畢業(yè)設計（論文）-復合式振動篩設計（雙軸式直線振動篩）

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復合式振動篩的設計摘要本文對雙軸式直線振動篩進行了系統(tǒng)的分析，根據其在生產中的應用場合，研究了雙軸振動篩的總體結構，并對其整體結構進行了設計以及主要零部件的詳細設計、計算和校核。在以往雙軸直線振動篩的基礎上對其總體設計進行了較大的改進。使用隔振彈簧的底座，減小了激振器的噪音和振動損壞。有效的延長了使用壽命，使振動篩的性能更加穩(wěn)定。關鍵詞：雙軸式，直線，振動，激振器

CompositevibratingscreenAuthor:Tutor:AbstractThispaperofdoubleshafttypelinearvibratingscreenisanalyzed,andaccordingtothepracticalapplicationsoftheoverallstructureoftwoaxlevibratingscreen,andtheoverallstructuredesignandthedetaileddesignofthemainparts,calculationandcheck.Onthebasisoftheprevioustwoaxislinearvibratingscreen,theoveralldesignofthetwoaxislinearvibratingscreenhasbeengreatlyimproved.Usethebaseofthevibrationisolationspringtoreducethenoiseandvibrationdamageofthevibrationexciter.Effectivelyprolongtheservicelife,sothattheperformanceofthevibratingscreenismorestable.Keywords:biaxial,straightline,vibration,vibrationexciter

目錄1緒論 11.1課題研究背景 11.2振動篩的發(fā)展現(xiàn)狀 11.3直線振動篩的工作原理12總體方案的確定 22.1設計任務分析 22.2.1設計要求 22.2.2任務分析 22.2總體方案的設計 22.2.1支撐形式與隔振裝置 22.2.2傳動方案的設計 32.2.3電動機的選用 32.3總體結構簡圖 43雙軸直線振動篩的設計計算 53.1振動篩上物料的運動分析 53.1.1工藝參數的選取 63.2總體設計計算步驟 …...63.2.1計算振動篩篩面面積 63.2.2振動次數的計算 73.2.3物料運動速度的計算 73.2.4驗算生產率 73.2.5估算振動篩的重量 73.2.6激振器偏心塊的質量及其偏心距的確定 83.2.7隔振彈簧剛度的確定 93.2.8篩箱的設計 93.2.9電動機的選擇 94主要零部件的設計和計算 104.1篩面的設計和選擇 104.1.1篩面的功用及結構特點 104.1.2篩面的選擇及加工要求 104.1.3篩板的設計 104.1.4橡膠彈簧的設計 114.2激振器的設計 124.2.1激振器的特點分析 124.2.2軸的計算與設計 124.2.3軸承的選用和設計 154.2.4圓軸法蘭的設計 164.3底座的設計 164.3.1底座的功用 164.3.2底座材料的選擇 164.4軸承壓蓋的設計計算 164.5密封件的設計計算 174.6偏心塊的設計 174.6.1偏心塊的結構 174.6.2偏心塊的安裝要求 184.7聯(lián)軸器的設計 184.8鍵的選擇 194.8.1軸與偏心塊連接處鍵的選擇與校核 194.8.2軸與聯(lián)軸器的連接處鍵的選擇與校核 195篩箱的結構設計 205.1篩箱的結構 205.2篩箱的設計 205.2.1篩箱材料的選擇和結構設計 205.2.2篩箱部件的連接 215.2.3篩箱的支撐 216齒輪箱的設計 226.1齒輪的布置 226.2齒輪的設計 226.2.1齒輪的設計參數 226.2.2齒輪的材料及熱處理及傳動方式 226.2.3齒輪的模數和齒數 226.3齒輪的校核 23致謝… 24參考文獻……………….……25

1緒論1.1課題研究背景振動篩是企業(yè)廣泛應用的篩分機械，篩分設備生產效率和能源利用率的高低都直接影響企業(yè)的經濟效益。而振動篩以它簡單的結構、可靠地穩(wěn)定性和巨大的處理能力在目前所有篩分設備中占有很大優(yōu)勢，這也使振動篩成為迅速發(fā)展的一種新型機器。1.2振動篩的發(fā)展現(xiàn)狀從上世紀70年代開始，國內開始在大型篩分機的研制方面，做了大量工作，取得了很大成績。但是我國大型篩分機仍然存在很多問題，比如篩分機的結構強度不足，篩分精度不能滿足高標準的生產需要，結構設計不合理使用壽命不長等。這也是未來需要研究和改進的地方。1.3直線振動篩的工作原理直線振動篩的振源是激振器，激振器由兩個軸組成，每個軸上安裝有一個偏心塊，而且分別以相反的方向運轉。當兩個安裝有偏心塊的圓盤運轉時，離心力在x軸上的分力總是互相抵消，但是其在y軸上的分力互相相加，于是y軸方向上形成了一個循環(huán)往復的激振力，這個激振力帶動篩箱上下振動。

2總體方案的確定2.1設計數據及任務分析2.1.1設計初始數據(1)用于粉狀、顆粒狀物料的篩選和分級；(2)具有結構簡單、運轉平穩(wěn)、零部件經濟耐用、篩網容易更換等優(yōu)點；(3)設備操作簡單，保養(yǎng)維修方便；(4)主要參數：篩面尺寸：長度，寬度；篩面層數：層；2.1.2任務分析我們設計的是雙軸直線振動篩，此振動篩主要應用于對粉末狀和顆粒狀的物料進行分級，該設計題目的完成需要解決以下幾個主要的問題：（1）盡量使其結構簡單，并且滿足生產加工需要。（2）機身尺寸既能滿足強度要求，又能保證振動篩能夠平穩(wěn)的工作。（3）選擇合適激振力的參數。2.2總體方案的設計2.2.1支撐形式與隔振裝置振動篩的支撐方式分別是吊掛式和座式。吊掛裝置可以將篩子懸掛起來，篩面的傾角可以通過鋼絲繩的長度來調節(jié)。鋼絲繩的上方安裝有防擺錘，其作用是減少篩箱的橫向擺動。當為了減輕此共振現(xiàn)象的發(fā)生，可以改變防擺錘的位置來調整，減少共振現(xiàn)象的出現(xiàn)，減少橫向擺動。座式結構的地層隔振裝置采用剛度大的彈簧，彈簧的剛度大小對彈性系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及篩機的工作穩(wěn)定性起著決定性作用。座式固定方式能夠明顯改善吊式結構出現(xiàn)的橫向擺動，而且座式結構比較簡單，使用范圍廣，綜合考慮，應該選用座式總體支撐方案。2.2.2傳動方案的設計圖2.1傳動方案圖對于聯(lián)軸器有萬向聯(lián)軸器、輪胎聯(lián)軸器、膜片式聯(lián)軸器。（1）萬向聯(lián)軸器：結構緊湊，維護保養(yǎng)方便，廣泛應用于汽車、多頭鉆床等機器的傳動系統(tǒng)中。（2）輪胎聯(lián)軸器：由橡膠或者橡膠織物制做而成，具有良好的減震能力，能夠很好地降低動載荷，并且它的絕緣性能非常好，減小運轉時產生的噪聲。（3）膜片聯(lián)軸器：結構比較簡單，但是它的扭轉彈性比較低，緩沖效果和減震性能比較差，主要使用于載荷相對比較平穩(wěn)的高速傳動。2.2.3電動機的選用通過設計方案的對比，本振動篩采用座式結構，聯(lián)軸器的類型采用輪胎式聯(lián)軸器，可以減少二級傳動。使傳動更加簡單，同時也能減少電機的轉速，選取電動機型號為：型。表2-1電機參數表額定功率7.5kw最大轉矩2.0kN·m同步轉速1000r/min質量120kg滿載轉速970r/min2.3總體結構簡圖雙軸直線振動篩的總裝配結構簡圖如圖所示，底座用于對設備進行固定，支撐部件為篩箱和電機提供支撐力；支撐彈簧用來輔助機構產生振幅，振動器為振動篩提供了動力來源。其他的輔助零件輪胎聯(lián)軸器也是此振動的重要組成部件。1齒輪箱支架2激振器3電動機支架4電動機5篩箱6篩板7橡膠墊8支撐座圖2.2振動篩結構簡圖

3雙軸直線振動篩的設計計算3.1振動篩上物料的運動分析在振動篩面上聚集的顆粒大小不同，形狀各異的碎散物料群，物料的運動狀態(tài)決定了篩分機的篩分效果和生產能力。篩機工作時下層物料有機會與篩面接觸，其余物料只能在上面振動，各自在各自的系統(tǒng)內工作。因此，我們可以輕易判斷整個運動篩的運動軌跡沒有那么簡單。所以，機器在實際運動過程中，運動會受一些因素影響，綜合考慮才可下結論。（1）查閱相關資料篩面的運動方程如下。篩面系統(tǒng)分析計算。整個篩面系統(tǒng)中振次和振幅各項數據大有不同的，在篩面的物料作不同狀態(tài)的運動。篩面應選擇傾斜方式安裝，與水平面夾角為，當篩分機工作時，作用在顆粒上里的平衡方程式可表示為：圖3.1物料的運動分析所以消去m，得物料的拋擲指數 ，因此，由上式可知 3.1.1工藝參數的選取表3-1工藝參數表編號項目指標1處理量70噸/小時；2拋射強度=3；3振動篩的振幅AA=4mm4篩面傾角=5振動方向角=6篩下物最大顆粒=23mm7物料層的厚度100mm8篩分方式末煤最終篩分，孔尺寸選用25mm。3.2總體設計計算步驟3.2.1計算振動篩篩面面積由《破碎與篩分機械設計選用手冊》P461得，末煤單位篩面面積的生產率為=18-22噸/·小時。取=20噸/·小時由煤用振動篩的生產率計算公式：·，所以,代入數據得，查閱相關資料根據實際的脫水振動篩的型號取篩面面積為。3.2.2振動次數的求取振動次數計算結果為：；校核經相關計算滿足要求3.2.3物料運動速度的計算查閱相關資料，可以知道物料運動速度，可運用以下公式經計算可以得到結果最后求得：3.2.4確定生產率由公式t/h，經如下公式計算得：符合要求。估算振動篩的重量按照以往計算經驗可以確定：振動篩總重是振動篩單位面積的重量和篩面面積的乘積即,最終得到：3.2.6激振器偏心塊的質量及其偏心距的確定根據相關數據我們可以明確選取偏心距，即計算公式如下：計算結果為：kg3.2.7彈簧剛度的計算振動篩頻率比的范圍：4～5這次我的設計取=5計算公式如下：經過認真的計算振動篩的角速度:ω==弧度／s，最終求得N/mm綜合考慮各種因素彈簧受數量的限制，每一個彈簧應該剛度為=N/mm3.2.8篩箱的確定篩箱的材料應滿足機器的使用性能，為了更好地運作機器篩箱用為鋼，厚度取，采用座式結構3.2.9電動機的選擇查閱資料后可得，當慣性振動篩在運作時，它的功率消耗可以分為兩個部分：第一部分是振動體動工作時的能量消耗，第二部分是軸承內的摩擦消耗。式中—傳動效率，取0.9；(1)動能消耗的功率kw式中C—阻尼系數；推薦C=，取其為0.25；—振動次數，r/min；代入數據得kw(2)軸承內摩擦消耗的功率kw式中——軸承的摩擦系數，=0.005；d——激振器軸的直徑，m，=0.05m；代入數據得kw將、代入公式(14)得kw電機需符合以下條件：﹥綜合和考慮各種因素選取電動機型號為：型；額定功率，同步轉速，滿載轉速，最大轉矩kN·m，質量。

4主要零部件的設計和計算4.1篩面的選取與確定4.1.1篩面的選材和功能特點作為一個能正常工作運行的機器，必須符合相應的技術標準。像這臺機器有對篩面的要求特別高。首先它的強度必須足夠大，耐磨耐腐蝕好以及確保它有最大的開孔率符合要求的開孔率，最重要的是確保物料能從篩孔落下去，這樣才能展現(xiàn)這臺機器存在的價值。當然一臺機器所創(chuàng)造的價值需要很多相關因素進行配合，像開孔率與篩孔的形狀要慎重對待，它們對整個機械系統(tǒng)的運作影響很大，是否能提高生產效率和篩分速度，就要看你的篩絲選擇。4.1.2篩面的選擇及加工要求（1）篩板。篩板對于篩面非常重要，它的主要功能就是篩分大塊物料，固定得非常牢固。經過一番實地考察和查閱資料，如果有篩孔在毫米以上進行的工作分類，應該采用篩板，這樣會對整個系統(tǒng)運作優(yōu)化很多，延長了篩面使用年限還不下降工作效率，對系統(tǒng)運作有益無害。（2）篩網。篩網的優(yōu)勢就在開孔率上。相對于篩板，它的固定的不像篩板那樣牢固，因為每個部件分工的分工不同所起到作用也不一樣，它主要篩分細小物料，工作頻率強，所以壽命自然很短。此次我的設計是用于干煤的篩分所以根據篩面來確定篩板。不同的部件使用不同的材料制作，振動篩篩板的材料按照要求普遍會選和或者，至于厚度我暫取毫米，然后根據實際需要可以做相應的調整，加工程序一般是鉆孔也有可能是沖孔。篩孔形狀有很多種，根據不同的情況和實際需要來做選擇。篩板的確定振動篩生產能力的計算雖然有不少試驗公式，但是在生產過程中會受外界不同因素得影響，所以篩板的確定應采用比較合理的公式經計算。結合篩子的單位面積的生產率，運用以下公式來求取篩子的生產能力：查閱資料：。已知為所以篩孔尺寸確定為和。4.1.4橡膠彈簧的確定圓柱形橡膠彈簧尺寸分布圖圖4.1圓柱形橡膠彈簧此次我的設計m參考公式，這次取m，取m查閱相關資料運用靜彈性模量和邵氏硬度的關系計算結果如下：正常情況下H取值范圍在45-50之間，本設計選強度的校核與確認：，滿足要求。4.2激振器的確定4.2.1激振器的特點分析激振器為振動篩提供激振力，其結構簡圖如圖4.2所示。在振動器中安裝偏心軸或者是采用直軸加偏心塊的設計。1偏心塊2套筒3軸承蓋4軸承座5軸承6軸7密封圈圖4.2振動器簡圖筒式式振動器具有以下優(yōu)點：（1）質量偏輕，高度低，增加了座式振動篩在生產工作中的穩(wěn)定性。（2）偏心塊的加工制造較方便。（3）方便布置傳動的電動機。4.2.2軸的計算與設計(1)軸的直徑需確定。軸對整個運作影響甚大，所以它的材料選取選用，處理方式調質。取,計算公式如下每個部件與部件之間的傳動效率不同，聯(lián)軸器的傳動效率為，軸的轉速為===考慮到軸上有鍵槽，A需要調整幅度，所以最小直徑也會有所變化(2)軸的分段設計。安裝聯(lián)軸器部位恰好就是軸的最小直徑階段，為了使軸與聯(lián)軸器配合得當，所以對于聯(lián)軸器的選取一定要得當?？紤]到各種使用因素的影響易磨損，所以選用十字軸式萬向聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計算轉矩==9550N·m求取結果如下=N·m考慮部件與部件之間的配合，這次我的設計選用聯(lián)軸器以及，它們的額定轉矩參考相關資料分別是和。綜合考慮各種因素影響，每段軸與軸孔的配合首先首先需要確定軸的直徑，第一部分最左端有一軸肩，則此段軸孔的大小，第二部分有鍵槽，所以這段直徑。簡單計算可以得到偏心塊的厚度為，加上軸段有擋圈的限制，所以這段軸的距離取。軸承的安裝需和軸間隙配合，軸承與各個面必須保留足夠安全距離，綜合這一切以后我可以的輕易取此段軸的長度為，軸承的型號為。為了更好地裝卸，軸端應有軸肩其高度為。綜合考慮，查閱相關資料后得：這次我的設計鍵的材料是，它的尺寸為：；軸的定位考慮聯(lián)軸器與鍵的配合此段鍵的尺寸：；軸的校核。從圖上我們可以知道軸的分布是對稱的，受力也一樣。所有受力如圖所示：圖4.3軸的結構簡圖圖4.4軸的受力分析簡圖==21643.6N彎矩：N·m：N·m圖4.5彎矩和扭矩圖此段軸強度的軸應首先從參考第三強度理論進行校核，取≈應力計算公式和結果如下:=最終得:=<經校核之后，符合要求，此段軸能運用實際工作中。4.2.3軸承的選取徑向力為：額定負載為：、、、、壽命時間為10000h。KN考慮整套機械系統(tǒng)的運作，經過計算可得到可以選擇的軸承是:圓錐滾子軸承。4.2.4圓軸法蘭的設計法蘭的材料是鋼材，模型鑄造而成，壁厚，外徑尺寸，管長。圖4.6法蘭4.3底座的設計4.3.1底座材料的選擇底座對整個機器非常重要，它的耐磨耐性性和穩(wěn)定性影響著整個機器的使用年限，本次設計選用的材料適用于焊接，整個機架焊接成型字鋼結構更加穩(wěn)定，在實際運作中強度更好，批量生產十分方便，降低了不少成本。4.3.2焊接注意事項（1）不同的材料含碳量不一樣，所以在焊接過程中焊接的難易程度和焊縫的的大小都有材料本身的性質決定的，所以焊接時需特別注意！（2）焊縫出現(xiàn)的位置對整個機架穩(wěn)定性和牢固狀態(tài)影響很大，所以焊縫的位置一定要合理。（3）截面的形狀直接影響物件的抵抗震動的能力，需認真對待布肋和加強筋的位置；（4）焊接頭抵抗脆斷和抵抗彎曲的能力一定要強。4.4軸承壓蓋的計算查閱相關資料，綜合考慮后得：軸承外部直徑 D=130mmd=60mme=1.2=14mm=10mm=155mm圖4.7軸承壓蓋4.5密封件的設計計算采用氈油式密封件，型號為D=80mm4.6偏心塊的設計4.6.1偏心塊的結構本設計采用了圓盤式偏心塊，圓盤旋轉的過程中產生了離心力。偏心塊做圓周運動產生一個大小循環(huán)往復變化的離心力，這個力就是激振器離心力使篩箱上下往復運動。篩箱的兩邊分別放置激振器可以達到簡化篩箱結構的目的，而且可以改善其受力狀況。由可知=mm==由鍵的工作強度條件得，偏心塊寬度尺寸設計為：查閱資料可得偏心塊和軸之間使用鍵連接在一起=；4.6.2偏心塊的位置安裝要求偏心塊在自身重力的作用下，質心就在如圖所示的最低位置。這樣兩個偏心塊在初始位置時都處于最低位置，保證了它們的初始相位角相等，當系統(tǒng)開始工作時兩偏心塊在電動機的作用下就開始在兩個不同的方向運轉。圖4.8偏心塊4.7聯(lián)軸器的設計聯(lián)軸器的選擇要符合各方面的使用需求，振動篩上所承載的物料不斷改變,而且振動篩工作起來運轉速度很快,產生很強烈的振動,綜合考慮聯(lián)軸器應該選擇橡膠式聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的轉距計算過程：==N·m式中—工作情況系數，；—動力機系數，；—=1=1。計算得=N·m查閱相關資料，綜合考慮部件與部件之間的配合，這次我的設計選用聯(lián)軸器以及，它們的額定轉矩參考相關資料分別是和。鍵的確定軸與偏心塊連接處鍵的選擇與校核查閱相關資料對軸和偏心塊進行了全面的分析研究，最終確定與偏心塊連接所處的地方軸段直徑為，在我的設計中鍵的類型選擇平鍵，它的尺寸大小為，總個數為個。應保留的長度為強度條件==<<按照上述計算結果，此次校核滿足條件，符合生產需求。軸與聯(lián)軸器的連接處鍵的選擇與校核在此次設計中，我查閱相關資料得知聯(lián)軸器在軸上的定位使用圓頭普通平鍵連接固定，經過仔細研究，滿足機器工作要求時此鍵應有的尺寸為。強度條件==<<按照上述計算過程，此次校核滿足條件，符合要求。

5篩箱的結構設計篩箱的結構根據相關設計資料我所設計的振動篩篩箱的材料應該選擇鋼板，其厚度取，座式結構選用的非常普遍，此結構應該選擇座式。篩箱的結構簡圖如下1進料槽2橫梁3加強版4橫撐5側板6支撐架圖5.1篩箱的結構簡圖側板和橫梁兩處焊接而成，形成很強的結合體。值得一提側板和橫撐用用螺栓連接，更加方便穩(wěn)定。5.2篩箱的總體結構確定篩箱的設計振動篩固定在箱體上，箱體的穩(wěn)定與否直接影響振動篩的工作效率。所以箱體的結構造型十分重要，它由側板和橫撐以及加強板和橫梁四個部分組成，相當牢固。對于每個參與組成的部分，都需要符合相應條件的材料加工而成，側板的材料是鋼，兩個側板和橫梁焊接成主要的箱體結構，另外側板還有傳遞激振力的功能，激振器用螺栓固定在側板上，既方便又有非常好的作用。篩箱抵抗彎曲變形的能力，是一個它的剛度的表現(xiàn)。篩子處于工作狀態(tài)時，篩框會因為受來來回回次數過多的慣性力局部物件產生動力變形，這種變形后期很可能會出現(xiàn)故障像橫梁或側板會斷裂這就是會出現(xiàn)的一種結果。因此，篩框整體結構的剛度必須滿足機器運作需要，尤其是連接部位的剛度一定重視對待。在橫梁間縱向小梁、橫梁上交叉鋪設篩板，在側板連接處用相對大的彎鋼板以代替型鋼等來提高箱體的整體剛度。5.2.2篩箱的支撐篩子該怎樣安裝，我們要根據現(xiàn)場實際情況擬定有效可行的方案，有時候會架在機座上，但大多數時候都會選擇把它懸吊在承重結構上。如今市場上流通的篩子座式占絕大多數，相對于其它篩子這種篩子結構簡單，對外界環(huán)境要求也相對較低，因此應用比較廣泛。雙軸直線振動篩整套結構焊接而成，篩網的尺寸我們選擇：，篩面的面積為，側板為鋼，厚度為。物料流向控制篩箱支撐方式是座式，底座用橡膠彈簧包裹減少與地面直接接觸使支撐更加持久，彈簧通過地腳栓固定于地面，螺絲松緊調節(jié)著兩邊的高度，使篩網兩邊高度不等，物料受重力的影響傾斜而下，這樣物料進料槽流到出料口處。

6齒輪箱的設計6.1齒輪的布置根據設計的兩軸中心距為，連線與水平方向所成傾斜角度角，經考慮四個齒輪位置擺放如下圖所示圖6.1齒輪擺放圖6.2齒輪的設計6.2.1齒輪的設計參數表6-1齒輪參數傳遞功率齒輪1轉速傳動比P=6.75kWi=1.00傳遞轉矩齒輪2電動機滿載轉速預定壽命T=66.45N·mH=10000h齒輪的材料及熱處理及傳動方式由于傳動時齒面與齒面相磨損硬齒面?zhèn)鲃痈鼮楹线m，45鋼表面用淬火方式進行處理加強表面硬度，封閉式傳動。齒輪的模數和齒數初選齒輪的模數，齒數。表6-2齒輪1參數齒頂圓直徑齒頂高全齒高分度圓直徑齒根圓直徑齒根高齒頂壓力角表6-3齒輪2參數齒頂圓直徑齒頂高全齒高分度圓直徑齒根圓直徑齒根高齒頂壓力角6.3齒輪的校核表6-4齒輪1強度校核接觸強度極限應力抗彎疲勞基本值接觸疲勞強度許用值MPaMPaMPa彎曲疲勞強度許用值彎曲疲勞強度計算應力彎曲疲勞強度校核MPaMPa滿足表6-5齒輪2強度校核接觸強度極限應力抗彎疲勞基本值接觸疲勞強度許用