=5 a振动筛的固有频率 0=k30n=0300201工=21.36rad/s b弹簧的总刚度 K K=M20=4.294236.21=1959.5 kg/cm c每个弹簧的刚度1K 1K=8K=85.1959=244 /cm 根据国标要求，选择弹簧高径比3.50DH 取弹簧用钢丝直径 d=30mm 中径 D=100mm 圈数 n=5 自由高度 0H=280mm 4.3 4.3 激振器偏心质量及其偏心距的验算激振器偏心质量及其偏心距的验算 4.3.1 4.3.1 偏心轴的主要尺寸确定偏心轴的主要尺寸确定 偏心轴重量1G 1G=4d2L=485.71293.222=395.5 kg 式中，d-偏心轴偏心段直径 cm 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 14 L-偏心轴偏心段长度 cm -钢的密度 g/3cm 偏心轴旋转半径 111GM=13.14 mm 偏心轴偏心距 e=max1A=17.15 mm 4.3.2 4.3.2 偏心轮的主要尺寸确定偏心轮的主要尺寸确定 按式AMM212 2M=4.77 kgm 偏心轮的示意图如下：图图 4 4-2 2 偏心轮简图偏心轮简图 取1R=20 cm 2R=13.5 cm 3R=19.5 cm 4R=14.5 cm 1=2 cm 2=10.4 cm 1=0120 1423R1R2R4R321陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 15 2=090 1=060 2=045 凸台及调整块的重心旋转半径 1X=14.03 cm 扇形孔的重心旋转半径 2X=15.42 cm 凸台及调整块的重量 2G=30.07 kg 扇形孔包含的金属重量 3G=4.19 kg 2M=2G1X+3G2X=4.86 kgm 与前式计算的2M相差不大。调整块的质量 i36XMG块=5.01 kg 调整块的厚度 3=1.40 cm 每块凸台厚度 4=6.21 cm 4.4 4.4 重心计算重心计算 筛箱的重心（1x，1y）=（94.3，84.3）上层物料重心（2x，2y）2x=)(3)2(21212HHHHLL=466.67 mm（2x，2y）=(466.67,290)下层物料重心（3x，3y）陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 16 3x=)(6)2(41212HHHHLL=233.33 mm（3x，3y）=（233.33，-480）筛箱与物料的合成重心（x，y）x=41342411ZWWXWXWXW=137.25 mm y=41342411ZWWyWyWyW=54.18 mm（x，y）=（137.25，54.18）陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 17 第第 5 5 章章 功率计算及电机的选择功率计算及电机的选择 5.1 5.1 筛分机在负荷状态下工作所需功率的计算筛分机在负荷状态下工作所需功率的计算 振动筛振动消耗的功率1N 1N=177600n32CMA=8.2KW 式中，C-阻尼系数 取 0.2 M-参振质量 kg2S/m A-最大振幅 mm n-振动频率 r/min 振动筛摩擦消耗的功率2N 2N=177600n3dfMA=7.70KW 式中，f-轴承摩擦系数 取 0.005 d-轴颈直径 取 0.15m M-参振质量 kg2S/m 振动筛在工作状态下消耗的功率 N N=21NN=95.07.72.8=16.74KW 式中，-传动效率 取 0.95 5.2 5.2 电动机的选择电动机的选择 电机型号选择 JQ02-62-4 电动机转速 额n=1460 r/min 电动机额定功率 额N=17 KW 传动效率=0.95 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 18 额定转矩 hM=1569.6kgcm 5.5.3 3 验算电动机的启动转矩验算电动机的启动转矩 振动筛启动时，电动机需要克服偏心质量的静力矩和摩擦力矩，启动后由于惯性作用功率消耗较少，因而选用电动机是需要选用高启动转矩的电动机。摩擦转矩 摩M=2d21Wf=215743007.0=39 kgcm 启动转矩 起M=1M+22M+摩M=1531.9 kgcm hM起M 因此选择的电动机符合要求。陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 19 第第 6 6 章章 零件的计算零件的计算 6 6.1.1 弹簧计算弹簧计算 a.弹簧的最小工作负荷1P 1P=8W-1KA=440.77 kg b.弹簧的最大工作负荷2P 2P=8W+1KA=612.23 kg c.弹簧的行程 h h=2maxA=24=8 mm d.弹簧用材料 座式振动筛由于工作时负荷大，所以采用材料为 60n2iMS e.查机械零件设计手册，得到弹簧其参数 弹簧钢丝直径 d=30mm 弹簧有效圈数 n=5 弹簧总高度 h=250mm 弹簧中径 D=100mm 所选择支撑弹簧结构图如下：图图 6 6-1 1 支撑弹簧支撑弹簧 陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 20 6 6.2 2 轴强度验算轴强度验算 轴是组成机械的一个重要零件。它支承着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动。所以，在轴的设计中，不能只考虑轴本身，还必须和轴系零、部件的整个结构密切联系起来。轴设计的特点是：在轴系零、部件的具体结构未确定之前，轴上力的作用和支点间的跨距无法精确确定，故弯矩大小和分布情况不能求出，因此在轴的设计中，必须把轴的强度计算和轴系零、部件结构设计交错进行，边画图、边计算、边修改。设计轴时应考虑多方面因素和要求，其中，主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。对于高速旋转地轴还应考虑振动稳定性问题。轴的材料种类很多，设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。轴的常用材料是 35、45、50、优质碳素钢，最常用的是 45 钢。对于受载较小或不太重要的轴，也可用 A、A 等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受的限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢。本次设计选用 45 优质碳素钢。a.受力分析 偏心轴的结构简图如下：图图 6 6-3 3 偏心轴的结构简图偏心轴的结构简图 偏心轴的受力分析图如下：陕西广播电视大学机械制造及其自动化专业毕业设计 21 图图 6 6-4 4 偏心轴的受力分析图偏心轴的受力分析图 1偏心轴产生的离心力1P 1P=g21M=6048 kg 式中，1M-偏心轴的偏心重量-偏心轴的回