振動篩設計實例

1、新型慣性振動篩總體設計目錄1 緒論 .11.1 引言.11.2 振動篩的用途和組成 .11.3 國內外篩分機械的發(fā)展概況.21.3.1 國外發(fā)展概況.21.3.2 國內發(fā)展概況.21.4 篩分機械發(fā)展方向.31.4.1 深入研究新的篩分理論和技術.31.4.2 引入現代化的設計手段，采用新材料、新技術、新工藝.41.4.3 研制和推廣振動機械專用軸承 .41.4.4 向標準化、系列化、通用化發(fā)展 .41.4.5 強化篩機技術參數 .51.4.6 不斷擴大篩機應用領域.52 總體設計 .52.1 設計總則.52.2 總體方案的確定.52.2.1 運動學參數的設計與計算.52.2.2 動力學參數的

2、設計計算.62.2.3 電機的選擇與計算.62.2.4 對主要零件設計和強度校核.62.3 基本結構及工作原理.62.3.1 基本結構.62.3.2 工作原理.62.3.3 直線振動篩的動力學分析.72.4 篩面規(guī)格的確定和處理量的計算.102.4.1 篩面規(guī)格的確定.102.4.2 處理量的分析.103 運動學參數的設計與計算 .133.1 運動學參數的確定.1356 第 頁23 .1.1 篩箱振幅.133.1.2 振動頻率.133.1.3 振動強度k.143.1.4 拋射強度vk.143.1.5 篩箱傾角.143.1.6 振動方向角.144 動力學參數 .144.1 參振質量的計算.144

3、.2 彈簧剛度的計算.155 主要零件的設計計算與校核 .165.1 彈簧的尺寸設計與強度校核.165.1.1 圓柱型橡膠彈簧的計算.165.1.2 彈簧強度校核.195.2 偏心塊的設計.195.2.1 軸頸的估算.195.2.2 偏心塊的設計.205.3 篩箱的結構設計.225.3.1 篩面規(guī)格的確定及固定方式.225.3.2 側板的設計.235.3.3 篩框橫梁的設計與校核.255.3.4 篩箱橫撐的設計.275.4 電動機的計算選擇.285.4.1 電機的選擇.285.4.2 電動機功率 N 的計算.285.4.3 啟動轉矩的校核.295.5 軸承的選擇.305.5.1 軸承的受力分析

4、.305.5.2 軸承的計算與選擇.315.5.3 軸承壽命的校核.325.6 軸的結構設計與強度驗算.335.6.1 軸的結構設計.335.6.2 軸的強度校核.345.7 聯軸器型號的計算選擇.375.8 鍵的選擇與校核.375.8.1 鍵的選擇.375.8.2 鍵的校核.3856 第 頁36 篩箱重心計算 .396.1 坐標系的建立.396.2 重心計算公式:.397 篩分機工作效率的影響因素 .417.1 影響因素.427.1.1 物料的性質.427.1.2 篩面的運動特性和篩面結構.437.1.3 操作管理.458 振動篩的使用與維護 .458.1 振動篩的安裝、調整與試運轉.458

5、.2 振動篩的操作、維護與檢修.468.2.1 操作.468.2.2 維護.468.2.3 檢修.478.3 振動篩的安全技術.479 現代設計方法在振動篩設計中的應用 .479.1 概述.489.2 振動篩篩箱質心的計算.499.39.3 振動篩的結構強度分析振動篩的結構強度分析 .4949參考文獻 .5156 第 頁1 1 緒論1.1 引言在很多情況下，振動是一種有害的現象。但在某些場合，振動卻是有利用價值的。例如，利用振動可以有效的完成許多工藝過程，或用來提高某些機械的工作效率。最近二十多年來，利用振動原理而工作的機械（簡稱振動機械）得到了很快發(fā)展，其中篩分機械更是得到全面而迅速的發(fā)展，

6、它們在礦山和 冶金工廠，選煤工廠，化工廠，發(fā)電廠，鑄造廠，建筑工地，水泥廠以及食品加工廠中得到了廣泛的應用。據不完全統計，目前已經應用于工業(yè)生產中的篩分機有數十種之多，例如，圓振動篩，橢圓振動篩，直線振動篩，高頻振動篩 ，弧形篩 ，等厚篩，概率篩，冷礦篩，熱礦篩和節(jié)肢篩等，而振動篩以它結構簡單，處理能力大，工作可靠，維修方便等優(yōu)點在所有篩分設備中占有絕對優(yōu)勢，其占有量約為 95%。這些振動機械在工業(yè)的各個部門中已經發(fā)揮了重要的作用。人類在進步，社會在發(fā)展，科技也在不斷進步。隨著市場經濟的發(fā)展，產品精度的提高；對各種粉狀物料的細度、精度要求越來越高。各種新型的篩分理論及技術在不斷的出現，勢必在不

7、久的將來，篩分行業(yè)出現百花齊放的繁榮景象。本設計是對傳統直線振動篩的改進設計，并在原有基礎上做一些簡單而大膽的創(chuàng)新嘗試，其設計過程將在設計說明書中詳細的介紹。設計內容包括：激振器軸系的設計，箱體結構的設計，激振器在箱體上的布置，傳動裝置的選取，電動機的選擇，軸承的選擇與校核，彈簧的設計，橫梁的設計計算及校核等諸多方面。1.2 振動篩的用途和組成 建國近 60 年來，我國的篩分設備走過了一個從無到有，從小到大，從落后到先進的發(fā)展過程，前后經歷了測繪仿制，自行研制和引進提高 3個階段。目前國內篩機種類繁多，品種齊全。旋轉篩和各類振動給料機械56 第 頁2多達 50 個系列近 100 中規(guī)格。廣泛用

8、于礦山，冶金，化工，建材工廠，筑路行業(yè)及環(huán)衛(wèi)行業(yè)中。其物料的篩分，分級，洗滌，脫介，脫水之用。隨著科技水平的提高和人類實踐能力的進步，篩機的應用領域正得到不斷的擴大。根據不同用途，研制出各種不同形式的產品。不過目前國內對于細和超細物料的分級，含水量 7%13%黏性物料的分級還存在問題 ，重機網曾聯系國內外需要 100 目以下，生產能力為 15t/h 的細篩，國內就沒有廠家能接，我們應該發(fā)展特殊用途的篩分設備，滿足國民經濟建設的需要，并擔當對外出口的任務。1.3 國內外篩分機械的發(fā)展概況1.3.1 國外發(fā)展概況 國外振動篩發(fā)展很快其結構有如下特點：（1） 軸承外圈旋轉（除此之外都是內圈旋轉） ，

9、外圈旋轉集中離心力作用面積比內圈旋轉大，內圈旋轉離心力作用面積處（內圈 1/3 處）一般極易發(fā)生微粒剝落疲勞破壞，而外圈旋轉離心力作用面積大，軸承壽命長；（2） 中間傳動軸小，如 Cedarapids 公司 2.1m6.0m 橢圓篩中間軸只有 70mm，為什么這么小，因為它不受離心力，只傳遞電機過來的扭矩給對面偏心塊（3） 側板上開孔?。ú幌袢毡旧駪糁其撍Y機側板開這么大口） ，這樣對篩機強度和剛度影響小。軸承在側板外側受力，中間軸罩體既能受上層物料的沖擊，又能加強篩機剛度；（4） 采用流行的脹套（皮帶輪）和錐套（軸套）聯接，維修大大方便；（5） 皮帶輪用可調直徑帶輪，方便改變激振頻率。篩分效

10、率高，可水平安裝，適用于移動式破碎篩分機組。1.3.2 國內發(fā)展概況自建國以來，我國篩分機械的發(fā)展經歷了幾個階段。五十年代初至六56 第 頁3十年代中期，主要是從前蘇聯和波蘭引進，并部分防制了偏心式和單慣性式圓振動篩。如蘇制陀旋篩，萬能吊篩；波制 WK 型純振動篩等。從 60 年代中期我國開始獨立研制，主要成果有 DD 系列、ZD 系列單軸振動篩和、ZS、DS 系列雙軸振動篩、和共振動篩。至此我國初215m230m步掌握研究、設計和制造復雜結構的中型、大型振動篩技術。80 年代初期以后，我國全面的走上了開放的道路，先后引進了范各莊、興隆莊、錢家營、西曲、晉陽、安太堡等選煤廠的全套工藝設備其中篩

11、分機械有：VSK 型、VSL 型振動篩，型篩分機，等厚機，系1WK1PWK1PWK列脫水篩，DSM 型弧形篩 OSO 型旋流篩等，這些外來產品極大的豐富了我國篩分機械種類。促進了我國篩分機械種類的進一步發(fā)展。非金屬篩網，塊偏心激振器，虎克鉚釘連接技術等新材料、新技術、新工藝，在我國得到了廣泛應用。在引進和吸收外來技術的基礎上，我國生產了新型圓振動篩（如 YK和 YR 系列）和新型直線振動篩（ZK 和 ZKX 系列） 。為了解決潮濕細粒物料在干法篩分作業(yè)中效率低的問題，開發(fā)研制了許多新型篩分機，如概率篩、等厚篩、琴弦篩、離心篩、弦張篩和強化篩等。濕法細篩的研制技術也取得了長足的進展，新型高效的振

12、動有電磁振動旋流篩，可翻轉弧形篩，高頻振動篩。于此同時，我國篩分機械的制造水平也有了很大的提高。目前一些國有大中型制造廠設有研究所、對制造工藝、材料和零部件進行專門研究，在新產品開發(fā)方面也具有較強的能力，生產中廣泛采用先進設備和工藝，如精密鏜床，數控車床和數控切割機；氣體保護焊、自動埋弧焊和噴2CO丸預處理；按國標、部標對重要零部件和整機進行檢測和試驗，等等。目前我國篩分機械的生產已形成較大規(guī)模，主要生產廠家有 30 多個，可供應 200 多個品種，年累計產量 2000 臺左右，產值近億元，基本上滿足了各部門對篩分機械的要求。1.4 篩分機械發(fā)展方向1.4.1 深入研究新的篩分理論和技術56

13、第 頁4應用自同步理論，利用概率、等厚高效篩分方法，研制成功了概率篩、等厚篩和概率等厚篩等。2002 年，中國礦大機械廠為解決大型振動篩強度問題，提出了超靜定網梁結構理論并使用成功，獲得國家專利。最近，新鄉(xiāng)威猛集團將 12 臺 2m3m 的節(jié)肢篩組合在一起，形成了目前國內最大的 72m 振動篩，用于選煤系統的分級和脫水、脫介，效果很好。同樣，中國科技大學為鐵法礦務局曉青礦研制了篩框不動、篩網振動的大型振動篩。今后，我們還要繼續(xù)深入研究新的篩分理論和技術，研制高效篩分機械。我們要組織篩分機械設計研究專業(yè)隊伍，通過試驗、研究，發(fā)現和發(fā)現和發(fā)展新的篩分方法和技術，尋求合理的結構形式，動力配置和動力學

14、參數，研制適用于各種條件的篩分機械。1.4.2 引入現代化的設計手段，采用新材料、新技術、新工藝對現有的篩分機械進行運動分析和結構改進，引入現代化設計手段，采用優(yōu)化設計，計算機輔助設計，用計算機對篩分結構強度進行計算，提高設計的可靠性；建立振動篩試驗臺，對篩機產品進行檢測。全面推廣使用新材料、新技術、新工藝。對篩分機械用的鋼材、軸承、彈簧、篩網進行專門研究，篩面應從金屬篩網想非金屬篩網發(fā)展，應用橡膠篩板、聚氨酯篩板、彈性桿篩面；支撐元件應采用橡膠彈簧和復合彈簧；推廣環(huán)槽鉚釘和高強度螺栓聯接。規(guī)范篩分機械制造行業(yè)管理，嚴格執(zhí)行工藝制度，加強質量管理，提高篩分機械制造水平。1.4.3 研制和推廣振

15、動機械專用軸承振動器是振動機械的心臟，而軸承是振動器的關鍵件，目前，國外大都采用瑞典 SKF、德國 FAG 和日本 NSK 的振動機械專用軸承，因采用振動機械軸承后，軸承承載能力比普通標準軸承提高 25%以上，在計算軸承壽命時，負荷系數可以從 1.82.1 降低到 1.21.5，這樣，選擇的軸承可比標準軸承降低兩個型號，軸承型號小了，振動器減小了，篩分機械重量減輕了，生產成本也降低了。1.4.4 向標準化、系列化、通用化發(fā)展提高三化水平，這是便于設計、組織專業(yè)化生產和保證質量的途徑。56 第 頁5有些零部件如標準化、通用化了，組織專業(yè)化生產，可大大降低成本，提高企業(yè)效益。1.4.5 強化篩機技

16、術參數根據不同用途研制新篩機。發(fā)展大型、重型、超重型篩分設備，篩機振動強度可達 5.4 以上，篩分面積向 27M 以上發(fā)展（德國篩子技術公司曾生產 5m12m、篩分面積達 55m 的篩機） ，提高篩機的處理能力和承載能力。1.4.6 不斷擴大篩機應用領域根據不同用途，研制出各種不同型式的篩機，目前，國內對于細和超細物料的分級，含水分 7%13%粘性物料的分級還存在問題。重機網曾聯系國內外，需要 100 目以下，生產能力為 15t/h 的細篩，國內就沒廠家能接，我們應發(fā)展特殊用途篩分設備，滿足國民經濟建設的需要，并承擔對外出口的任務。展望未來，我們充滿信心，通過全行業(yè)人員的努力，我國篩分機械工業(yè)

17、將在 21 世紀再創(chuàng)輝煌。2 總體設計2.1 設計總則 （1）振動篩的設計應符合機械制圖、公差與配合及形位公差等基礎標準的規(guī)定 （2）振動篩的設計應按其用途、要求和物料等條件進行，其參數、結構一貫滿足先進性、可靠性以及經濟合理性要求。 （3）振動篩各構件的選材應力求合理，注意減少制造和安裝工作量，注意抗蝕、抗磨要求。重要構件拼接時，應在圖樣中注明部位，接法和要求。 （4）易損件、備用件、通用件和外構件等，在同一品種規(guī)格中，應能互換并符合相應的標準或圖樣規(guī)定。56 第 頁62.2 總體方案的確定2.2.1 運動學參數的設計與計算包括選取振動頻率、振幅、篩面傾角、計算直線振動篩的振動強度的并校核。

18、2.2.2 動力學參數的設計計算 包括參振質量的計算，彈簧剛度的計算和箱體重心的計算。 2.2.3 電機的選擇與計算 主要包括確定激振器的安裝方式，選擇振動電機的型號。 2.2.4 對主要零件設計和強度校核 包括以下幾個方面的內容：（1）箱體的設計與校核（2）彈簧的設計與校核（3）偏心塊的設計計算（4）軸的設計計算與校核（5）橫梁的設計及校核2.3 基本結構及工作原理2.3.1 基本結構 該振動篩主要有篩箱，篩面，振動器，彈簧，支座等組成，篩面是主要易損件。根據物料品種和用戶要求，本次設計考慮了兩種篩面的的結構形式，在應用中可根據實際情況由用戶選用。該設計均為懸臂棒條篩面，滿足篩分效率高，壽命

19、長，不堵孔的要求。篩機為坐式安裝，帶有車輪，對于維修提高了很大的效率。2.3.2 工作原理56 第 頁7 當安裝在篩座上的兩臺異步電動機反向轉動時，其帶動偏心塊做反向轉動，這時偏心塊便產生一定的激振力，由于其反向轉動，故在沿振動方向角所在直線上其激振力疊加，同時在垂直方向上其激振力抵消。激振力通過橫梁傳遞給整個篩箱，從而使物料近似做直線振動。篩面上的物料受激振力便在篩面上向出料口方向做拋射運動,小于篩孔的物料通過篩孔而落下,大于篩孔的物料經過多次拋射運動,經出料口流出.2.3.3 直線振動篩的動力學分析直線振動篩可以簡化為兩種振動系統模型：單自由度和兩自由度。在振動實際設計計算中，為了簡化起見

20、，只計算其一個主要的振動，按單自由度振動系統分析。但是在某些情況下，必須按兩自由度振動系統來分析。以下是簡化為單自由度振動系統的動力學分析。圖 2.1 所示是直線振動篩的振動系統，可以作為單自由度振動系統來分析。 圖 2.1 直線振動篩系統振動篩的振動系統為有阻尼的強迫振動系統，振動器的激勵為簡諧激勵。系統運動的微分方程為：56 第 頁8 （2-1）0sinM x cx kxtF式中：、xx 軸的加速度、速度和位移;.x.x M振動篩的參振質量； C振動系統的阻尼系數； k振動系統的彈簧剛度； t振動時間； 激振力幅值；0F 激振角頻率。 式（2-1）的解包括通解和特解。通解一般為瞬態(tài)解，它表

21、示振動系統的自由振動。由于振動篩的振動系統中，有各種阻尼的存在，自由振動會逐漸消失。因此，研究振動系統只考慮其特解。特解一般為穩(wěn)態(tài)解。因為振動篩的激振力是簡諧的，所以其特解，即振動系統的穩(wěn)態(tài)響應也是簡諧的，并具有相同的角頻率 ，因此，式（2-1）的特解具有下列形式： （22）x t（）=Xcos(t-）式中：X,真的哦那個響應的相位角； 設 ：20,nkCMC式中：振動系統的固有頻率；n 振動系統的阻尼比; C阻尼系數; 臨界阻尼系數, =2M；0C0Cn則式（22）可以寫成：56 第 頁9 （23）.202sinnnxxxtMF把式(22)代入式（23）得： （200222232()1(2)

22、nnFkXkMCF2（）4）式中：表示在靜力作用下，彈簧產生的靜變形，用表示。即：0Fk0FstX = stX0Fk在范圍內，可以又正切函數確定：0 （2222arctanarctan1 () nnCkm5）由（24）式知，當激振力頻率時，X 值將顯著增大。當n （221 2n6）時，X 達到最大值：maxX max221stXX對常見的小阻尼系統，式（26）可以近似的表示為：0.0556 第 頁10 (27)max2stXX當是最大值時，一般稱振動系統處于共振狀態(tài)。maxX 根據振動篩多年的設計經驗表明，時，振動篩工作較為理47n想。阻尼系數 C 或阻尼比 的值，影響因素較多，在近似計算中，

23、往往忽略阻尼，按無阻尼系統來分析計算。2.4 篩面規(guī)格的確定和處理量的計算 2.4.1 篩面規(guī)格的確定 篩面規(guī)格的的長度參考仿真分析結果，在本設計中篩面規(guī)格選定為1300mm3000mm。處理量約為 150 噸小時。 篩面選用懸臂棒條篩面，此種篩面篩分效率高，篩孔不易堵塞，更換方便。2.4.2 處理量的分析本振動篩用于燒結礦的篩分，其處理量的校核方法（流量法）如下： Q=3600Bh th （28）式中： B篩面寬度，m； h篩面上物料層的厚度（見表 2.1） ，m 物料運動的平均速度，ms； 物料的松散密度，t查表取 =1.6 t；3m3m對于直線振動篩，物料平均運動速度 可以按下式計算：5

24、6 第 頁11 （20() ()cosdf D f a9） 式中： 與拋擲指數 D 有關的系數，取=0.95()f D()f D 與工作面傾角有關的系數，計算公式為：0()f a （210）00()1tantanf aa 角速度，rads, =100.5 rads； 振幅，=0.004m； 振動方向角 ， =；062 00.95 2.086 100.5 0.004 cos62d =0.374ms （2ahmwdC C C11） 傾角修正系數（見表 2.2） ， = 2 ； 物料厚度影響系數（見表 2.3） ，=0.85hChC 物料形狀影響系數，對快狀物料取 0.80.9，這里取 0.85；m

25、C 滑行運動影響系數（見表 2.4） ，=0.95wCwC 所以： = 20.850.8510.374 =0.5456 第 頁12根據處理量 Q=150 噸時，驗算料層厚度： =0.037m3600QhB1503600 1.3 0.54 1.6由表 2.3 其厚度為中料層厚度，返回檢驗的取值合適。hC 物料在槽體中的體積： V=BLh=1.330.037 =0.1443m 槽體中物料的重量： =0.1441.6mGV =0.23 噸物料的參振質量： =0.20.230.2mMG物 =0.046 噸=46kg 表 2.1 各工況料層厚度序號作業(yè)名稱振動篩種類給料端料層最大厚度mm1分級圓振動篩4

26、a(a 為篩孔尺寸)2塊煤1003脫介末煤504末煤505脫水煤泥直線振動篩2056 第 頁13表 2.2 與傾角關系a傾角0a00155010010015a11.21.31.251.6表 2.3 與料層厚度關系hC薄料層中厚料層厚料層物料層厚度（a 為篩孔尺寸）（12）a（35）a（1020）a物料層厚度影響系數hC0.91.00.80.90.70.8表 2.4 與關系表wCk拋擲強度k1.001.251.51.752.002.503.0滑行運動影響系數wC1.11.751.051.11.01.0513 運動學參數的設計與計算56 第 頁143.1 運動學參數的確定3 .1.1 篩箱振幅 篩

27、箱振幅是設計振動篩的重要參數之一，其值必須適宜，以保證物料充分分層,減少堵塞,以利透篩.所以本設計參照原有理論,采用中頻中幅設計,取振幅為 4mm。3.1.2 振動頻率 本設計振動頻率選為 16Hz。3.1.3 振動強度k=(56)k22(100.5)0.0044.129.8Kg 3.1.4 拋射強度vk=4.2vk2222(2 )sin(2 16)0.004sin62cos9.8 cos30fAga 3.1.5 篩箱傾角篩面與水平面之間的夾角，稱為篩面傾角。篩面傾角與振動篩的處理量和篩分效率密切相關。隨著篩面傾角的增大，物料在篩面上的運動速度加快，振動篩的處理量隨之加大；但是物料在篩面上的停

28、留時間縮短，從而導致篩分效率降低。如果篩面傾角減小，則篩機的處理量降低，篩分效率增加。直線振動篩的篩面傾角推薦值為。 本設計中參考已1010有仿真分析選取為。 303.1.6 振動方向角 振動方向線與上層篩面之間的夾角，稱為振動方向角。在次設計中即指振動方向和篩面的夾角。直線振動篩的振動方向角的取值范圍為：=，本設計取為30606256 第 頁15 4 動力學參數4.1 參振質量的計算 總參振質量： （41）MMM總物篩箱式中：總參振質量； M總 篩箱中物料參振質量，前面已算為 46kg；M物 篩箱參振質量：M篩箱 0.250.6 1.3 30.25M 篩箱（0.51）S =2.59t =46

29、+2590=2636kgM總此公式為估算公式。4.2 彈簧剛度的計算對單質量系統： （42gKM2）式中：K系統中彈簧的總剛度，Nm； 系統的固有頻率，rads；g =（1317）gj振動的圓頻率，rad/sj =j30n篩箱振動次數，r/min; n56 第 頁16所以 =3.1496030100.5rad/sj =(1/31/7) 100.5=14.3533.5rad/sg M參振質量，kg。故彈簧剛度 K=/980=553.433013 公斤/cm，222636 (14.3533.5 ) 取 K 為 1084.7 公斤/cm。因選用 8 個彈簧，故每個彈簧剛度不應小于： =K/8=135

30、.59 公斤/cm=1.33N/mdK5105 主要零件的設計計算與校核5.1 彈簧的尺寸設計與強度校核根據 JB/T3687.1，振動篩安裝方式為座式。每臺振動篩有四組彈簧支撐，每組彈簧視振動篩的規(guī)格不同，可有一個至三個彈簧組成。支撐彈簧可用橡膠彈簧或螺旋彈簧。亦可用復合彈簧，一般在支撐裝置中還設計有摩擦阻尼器。鑒于橡膠彈簧和復合彈簧的橡膠內阻較大，對過共振區(qū)時的振幅有一定限制作用，故亦可不設計阻尼器和其它的限制裝置。為了設計和制造的方便，本設計采用圓柱型橡膠彈簧，每個彈簧座安裝兩個彈簧。彈簧的機構如圖（51）5.1.1 圓柱型橡膠彈簧的計算圓柱形橡膠彈簧幾何尺寸見圖：56 第 頁17 圖(

31、51) （51）0g37jgZ式中：頻率比，小型篩取小值，大型篩取大值。0gZ （52） dtKKn式中: 單個彈簧的剛度，N/m;dK 彈簧的總剛度，N/m;K 支撐彈簧的個數。tn （對小型篩） （53）46hA 0.014hm 式中：彈簧的最大變形量，m。h由于，故取4Amm5 0.0040.02hm 56 第 頁18 取 0.16 （54）00.150.20hH 取 00.020.1250.16H 00.13Hm式中；彈簧的自由高度；0H 取00.51DH0.0650.13D 0.1Dm D彈簧的外徑，m。取彈簧的孔直徑30dmm則受壓面積與自由面積之比 （50100300.13544

32、 130DdH5） 式中： 受壓面積與自由面積之比； d彈簧內孔直徑，mm。則彈簧的受壓面積2220.007154DdFm外形系數xK （56） 221.2 1 1.651.2 1 1.65 0.1351.236xK 1.2jEE式中：外形系數；xK56 第 頁19 動彈性模量，;dE2/N m 靜彈性模量，。jE2/N m靜彈性模量與邵氏硬度的關系式為： （550.0333.57 10jsEeH7） 式中： 橡膠彈簧的邵氏硬度。sH由于取 1250 型號橡膠彈簧 5065sH 取邵氏硬度60sH 則 50.033 60623.57 102.586 10/jEeN m 521.2 15.76

33、1018.9/dEN m5.1.2 彈簧強度校核剛度：06553.103 101.236 0.007150.130.022.49 10/1.33 10/dxdE K FKHhN mN m滿足要求。強度應滿足： （58）djjhKF56 第 頁20式中： 橡膠的壓縮應力，;jap 橡膠的許用壓縮應力，取。jap980jakp 50.02 2.49 100.00715697980djajahKFkpkp滿足要求。5.2 偏心塊的設計5.2.1 軸頸的估算 對于實心軸的計算公式: （59）335pMpddAn 或 式中： 軸的直徑（mm）d M軸傳遞的額定轉矩 （）N m P軸傳遞的額定功率 （kw

34、） 軸的轉速 （r/min）n 許用切應力（）pAMP A按定的因數p56 第 頁21現用第二個公式計算 選用 45 鋼，故，取 115126103A 5.4Pkw 960 /minnr 3min5.411520.45960dmm由于存在一個鍵槽，故而將計算的軸徑增加 5%所以 20.4520.45 5%21.47d 從軸的結構上考慮,由于軸承可能很大,所以最小直徑取 38mm，而安裝偏心塊的軸頸確定為 80mm。如此便可以取 a=80mm。這樣可進一步計算偏心塊的參數。5.2.2 偏心塊的設計 偏心塊的結構如圖（52）所示 圖（52）偏心塊簡圖56 第 頁22 200Rmm60rmm陰影部分

35、的面積： （5222222602006038118360180ARrmm10）其形心坐標： （5335266sin151366117.9DDcDRrydydrrdrdyAAdRrr drdAAmm11）又由偏心塊的偏心距 （500cMG y12） 0010.5289.230.1179cMGkgy所以，每個偏心塊的質量為 189.2322.34Gkg偏心塊的厚度：由 （53607.8 1038118 10GVABB13） 00.7575Bmmm所以把偏心塊的厚度為 075Bmm56 第 頁235.3 篩箱的結構設計 篩箱由側板、后擋板、橫梁、進料口、出料板等組成。篩箱所用橫梁一般用兩端帶法蘭的封

36、閉型材構成，目前多為圓形和矩形。本次設計考慮選材的統一，以及結構實現的方便性，橫梁采用槽鋼，由法蘭鉚接在側板上。5.3.1 篩面規(guī)格的確定及固定方式 篩面規(guī)格為 30001300mm,結構形式為新型懸臂棒條篩面，其為獨立結構，由螺栓將其固定在篩箱側板上，在維修更換時可大大節(jié)約時間。結構如下圖： 圖（53）篩面 圖（54）篩面 256 第 頁245.3.2 側板的設計 側板是整個箱體的聯接平臺。激振器通過軸承安裝在橫梁上，并通過側板將激振力傳遞給篩面和物料，所以側邊的受力狀況比較惡劣，為此必須在側板上加加強筋和加強板。通過在側板上打鉚釘孔，使用鉚釘聯結將橫梁、橫撐、進、排料嘴聯成一個整體構成振動

37、質體。其中橫梁與側板的聯結方式如下圖所示，側板結構見圖篩箱側板的厚度按篩面寬度選取，查表 表 5.1 鋼板厚度與篩寬關系篩寬 mm鋼板厚度mm600900612001500818002400103000123600420016本設計的篩面寬度為 1300 毫米，故選取側板厚度為 8mm56 第 頁25 圖（55）側板結構 圖（56）橫梁聯結5.3.3 篩框橫梁的設計與校核（1）篩框橫梁的選擇 參考機械設計手冊的機械工程材料部分，選取橫梁為 20 號槽鋼；橫撐選用無縫鋼管。橫梁通過方形法蘭用環(huán)槽鉚釘將其聯接到側板上，橫56 第 頁26撐用圓法蘭聯接到側板上。（2）橫梁受力分析 橫梁作為激振器的支

38、架，受力很大。為計算方便，將橫梁受力的極限情況進行分析。由于橫梁自重與激振力相比很小故在計算時將其忽略。橫梁所受集中力： （5201/4 9.8FmAM總14）式中：一個偏心塊的質量；01m A 振幅，mm； 振動圓頻率，rad/s； 激振器總成的質量。M總 F=22.30.004+195/49.82100.5 =1378.69N56 第 頁27 圖（57）橫梁受力圖（3）橫梁強度計算： M=Fl=1378.690.14 （515） =193Nm wwMZ由設計規(guī)范查得=24.5MPaw式中： Z型材截面系數，為 25.9 ； 6103m M橫梁所受彎矩56 第 頁28計算得： =193/25

39、.9=7.45MPa=24.5MPa w610w滿足要求。5.3.4 篩箱橫撐的設計 橫撐在結構中主要起加固的作用，承受的載荷較小，所以在設計中不做強度校核。選用熱軋無縫鋼管，采用法蘭與側板鉚接，其結構如圖 所示。（1）橫撐的選擇橫撐選用熱軋無縫鋼管，其外徑 D=60.3mm，壁厚為 h=8mm，長度l=1278mm。（2）法蘭的設計法蘭選用 Q235 鋼，鋼板厚度 h=16mm，結構尺寸如下圖： 圖（58）圓法蘭56 第 頁29 圖（59）方法蘭5.45.4 電動機的計算選擇電動機的計算選擇5.4.1 電機的選擇根據振動篩啟動力矩較大的特點，采用 Y 系列電動機。計算中需進行靜轉矩校核。5.

40、4.2 電動機功率 N 的計算 kW （5121NNN16）式中： 傳動效率;取 0.95； 振動消耗的功率；1N kW （517）2311740480CMA nN 56 第 頁30 C阻尼系數，推薦;取 0.25；0.20.3C 振動次數，；n960 /minnr 總參振質量，；M2636Mkg 2310.25 2636 0.0049605.361740480NkW 摩擦消耗的功率；2N kW （5321740480mf MAn dN 18） 摩擦系數； 取 0.005mf 振動器軸的直徑，。d0.1dm 320.005 2636 0.004 9600.12.681740480Nkw所以 1

41、2115.362.688.460.95NNNkwn單個電動機的功率為 4.23kw 選取電動機型號為：功率 4.23kw。轉速 960r/min。5.4.3 啟動轉矩的校核 所選電動機靜啟動轉矩應滿足： （5qjMM19）56 第 頁31式中：靜轉矩；jM 9.89.8 2115.7/20.1179133.68jzkMn W rN m 單個電動機靜轉矩為：0133.6866.842jMN m 電動機的靜啟動轉矩應，。qMN m查手冊得， 114.8994qMN m選擇電動機為： 功率為 5.5kw 轉速為 960r/min2 13226YM 114.8994qMN m38Dmm80E 5.5

42、軸承的選擇5.5.1 軸承的受力分析圓振動篩和直線振動篩所用的偏心塊振動器，有一個通軸，其上裝有兩組偏心塊，偏心塊的旋轉產生強大的激振力，激發(fā)振動篩也使自身振動，因此該州承受著偏心塊旋轉產生的離心力及偏心塊產生的慣性力，軸1FgF及偏心塊的自重及，支撐反力、，靜轉矩。當、zWKWARBRjW1FzW方向一致時，軸承受力最大。受力狀態(tài)如下圖所示：KW56 第 頁32 圖（510）軸承受力圖 5.5.2 軸承的計算與選擇圖（69）中，力及與相比很小，為簡化計算略去不計；力zWKW1F與方向相反，略去使之偏于安全。這樣軸承上的軸向力為零，徑gF1FgF向力為： N （521ABKjRRRFW r20

43、）式中：振動的圓頻率j 偏心距, mr 偏心質量, kgKW (1) 主激振器軸承的計算選擇 222.3 0.1179 100.526.56RkN56 第 頁33軸承的額定動負荷為： （5hmptnf f fCPf f21）式中： 軸承額定動負荷，N;C 當量動負荷，N；PPR壽命因數；hf速度因數；nf 沖擊載荷因數；pf 溫度因數；tf 力矩載荷因數；mf 、在軸承手冊的有關表中選取，其中額定壽命為pfnftf10000h。根據振動器的工作特點，選用大游隙（3G）軸承。查表得： 2.46hf 0.366nf 1.0tf 2.5df 1.5mf故 2.46 1.5 2.526.56669.3

44、0.366 1.0CkN根據的條件選擇合格的軸承rCC由于沖擊，選擇調心滾子軸承56 第 頁34選取型號為 22322CCK/W33,其基本額定負荷695rCkN5.5.3 軸承壽命的校核軸承是激振器的關鍵件，它必須在正常的工況下保證一定的使用年限。所以必須對其進行壽命的校核。校核公式如下： （522）361060CTnP式中： C軸承額定負荷 N P 當量動負荷 N N軸承轉速 r/min對激振器軸承的校核將以上計算結果代入其中 365106953.11 101000060 960 26.56Th滿足要求。5.6 軸的結構設計與強度驗算 5.6.1 軸的結構設計 本設計采用實心軸，其最小直徑

45、的估算公式為： （523）3pdAn式中： 軸的直徑（mm）d M軸傳遞的額定轉矩 （）N m56 第 頁35 P軸傳遞的額定功率 （kw） 軸的轉速 （r/min）n 許用切應力（）pAMP A按定的因數p選用 45 鋼，故，取 115126103A 4.23Pkw 960 /minnr 3min4.2311518.85960dmm由于存在一個鍵槽，故而將計算的軸徑增加 5%所以 mm18.85 18.85 5%19.79d 根據振動器的結構要求，軸的結構設計為圖（510）所示 圖（510）軸的結構5.6.2 軸的強度校核根據振動器的結構要求，軸的形狀、在和分布及彎矩、扭矩圖見圖（511）

46、。56 第 頁36選取軸的材料為 45 鋼，按類載荷計算，其許用彎曲應力為：=93.1MPa。w 圖（511）軸的受力圖由軸的結構圖可知，需校核兩截面的強度：危險斷面的當量彎矩為：tM （524）22()tMMaT式中：M彎矩，N m; M=1Fl 離心力，N;1F （521Fmr25）56 第 頁37式中： m偏心質量 kg r 偏心距 m 旋轉角速度 rad/s將 m=22.3, r=0.1179 =100.5 代入 KN21 F=22.3 0.1179 100.526.56l危險斷面到 點的距離 m；由圖 計算得 l=0.0375m1F126.56 0.03750.996MFlkN根據扭

47、矩性質而定的折合系數；對不變扭矩取0.3；T扭矩，N m； 9550NTn N輸入的功率，kw; n 軸的轉速，r/min 由于 N=4.23kw n=960r/min故 4.23955054.7960TN m=996.27 N m;2222()966(0.3 54.7)tMMT危險斷面的應力應滿足： （526）twwMZ式中：彎曲應力，Pa；w Z截面模數，。3m56 第 頁38 由于 33533.14 0.089.8 103232dZm 65996.2719.8 1093.15.026 10wwPaMPa：同理，截面的校核同上： 13838.45MFlN m =3838.48 N m;22

48、22()3838.45(0.3 54.7)tMMT 3353.14 0.19.8 103232dZ653838.4839.17 1093.19.8 10wwPaMPa滿足要求。5.7 聯軸器型號的計算選擇聯軸器計算公式為： （5cwztnTTK KK KT27）式中： T理論轉矩，；N m為了使所選聯軸器孔直徑與軸直徑相適應，故： 4.239550955042.08960pTN mn 動力機系數 ；wK 工況系數；K56 第 頁39 啟動系數；zK 溫度系數；tK查手冊得： 1.0wK 1.5K 1.0zK 1.0tK 所以 42.08 1.5 1.0 1.0 1.063.12cwztTTK

49、KK KN m故選萬向聯軸器型號為： 公稱轉矩為 150 58 225SWCBnTN mD 為 58mm 為 47mm 1D5.8 鍵的選擇與校核由于偏心塊處的軸頸比電機處的軸頸粗，故此處鍵的受力比電機處的小，因此鍵的選擇以電機軸處的受力為基準，其他鍵與此處統一，故驗算也僅僅此一處。5.8.1 鍵的選擇選用普通平鍵，鍵 10455.8.2 鍵的校核（1）鍵聯接工作面擠壓應力的校核公式： （52000ccpMdkl28）式中：M傳遞的轉矩N m d 軸的直徑 mm,56 第 頁40 l鍵的工作長度 mm, k鍵與輪轂的接觸高度 mm, k=h-t h鍵的高度 mm t軸上的鍵槽深 mm 鍵的許用

50、擠壓應力 MPacp 而 M=42.08,前面已求。N m l=L-b=45-10=35mm k=h-t=8-5=3mm 2000 42.0821.093038 3 35ccpMPa 滿足強度要求。（1） 剪切應力的校核公式： （52000pMdbl29）式中：b鍵寬 mm 鍵的許用剪切應力 MPap 2000 42.086.336538 10 35pMPa滿足要求。 6 篩箱重心計算56 第 頁416.1 坐標系的建立 圖 61 側板坐標6.2 重心計算公式: mm()iiiW xxW mm()IiiW yyW式中：第 i 個構件的質量，kg；iW i 個構件質量的總和，kg;iW 第 i

51、個構件的重心坐標，iixy、其主要零件及重心位置如下：56 第 頁42零件名質量質心坐標x 質心坐標y質量*x質量*y側板539.72587.01231712.11444429261924028.1擋板上）80.441667.33491867.03583112973.9150184.4邊條21.516981776301564838184后槽鋼139.634591733.55996176.5241996.6下槽鋼121.41394805112217097727上三角剛2672993363.145974.4篩面287.9719261805.573477527.851995

52、0下料斜58.83446.0562872.24059897901.6168887.7下料平65.64088.47663108.628612709555203926支撐角鋼14.73426.0562852.2459771951.141928平9.84098.73083.61263875130219.28入料斜18.63411.23782987.1561018989955561.1如料口27.344087.443257.691331561289065.24料口托架角鋼64098.73083.61263875118501.6斜5.23426.0562852.2459771951.114831.67立

53、角鋼2.114462.443253.69145193966865.286后立板22.8644833253.691458629274379.35角鋼14.745033253.691465136647829.24支撐槽鋼167.5534591733.485996107.3290444.6支撐圓鋼76.951393.6805.11121987.461952.45后擋板223.6938792100.458147645.6469849.7槽鋼立46.045418.77836.87350456.0538533.68槽鋼立23.34387.442887.751266983067284.58總和2000.01

54、11871245753698104由電子表格輔助計算得質心為:56 第 頁43 x=93561.77 y=1849此坐標數值為 CAD 中的坐標值，若要得出質心在上面坐標中的坐標值，需進行坐標變換。上面坐標零點在 CAD 坐標中的值為：x1=2637.7 y1=1123.5坐標變換：X=x-x1=93561.8-90924.1=2637.7 Y=y-y1=1849-725.5=1123.5此為上圖坐標中的坐標值。 由坐標值 x,y 在 CAD 軟件中找出該點，激振器總成的質量為 598Kg，其位置只能沿篩箱后板面移動，為保證振動方向角，篩箱和激振器總成的質心連線方向與 x 軸負向成 32，故這

55、樣可確定激振器在篩箱上的位置。7 篩分機工作效率的影響因素用篩分機篩分物料時，本來希望所有小于篩孔的顆粒全部篩下去，而所有大于篩孔的顆粒全部留在篩面上，但在工業(yè)條件下的篩分很難達到這個要求。實際上，總是有一部分小于篩孔的細顆粒物料留在篩上產物中，而篩下產物中也會有一些大于篩孔的粗粒物料。在篩分過程中，正確進入各產物中的物料越多，錯誤進入各產物中的物料越少，顯示篩分效果越好。我國國家標準 GB/T15716-1995煤用篩分設備工藝性能評定方法規(guī)定，評定指標共 3 項：篩分效率、平均分配誤差和總錯配物含量 。7.1 影響因素7.1.1 物料的性質56 第 頁44對篩分效果有影響的物料性質主要包括

56、物料度組成、濕度、含泥量和形狀等。（a） 給料的粒度組成給料中的粒度大小根據其透篩的難易和對透篩的影響可分為 4 種：易篩粒小于 34 篩孔尺寸的顆粒；難篩粒粒度小于篩孔尺寸，但大于 3/4 篩孔尺寸；阻礙粒粒度為 11.5 倍篩孔尺寸；粗大粒粒度大于 1.5 被篩孔尺寸。易篩粒易于篩分；難篩粒不易于透篩；阻礙粒易賭篩孔，且妨礙易篩粒透篩 ；粗大粒在篩分過程中對易篩粒和阻礙粒妨礙不大。 （b）物料的濕度物料的濕度是指物料的外在水分。當篩孔尺寸一定時，濕度對篩分效率的影響如圖 7-1 所示。在某一范圍內，篩分效率隨物料水分的增加而急劇下降；當水分炒過著范圍后，水分將促進物料的透篩，這是篩分效率隨

57、著水分的增加而增加。 當篩孔尺寸不同時，濕度的影響也不同。為了保證一定的篩分效率和處理能力，不同篩孔尺寸對濕度又不同的要求，見表 表 7.1 濕度允許值篩孔尺寸/mm允許的濕度/%0.531.04.53657121230一般水分無大影響 56 第 頁45（C）物料的含泥量 物料中如含有易于結團的粘性物質（如粘土等） ，則在水分很低的情況下，也會粘結成團并堵塞篩孔，使篩分無法進行。對于含泥量過高的煤進行篩分時，必須采取特殊措施，例如用濕法篩分或者在篩分前進行脫泥等。（d）物料的顆粒形狀 顆粒形狀對篩分過程的影響程度與篩孔形狀有很大關系。物料如果是球形，則透過方孔和圓孔較容易；扁平型、長方形的顆粒

58、難以透過方孔和圓孔，但可以透過長方形篩孔。所以，球形、立方體、多角形顆粒的篩分效果相對條狀、片狀和板狀物料的篩分效果要好一些。7.1.2 篩面的運動特性和篩面結構（a）篩面的運動方式篩面固定不動的篩子，篩分效率很低。當篩面的運動方向與篩面接近垂直或成較大角時，物料易松散分層，且可防止防止篩孔堵塞，篩分效率較高，但處理能力低些；當篩面的運動方向與篩面平行或成較小角度時，物料松散差，易堵塞篩孔，篩分效率也低。不同運動方式篩面的篩分效率見表 表 7.2 各運動方式的篩分效率（b） 振幅和頻率篩面運動方式固定不動筒形轉動搖動振動篩分效率/%506060708090 以上56 第 頁46 振幅和頻率決定

59、篩箱運動的速度和加速度，也決定篩面上物料相對運動速度和加速度。若篩面運動的速度和加速度過大，物料不易透篩，而且設備強度受影響；反之，則物料達不到一定的松散程度，不利于分層。因此，對粗粒物料的篩分應采用大的振幅和小的頻率；對細粒物料的篩分可用小的振幅和大的頻率。（c） 篩面的長度和寬度對一定的物料，一般可以說篩面寬度決定處理能力，篩面長度決定篩分效率。在給料量一定時，寬度小長度大，則篩上料層較厚，篩分效率也不高；如果寬度大長度小，料層雖薄，但篩分時間短，篩分效率也不高；適宜的長寬比為 23。篩面長度愈大，物料在篩面上被篩分的時間愈長，篩分效率也越高。但隨著篩分時間的增長，篩面上的易篩顆粒越來越少

60、，以至篩上只剩下難篩粒，而難篩粒透過篩孔需較長的時間，故篩分效率的增加也就變慢了。篩分效率與篩分時間（或篩面長度）的關系如圖 所示。由圖可知，為了提高篩分效率，采取任意加大篩子長度以延長篩分時間是不合理的。 （d）篩面的傾角篩面與水平面的夾角叫篩面傾角，它與篩子的處理能力和篩分效率有密且關系。傾角影響篩上物料移動速度，傾角大移動速度大，處理量大，但篩分效率低；反之，傾角小，則處理量小，但篩分效率可高些。 對于一定的篩孔，當傾角不同時，顆粒垂直下落透過篩孔的通道也不同。傾角愈大，顆粒透篩時垂直下落的通道愈窄,所能通過的最大顆粒尺寸將愈小。我國目前使用的振動篩的篩面傾角，用于準備篩分時為 1520