振动筛设计实例

word新型惯性振动筛总体设计目录1 绪论11.1 引言111.3 国外筛分机械的发展概况21.3.1 国外发展概况21.3.2 国发展概况21.4 筛分机械发展方向31.4.1 深入研究新的筛分理论和技术31.4.2 引入现代化的设计手段，采用新材料、新技术、新工艺441.4.4向标准化、系列化、通用化发展451.4.6 不断扩大筛机应用领域52 总体设计52.1 设计总则52.2 总体方案的确定52.2.1 运动学参数的设计与计算52.2.2 动力学参数的设计计算62.2.3 电机的选择与计算62.2.4 对主要零件设计和强度校核62.3 基本结构及工作原理62.3.1 基本结构62.3.2 工作原理62.3.3 直线振动筛的动力学分析72.4 筛面规格的确定和处理量的计算102.4.1 筛面规格的确定102.4.2 处理量的分析103 运动学参数的设计与计算133.1 运动学参数的确定133 .1.1 筛箱振幅133.1.2 振动频率133.1.3 振动强度143.1.4 抛射强度143.1.5 筛箱倾角143.1.6 振动方向角144 动力学参数144.1 参振质量的计算144.2 弹簧刚度的计算155 主要零件的设计计算与校核165.1 弹簧的尺寸设计与强度校核165.1.1 圆柱型橡胶弹簧的计算165.1.2 弹簧强度校核195.2 偏心块的设计195.2.1 轴颈的估算195.2.2 偏心块的设计205.3 筛箱的结构设计225.3.1 筛面规格的确定及固定方式225.3.2 侧板的设计235.3.3 筛框横梁的设计与校核255.3.4 筛箱横撑的设计275.4 电动机的计算选择285.4.1 电机的选择285.4.2 电动机功率N的计算285.4.3 启动转矩的校核295.5 轴承的选择305.5.1 轴承的受力分析305.5.2 轴承的计算与选择315.5.3 轴承寿命的校核325.6 轴的结构设计与强度验算335.6.1 轴的结构设计335.6.2 轴的强度校核345.7 联轴器型号的计算选择375.8 键的选择与校核375.8.1 键的选择375.8.2 键的校核386 筛箱重心计算396.1 坐标系的建立396.2 重心计算公式:397 筛分机工作效率的影响因素417.1 影响因素427.1.1 物料的性质427.1.2 筛面的运动特性和筛面结构437.1.3 操作管理458 振动筛的使用与维护458.1 振动筛的安装、调整与试运转458.2 振动筛的操作、维护与检修468.2.1 操作468.2.2 维护468.2.3 检修478.3 振动筛的安全技术479 现代设计方法在振动筛设计中的应用479.1 概述489.2 振动筛筛箱质心的计算499.3 振动筛的结构强度分析49参考文献5151 / 541 绪论1.1 引言在很多情况下，振动是一种有害的现象。但在某些场合，振动却是有利用价值的。例如，利用振动可以有效的完成许多工艺过程，或用来提高某些机械的工作效率。最近二十多年来，利用振动原理而工作的机械（简称振动机械）得到了很快发展，其中筛分机械更是得到全面而迅速的发展，它们在矿山和 冶金工厂，选煤工厂，化工厂，发电厂，铸造厂，建筑工地，水泥厂以及食品加工厂中得到了广泛的应用。据不完全统计，目前已经应用于工业生产中的筛分机有数十种之多，例如，圆振动筛，椭圆振动筛，直线振动筛，高频振动筛 ，弧形筛 ，等厚筛，概率筛，冷矿筛，热矿筛和节肢筛等，而振动筛以它结构简单，处理能力大，工作可靠，维修方便等优点在所有筛分设备中占有绝对优势，其占有量约为95%。这些振动机械在工业的各个部门中已经发挥了重要的作用。人类在进步，社会在发展，科技也在不断进步。随着市场经济的发展，产品精度的提高；对各种粉状物料的细度、精度要求越来越高。各种新型的筛分理论及技术在不断的出现，势必在不久的将来，筛分行业出现百花齐放的繁荣景象。本设计是对传统直线振动筛的改进设计，并在原有基础上做一些简单而大胆的创新尝试，其设计过程将在设计说明书中详细的介绍。设计容包括：激振器轴系的设计，箱体结构的设计，激振器在箱体上的布置，传动装置的选取，电动机的选择，轴承的选择与校核，弹簧的设计，横梁的设计计算及校核等诸多方面。 建国近60年来，我国的筛分设备走过了一个从无到有，从小到大，从落后到先进的发展过程，前后经历了测绘仿制，自行研制和引进提高3个阶段。目前国筛机种类繁多，品种齐全。旋转筛和各类振动给料机械多达50个系列近100中规格。广泛用于矿山，冶金，化工，建材工厂，筑路行业及环卫行业中。其物料的筛分，分级，洗涤，脱介，脱水之用。随着科技水平的提高和人类实践能力的进步，筛机的应用领域正得到不断的扩大。根据不同用途，研制出各种不同形式的产品。不过目前国对于细和超细物料的分级，含水量 7%13%黏性物料的分级还存在问题 ，重机网曾联系国外需要100目以下，生产能力为15t/h的细筛，国就没有厂家能接，我们应该发展特殊用途的筛分设备，满足国民经济建设的需要，并担当对外出口的任务。1.3 国外筛分机械的发展概况1.3.1 国外发展概况 国外振动筛发展很快其结构有如下特点：（1） 轴承外圈旋转（除此之外都是圈旋转），外圈旋转集中离心力作用面积比圈旋转大，圈旋转离心力作用面积处（圈1/3处）一般极易发生微粒剥落疲劳破坏，而外圈旋转离心力作用面积大，轴承寿命长；6.0m椭圆筛中间轴只有70mm，为什么这么小，因为它不受离心力，只传递电机过来的扭矩给对面偏心块（3） 侧板上开孔小（不像日本神户制钢所筛机侧板开这么大口），这样对筛机强度和刚度影响小。轴承在侧板外侧受力，中间轴罩体既能受上层物料的冲击，又能加强筛机刚度；（4） 采用流行的胀套（皮带轮）和锥套（轴套）联接，维修大大方便；（5） 皮带轮用可调直径带轮，方便改变激振频率。筛分效率高，可水平安装，适用于移动式破碎筛分机组。1.3.2 国发展概况自建国以来，我国筛分机械的发展经历了几个阶段。五十年代初至六十年代中期，主要是从前联和波兰引进，并部分防制了偏心式和单惯性式圆振动筛。如制陀旋筛，万能吊筛；波制WK型纯振动筛等。从60年代中期我国开始独立研制，主要成果有DD系列、ZD系列单轴振动筛和、ZS、DS系列双轴振动筛、和共振动筛。至此我国初步掌握研究、设计和制造复杂结构的中型、大型振动筛技术。80年代初期以后，我国全面的走上了开放的道路，先后引进了各庄、兴隆庄、钱家营、西曲、晋阳、安太堡等选煤厂的全套工艺设备其中筛分机械有：VSK型、VSL型振动筛，型筛分机，等厚机，系列脱水筛，DSM型弧形筛OSO型旋流筛等，这些外来产品极大的丰富了我国筛分机械种类。促进了我国筛分机械种类的进一步发展。非金属筛网，块偏心激振器，虎克铆钉连接技术等新材料、新技术、新工艺，在我国得到了广泛应用。在引进和吸收外来技术的基础上，我国生产了新型圆振动筛（如YK和YR系列）和新型直线振动筛（ZK和ZKX系列）。为了解决潮湿细粒物料在干法筛分作业中效率低的问题，开发研制了许多新型筛分机，如概率筛、等厚筛、琴弦筛、离心筛、弦筛和强化筛等。湿法细筛的研制技术也取得了长足的进展，新型高效的振动有电磁振动旋流筛，可翻转弧形筛，高频振动筛。于此同时，我国筛分机械的制造水平也有了很大的提高。目前一些国有大中型制造厂设有研究所、对制造工艺、材料和零部件进行专门研究，在新产品开发方面也具有较强的能力，生产中广泛采用先进设备和工艺，如精密镗床，数控车床和数控切割机；气体保护焊、自动埋弧焊和喷丸预处理；按国标、部标对重要零部件和整机进行检测和试验，等等。目前我国筛分机械的生产已形成较大规模，主要生产厂家有30多个，可供应200多个品种，年累计产量2000台左右，产值近亿元，基本上满足了各部门对筛分机械的要求。1.4 筛分机械发展方向1.4.1 深入研究新的筛分理论和技术应用自同步理论，利用概率、等厚高效筛分方法，研制成功了概率筛、等厚筛和概率等厚筛等。2002年，中国矿大机械厂为解决大型振动筛强度问题，提出了超静定网梁结构理论并使用成功，获得国家专利。最近，威猛集团将12台2m3m的节肢筛组合在一起，形成了目前国最大的72m振动筛，用于选煤系统的分级和脱水、脱介，效果很好。同样，中国科技大学为铁法矿务局晓青矿研制了筛框不动、筛网振动的大型振动筛。今后，我们还要继续深入研究新的筛分理论和技术，研制高效筛分机械。我们要组织筛分机械设计研究专业队伍，通过试验、研究，发现和发现和发展新的筛分方法和技术，寻求合理的结构形式，动力配置和动力学参数，研制适用于各种条件的筛分机械。1.4.2 引入现代化的设计手段，采用新材料、新技术、新工艺对现有的筛分机械进行运动分析和结构改进，引入现代化设计手段，采用优化设计，计算机辅助设计，用计算机对筛分结构强度进行计算，提高设计的可靠性；建立振动筛试验台，对筛机产品进行检测。全面推广使用新材料、新技术、新工艺。对筛分机械用的钢材、轴承、弹簧、筛网进行专门研究，筛面应从金属筛网想非金属筛网发展，应用橡胶筛板、聚氨酯筛板、弹性杆筛面；支撑元件应采用橡胶弹簧和复合弹簧；推广环槽铆钉和高强度螺栓联接。规筛分机械制造行业管理，严格执行工艺制度，加强质量管理，提高筛分机械制造水平。振动器是振动机械的心脏，而轴承是振动器的关键件，目前，国外大都采用瑞典SKF、德国FAG和日本NSK的振动机械专用轴承，因采用振动机械轴承后，轴承承载能力比普通标准轴承提高25%以上，在计算轴承寿命时，负荷系数可以从1.82.1降低到1.21.5，这样，选择的轴承可比标准轴承降低两个型号，轴承型号小了，振动器减小了，筛分机械重量减轻了，生产成本也降低了。1.4.4向标准化、系列化、通用化发展提高三化水平，这是便于设计、组织专业化生产和保证质量的途径。有些零部件如标准化、通用化了，组织专业化生产，可大大降低成本，提高企业效益。根据不同用途研制新筛机。发展大型、重型、超重型筛分设备，筛机振动强度可达5.4以上，筛分面积向27M以上发展（德国筛子技术公司曾生产5m12m、筛分面积达55m的筛机），提高筛机的处理能力和承载能力。1.4.6 不断扩大筛机应用领域根据不同用途，研制出各种不同型式的筛机，目前，国对于细和超细物料的分级，含水分7%13%粘性物料的分级还存在问题。重机网曾联系国外，需要100目以下，生产能力为15t/h的细筛，国就没厂家能接，我们应发展特殊用途筛分设备，满足国民经济建设的需要，并承担对外出口的任务。展望未来，我们充满信心，通过全行业人员的努力，我国筛分机械工业将在21世纪再创辉煌。2 总体设计2.1 设计总则 （1）振动筛的设计应符合机械制图、公差与配合及形位公差等基础标准的规定 （2）振动筛的设计应按其用途、要求和物料等条件进行，其参数、结构一贯满足先进性、可靠性以及经济合理性要求。 （3）振动筛各构件的选材应力求合理，注意减少制造和安装工作量，注意抗蚀、抗磨要求。重要构件拼接时，应在图样中注明部位，接法和要求。 （4）易损件、备用件、通用件和外构件等，在同一品种规格中，应能互换并符合相应的标准或图样规定。2.2 总体方案的确定2.2.1 运动学参数的设计与计算包括选取振动频率、振幅、筛面倾角、计算直线振动筛的振动强度的并校核。2.2.2 动力学参数的设计计算 包括参振质量的计算，弹簧刚度的计算和箱体重心的计算。2.2.3 电机的选择与计算 主要包括确定激振器的安装方式，选择振动电机的型号。2.2.4 对主要零件设计和强度校核 包括以下几个方面的容：（1）箱体的设计与校核（2）弹簧的设计与校核（3）偏心块的设计计算（4）轴的设计计算与校核（5）横梁的设计及校核2.3 基本结构及工作原理2.3.1 基本结构 该振动筛主要有筛箱，筛面，振动器，弹簧，支座等组成，筛面是主要易损件。根据物料品种和用户要求，本次设计考虑了两种筛面的的结构形式，在应用中可根据实际情况由用户选用。该设计均为悬臂棒条筛面，满足筛分效率高，寿命长，不堵孔的要求。筛机为坐式安装，带有车轮，对于维修提高了很大的效率。2.3.2 工作原理 当安装在筛座上的两台异步电动机反向转动时，其带动偏心块做反向转动，这时偏心块便产生一定的激振力，由于其反向转动，故在沿振动方向角所在直线上其激振力叠加，同时在垂直方向上其激振力抵消。激振力通过横梁传递给整个筛箱，从而使物料近似做直线振动。筛面上的物料受激振力便在筛面上向出料口方向做抛射运动,小于筛孔的物料通过筛孔而落下,大于筛孔的物料经过多次抛射运动,经出料口流出.2.3.3 直线振动筛的动力学分析直线振动筛可以简化为两种振动系统模型：单自由度和两自由度。在振动实际设计计算中，为了简化起见，只计算其一个主要的振动，按单自由度振动系统分析。但是在某些情况下，必须按两自由度振动系统来分析。以下是简化为单自由度振动系统的动力学分析。图2.1所示是直线振动筛的振动系统，可以作为单自由度振动系统来分析。 图2.1 直线振动筛系统振动筛的振动系统为有阻尼的强迫振动系统，振动器的激励为简谐激励。系统运动的微分方程为： （2-1）式中：、xx轴的加速度、速度和位移; M振动筛的参振质量；C振动系统的阻尼系数； k振动系统的弹簧刚度； t振动时间；激振力幅值；激振角频率。 式（2-1）的解包括通解和特解。通解一般为瞬态解，它表示振动系统的自由振动。由于振动筛的振动系统中，有各种阻尼的存在，自由振动会逐渐消失。因此，研究振动系统只考虑其特解。特解一般为稳态解。因为振动筛的激振力是简谐的，所以其特解，即振动系统的稳态响应也是简谐的，并具有相同的角频率，因此，式（2-1）的特解具有下列形式： （22）式中：X,真的哦那个响应的相位角；设 ：式中：振动系统的固有频率；振动系统的阻尼比; C阻尼系数;临界阻尼系数,=2M；则式（22）可以写成：（23）把式(22)代入式（23）得：（24）式中：表示在静力作用下，弹簧产生的静变形，用表示。即：=在围，可以又正切函数确定：（25）由（24）式知，当激振力频率时，X值将显著增大。当（26）时，X达到最大值：对常见的小阻尼系统，式（26）可以近似的表示为： (27)当是最大值时，一般称振动系统处于共振状态。 根据振动筛多年的设计经验表明，时，振动筛工作较为理想。阻尼系数C或阻尼比的值，影响因素较多，在近似计算中，往往忽略阻尼，按无阻尼系统来分析计算。2.4 筛面规格的确定和处理量的计算2.4.1 筛面规格的确定 筛面规格的的长度参考仿真分析结果，在本设计中筛面规格选定为1300mm3000mm。处理量约为150吨小时。 筛面选用悬臂棒条筛面，此种筛面筛分效率高，筛孔不易堵塞，更换方便。2.4.2 处理量的分析本振动筛用于烧结矿的筛分，其处理量的校核方法（流量法）如下： Q=3600Bh th （28）式中： B筛面宽度，m； h筛面上物料层的厚度（见表2.1），m物料运动的平均速度，ms；物料的松散密度，t查表取=1.6 t；对于直线振动筛，物料平均运动速度可以按下式计算： （29） 式中： 与抛掷指数D有关的系数，取与工作面倾角有关的系数，计算公式为： （210）角速度，rads, =100.5 rads；振幅，=0.004m； 振动方向角 ， =； =0.374ms（211）倾角修正系数（见表2.2）， = 2 ； 物料厚度影响系数（见表2.3），物料形状影响系数，对快状物料取0.80.9，这里取0.85；滑行运动影响系数（见表2.4），所以：= 21根据处理量Q=150吨时，验算料层厚度：=由表2.3其厚度为中料层厚度，返回检验的取值合适。 物料在槽体中的体积：3 槽体中物料的重量：物料的参振质量： =0.046吨=46kg 表2.1 各工况料层厚度序号作业名称振动筛种类给料端料层最大厚度mm1分级圆振动筛4a(a为筛孔尺寸)2脱介块煤直线振动筛1003末煤504脱水末煤505煤泥20表2.2 与倾角关系倾角表2.3 与料层厚度关系物料层厚度（a为筛孔尺寸）薄料层中厚料层厚料层（12）a（35）a（1020）a物料层厚度影响系数表2.4 与关系表抛掷强度滑行运动影响系数13 运动学参数的设计与计算3.1 运动学参数的确定3 .1.1 筛箱振幅 筛箱振幅是设计振动筛的重要参数之一，其值必须适宜，以保证物料充分分层,减少堵塞,以利透筛.所以本设计参照原有理论,采用中频中幅设计,取振幅为4mm。3.1.2 振动频率 本设计振动频率选为16Hz。3.1.3 振动强度=(56)3.1.4 抛射强度=3.1.5 筛箱倾角筛面与水平面之间的夹角，称为筛面倾角。筛面倾角与振动筛的处理量和筛分效率密切相关。随着筛面倾角的增大，物料在筛面上的运动速度加快，振动筛的处理量随之加大；但是物料在筛面上的停留时间缩短，从而导致筛分效率降低。如果筛面倾角减小，则筛机的处理量降低，筛分效率增加。直线振动筛的筛面倾角推荐值为。 本设计中参考已有仿真分析选取为。3.1.6 振动方向角 振动方向线与上层筛面之间的夹角，称为振动方向角。在次设计中即指振动方向和筛面的夹角。直线振动筛的振动方向角的取值围为：=，本设计取为4 动力学参数4.1 参振质量的计算 总参振质量：（41）式中：总参振质量； 筛箱中物料参振质量，前面已算为46kg；筛箱参振质量：=46+2590=2636kg此公式为估算公式。4.2 弹簧刚度的计算对单质量系统： （42）式中：K系统中弹簧的总刚度，Nm；系统的固有频率，rads；=（1317）振动的圆频率，rad/s=筛箱振动次数，r/min; 所以 =(1/31/7) M参振质量，kg。故弹簧刚度K=/980=553.433013公斤/cm， 取K为1084.7公斤/cm。因选用8个弹簧，故每个弹簧刚度不应小于：N/m5 主要零件的设计计算与校核5.1 弹簧的尺寸设计与强度校核根据/T3687.1，振动筛安装方式为座式。每台振动筛有四组弹簧支撑，每组弹簧视振动筛的规格不同，可有一个至三个弹簧组成。支撑弹簧可用橡胶弹簧或螺旋弹簧。亦可用复合弹簧，一般在支撑装置中还设计有摩擦阻尼器。鉴于橡胶弹簧和复合弹簧的橡胶阻较大，对过共振区时的振幅有一定限制作用，故亦可不设计阻尼器和其它的限制装置。为了设计和制造的方便，本设计采用圆柱型橡胶弹簧，每个弹簧座安装两个弹簧。弹簧的机构如图（51）5.1.1 圆柱型橡胶弹簧的计算圆柱形橡胶弹簧几何尺寸见图： 图(51) （51）式中：频率比，小型筛取小值，大型筛取大值。 （52） 式中: 单个弹簧的刚度，N/m;弹簧的总刚度，N/m;支撑弹簧的个数。（对小型筛） （53）式中：弹簧的最大变形量，m。由于，故取 取 0.16 （54） 取 式中；弹簧的自由高度； 取 D弹簧的外径，m。取弹簧的孔直径则受压面积与自由面积之比 （55） 式中： 受压面积与自由面积之比； d弹簧孔直径，mm。则弹簧的受压面积外形系数 （56） 式中：外形系数；动弹性模量，;静弹性模量，。静弹性模量与邵氏硬度的关系式为： （57） 式中： 橡胶弹簧的邵氏硬度。由于取1250型号橡胶弹簧 取邵氏硬度则 5.1.2 弹簧强度校核刚度：满足要求。强度应满足： （58）式中： 橡胶的压缩应力，;橡胶的许用压缩应力，取。满足要求。5.2 偏心块的设计5.2.1 轴颈的估算 对于实心轴的计算公式: （59）式中： 轴的直径（mm） M轴传递的额定转矩 （） P轴传递的额定功率 （kw）轴的转速 （r/min）许用切应力（） A按定的因数现用第二个公式计算 选用45钢，故，取115由于存在一个键槽，故而将计算的轴径增加5%所以 从轴的结构上考虑,由于轴承可能很大,所以最小直径取38mm，而安装偏心块的轴颈确定为80mm。如此便可以取a=80mm。这样可进一步计算偏心块的参数。5.2.2 偏心块的设计 偏心块的结构如图（52）所示 图（52）偏心块简图阴影部分的面积： （510）其形心坐标： （511）又由偏心块的偏心距 （512）所以，每个偏心块的质量为 偏心块的厚度：由 （513）所以把偏心块的厚度为 5.3 筛箱的结构设计 筛箱由侧板、后挡板、横梁、进料口、出料板等组成。筛箱所用横梁一般用两端带法兰的封闭型材构成，目前多为圆形和矩形。本次设计考虑选材的统一，以及结构实现的方便性，横梁采用槽钢，由法兰铆接在侧板上。5.3.1 筛面规格的确定及固定方式 筛面规格为30001300mm,结构形式为新型悬臂棒条筛面，其为独立结构，由螺栓将其固定在筛箱侧板上，在维修更换时可大大节约时间。结构如下图： 图（53）筛面 图（54）筛面25.3.2 侧板的设计侧板是整个箱体的联接平台。激振器通过轴承安装在横梁上，并通过侧板将激振力传递给筛面和物料，所以侧边的受力状况比较恶劣，为此必须在侧板上加加强筋和加强板。通过在侧板上打铆钉孔，使用铆钉联结将横梁、横撑、进、排料嘴联成一个整体构成振动质体。其中横梁与侧板的联结方式如下图所示，侧板结构见图筛箱侧板的厚度按筛面宽度选取，查表 表5.1 钢板厚度与筛宽关系筛宽 mm钢板厚度mm600900612001500818002400103000123600420016本设计的筛面宽度为1300毫米，故选取侧板厚度为8mm 图（55）侧板结构 图（56）横梁联结5.3.3 筛框横梁的设计与校核（1）筛框横梁的选择 参考机械设计手册的机械工程材料部分，选取横梁为20号槽钢；横撑选用无缝钢管。横梁通过方形法兰用环槽铆钉将其联接到侧板上，横撑用圆法兰联接到侧板上。（2）横梁受力分析 横梁作为激振器的支架，受力很大。为计算方便，将横梁受力的极限情况进行分析。由于横梁自重与激振力相比很小故在计算时将其忽略。横梁所受集中力：（514）式中：一个偏心块的质量； A 振幅，mm；振动圆频率，rad/s；激振器总成的质量。+195/4 图（57）横梁受力图（3）横梁强度计算： M=F0.14 （515） =193Nm由设计规查得式中： Z； M横梁所受弯矩计算得：=7.45MPa=24.5MPa 满足要求。5.3.4 筛箱横撑的设计 横撑在结构中主要起加固的作用，承受的载荷较小，所以在设计中不做强度校核。选用热轧无缝钢管，采用法兰与侧板铆接，其结构如图 所示。（1）横撑的选择横撑选用热轧无缝钢管，其外径D=60.3mm，壁厚为h=8mm，长度l=1278mm。（2）法兰的设计法兰选用Q235钢，钢板厚度h=16mm，结构尺寸如下图： 图（58）圆法兰 图（59）方法兰5.4 电动机的计算选择5.4.1 电机的选择根据振动筛启动力矩较大的特点，采用Y系列电动机。计算中需进行静转矩校核。5.4.2 电动机功率N的计算 kW （516）式中： 传动效率;取0.95；振动消耗的功率； kW （517） C阻尼系数，推荐;取0.25；振动次数，；总参振质量，；摩擦消耗的功率； kW （518）振动器轴的直径，。所以 单个电动机的功率为 4.23kw 选取电动机型号为：功率 4.23kw。转速 960r/min。5.4.3 启动转矩的校核 所选电动机静启动转矩应满足： （519）式中：静转矩；单个电动机静转矩为：电动机的静启动转矩应，。查手册得， 选择电动机为： 功率为 5.5kw 转速为960r/min5.5 轴承的选择5.5.1 轴承的受力分析圆振动筛和直线振动筛所用的偏心块振动器，有一个通轴，其上装有两组偏心块，偏心块的旋转产生强大的激振力，激发振动筛也使自身振动，因此该州承受着偏心块旋转产生的离心力及偏心块产生的惯性力，轴及偏心块的自重及，支撑反力、，静转矩。当、方向一致时，轴承受力最大。受力状态如下图所示： 图（510）轴承受力图 5.5.2 轴承的计算与选择图（69）中，力及与相比很小，为简化计算略去不计；力与方向相反，略去使之偏于安全。这样轴承上的轴向力为零，径向力为： N （520）式中：振动的圆频率偏心距, m偏心质量, kg (1) 主激振器轴承的计算选择轴承的额定动负荷为： （521）式中： 轴承额定动负荷，N;当量动负荷，N；寿命因数；速度因数；冲击载荷因数；温度因数；力矩载荷因数；、在轴承手册的有关表中选取，其中额定寿命为10000h。根据振动器的工作特点，选用大游隙（3G）轴承。查表得：故 根据的条件选择合格的轴承由于冲击，选择调心滚子轴承选取型号为22322CCK/W33,其基本额定负荷5.5.3 轴承寿命的校核轴承是激振器的关键件，它必须在正常的工况下保证一定的使用年限。所以必须对其进行寿命的校核。校核公式如下： （522）式中： C轴承额定负荷 N P 当量动负荷 N N轴承转速 r/min对激振器轴承的校核将以上计算结果代入其中满足要求。5.6 轴的结构设计与强度验算5.6.1 轴的结构设计 本设计采用实心轴，其最小直径的估算公式为： （523）式中： 轴的直径（mm） M轴传递的额定转矩 （） P轴传递的额定功率 （kw）轴的转速 （r/min）许用切应力（） A按定的因数选用45钢，故，取115由于存在一个键槽，故而将计算的轴径增加5%所以 mm根据振动器的结构要求，轴的结构设计为图（510）所示 图（510）轴的结构5.6.2 轴的强度校核根据振动器的结构要求，轴的形状、在和分布及弯矩、扭矩图见图（511）。选取轴的材料为45钢，按类载荷计算，其许用弯曲应力为：=93.1MPa。 图（511）轴的受力图由轴的结构图可知，需校核两截面的强度：危险断面的当量弯矩为： （524）式中：M弯矩，Nm; M=离心力，N; （525）式中： m偏心质量 kg r 偏心距 m旋转角速度 rad/s将m=22.3, r=0.1179 KNl危险断面到根据扭矩性质而定的折合系数；对不变扭矩取0.3；T扭矩，Nm； N输入的功率，kw; n 轴的转速，r/min 由于N=4.23kw n=960r/min故 Nm;危险断面的应力应满足： （526）式中：弯曲应力，Pa； Z截面模数，。 由于：同理，截面的校核同上：=3838.48 Nm;满足要求。5.7 联轴器型号的计算选择联轴器计算公式为： （527）式中： T理论转矩，；为了使所选联轴器孔直径与轴直径相适应，故： 动力机系数 ；工况系数；启动系数；温度系数；查手册得： 所以 故选万向联轴器型号为： 公称转矩为150 D为58mm 为47mm 5.8 键的选择与校核由于偏心块处的轴颈比电机处的轴颈粗，故此处键的受力比电机处的小，因此键的选择以电机轴处的受力为基准，其他键与此处统一，故验算也仅仅此一处。5.8.1 键的选择选用普通平键，键10455.8.2 键的校核（1）键联接工作面挤压应力的校核公式： （528）式中：M传递的转矩 d 轴的直径mm, l键的工作长度mm, k键与轮毂的接触高度mm, k=h-t h键的高度 mm t轴上的键槽深 mm键的许用挤压应力 MPa,前面已求。 l=L-b=45-10=35mm k=h-t=8-5=3mm满足强度要求。（1） 剪切应力的校核公式： （529）式中：b键宽 mm键的许用剪切应力 MPa满足要求。6 筛箱重心计算6.1 坐标系的建立 图61侧板坐标6.2 重心计算公式: mm mm式中：第i个构件的质量，kg；i个构件质量的总和，kg;第i个构件的重心坐标，其主要零件及重心位置如下：零件名质量质心坐标x 质心坐标y质量*x质量*y侧板4429261挡板上）边条16981776301564838184后槽钢3459下槽钢1394805112217097727上三角刚1703筛面1926519950下料斜下料平12709555203926支撑角钢41928平12638751入料斜10189899如料口13315612料口托架角钢612638751斜立角钢14519396后立板448314586292角钢450314651366支撑槽钢3459支撑圆钢后挡板3879槽钢立槽钢立12669830总和1871245753698104由电子表格辅助计算得质心为: y=1849此坐标数值为CAD中的坐标值，若要得出质心在上面坐标中的坐标值，需进行坐标变换。上面坐标零点在CAD坐标中的值为：此为上图坐标中的坐标值。 由坐标值x,y在CAD软件中找出该点，激振器总成的质量为598Kg，其位置只能沿筛箱后板面移动，为保证振动方向角，筛箱和激振器总成的质心连线方向与x轴负向成32，故这样可确定激振器在筛箱上的位置。7 筛分机工作效率的影响因素用筛分机筛分物料时，本来希望所有小于筛孔的颗粒全部筛下去，而所有大于筛孔的颗粒全部留在筛面上，但在工业条件下的筛分很难达到这个要求。实际上，总是有一部分小于筛孔的细颗粒物料留在筛上产物中，而筛下产物中也会有一些大于筛孔的粗粒物料。在筛分过程中，正确进入各产物中的物料越多，错误进入各产物中的物料越少，显示筛分效果越好。我国国家标准GB/T15716-1995煤用筛分设备工艺性能评定方法规定，评定指标共3项：筛分效率、平均分配误差和总错配物含量 。7.1 影响因素7.1.1 物料的性质对筛分效果有影响的物料性质主要包括物料度组成、湿度、含泥量和形状等。（a） 给料的粒度组成给料中的粒度大小根据其透筛的难易和对透筛的影响可分为4种：易筛粒小于34筛孔尺寸的颗粒；难筛粒粒度小于筛孔尺寸，但大于3/4筛孔尺寸；阻碍粒粒度为11.5倍筛孔尺寸；粗大粒粒度大于1.5被筛孔尺寸。易筛粒易于筛分；难筛粒不易于透筛；阻碍粒易赌筛孔，且妨碍易筛粒透筛；粗大粒在筛分过程中对易筛粒和阻碍粒妨碍不大。（b）物料的湿度物料的湿度是指物料的外在水分。当筛孔尺寸一定时，湿度对筛分效率的影响如图7-1所示。在某一围，筛分效率随物料水分的增加而急剧下降；当水分炒过着围后，水分将促进物料的透筛，这是筛分效率随着水分的增加而增加。 当筛孔尺寸不同时，湿度的影响也不同。为了保证一定的筛分效率和处理能力，不同筛孔尺寸对湿度又不同的要求，见表 表7.1 湿度允许值筛孔尺寸/mm允许的湿度/%33657121230一般水分无大影响（C）物料的含泥量 物料中如含有易于结团的粘性物质（如粘土等），则在水分很低的情况下，也会粘结成团并堵塞筛孔，使筛分无法进行。对于含泥量过高的煤进行筛分时，必须采取特殊措施，例如用湿法筛分或者在筛分前进行脱泥等。（d）物料的颗粒形状 颗粒形状对筛分过程的影响程度与筛孔形状有很大关系。物料如果是球形，则透过方孔和圆孔较容易；扁平型、长方形的颗粒难以透过方孔和圆孔，但可以透过长方形筛孔。所以，球形、立方体、多角形颗粒的筛分效果相对条状、片状和板状物料的筛分效果要好一些。7.1.2 筛面的运动特性和筛面结构（a）筛面的运动方式筛面固定不动的筛子，筛分效率很低。当筛面的运动方向与筛面接近垂直或成较大角时，物料易松散分层，且可防止防止筛孔堵塞，筛分效率较高，但处理能力低些；当筛面的运动方向与筛面平行或成较小角度时，物料松散差，易堵塞筛孔，筛分效率也低。不同运动方式筛面的筛分效率见表 表7.2 各运动方式的筛分效率筛面运动方式固定不动筒形转动摇动振动筛分效率/%506060708090以上（b） 振幅和频率 振幅和频率决定筛箱运动的速度和加速度，也决定筛面上物料相对运动速度和加速度。若筛面运动的速度和加速度过大，物料不易透筛，而且设备强度受影响；反之，则物料达不到一定的松散程度，不利于分层。因此，对粗粒物料的筛分应采用大的振幅和小的频率；对细粒物料的筛分可用小的振幅和大的频率。（c） 筛面的长度和宽度对一定的物料，一般可以说筛面宽度决定处理能力，筛面长度决定筛分效率。在给料量一定时，宽度小长度大，则筛上料层较厚，筛分效率也不高；如果宽度大长度小，料层虽薄，但筛分时间短，筛分效率也不高；适宜的长宽比为23。筛面长度愈大，物料在筛面上被筛分的时间愈长，筛分效率也越高。但随着筛分时间的增长，筛面上的易筛颗粒越来越少，以至筛上只剩下难筛粒，而难筛粒透过筛孔需较长的时间，故筛分效率的增加也就变慢了。筛分效率与筛分时间（或筛面长度）的关系如图 所示。由图可知，为了提高筛分效率，采取任意加大筛子长度以延长筛分时间是不合理的。 （d）筛面的倾角筛面与水平面的夹角叫筛面倾角，它与筛子的处理能力和筛分效率有密且关系。倾角影响筛上物料移动速度，倾角大移动速度大，处理量大，但筛分效率低；反之，倾角小，则处理量小，但筛分效率可高些。 对于一定的筛孔，当倾角不同时，颗粒垂直下落透过筛孔的通道也不同。倾角愈大，颗粒透筛时垂直下落的通道愈窄,所能通过的最大颗粒尺寸将愈小。我国目前使用的振动筛的筛面倾角，用于准备筛分时为1520，用于最终筛分时为12.517.5。（e）筛孔形状常用的筛孔有圆孔、正方孔和长方孔。圆形筛孔与其他形状的筛孔比较在名义尺寸相同的情况下，透过这种筛孔的筛下产物的粒度较小。实际透过圆形筛孔的颗粒的最大粒度平均只有透过同样尺寸的正方形筛孔颗粒的80%85%。长方形筛孔的筛面有效面积较大，生产能力较高，在处理含水较多的物料时，能减少筛面堵塞现象，但易使条状和片状物料通过，使筛下产物粒度不均匀。因此，当要求筛上物中不含细粉、筛下物中允许有条状和片状颗粒、物料湿而粘、易堵筛孔以及希望筛下物含量高的情况下，可以采用长方形筛孔。7.1.3 操作管理往筛分设备上给料要适量，不要过多，也不要过少。过多，虽然处理能力大，但筛分效率低，只起个溜槽作用；过少，筛子处理能力小，没有充分利用筛子。给料要求连续均匀，要使物料沿整个筛面宽度布满成一等厚料层。此外，要及时清理和维修筛面。8 振动筛的使用与维护8.1 振动筛的安装、调整与试运转 振动筛的安装要按易一定顺序进行，一般说来有以下几个步骤：（1）安装支承或吊挂装置。安装时，要将基础找平，然后按照支承或吊挂装置的部件图和筛子的安装图，顺序装设各部件。弹簧装入前，应按端面标记的实际刚度值进行选配。（2）将筛箱连接在支承或吊挂装置上。装上后，应按规定倾角进行调整。对于吊挂式的筛子，应当同时调整筛箱倾角和筛箱主轴的水平。一般先进行横向水平度的调整，以消除筛箱的偏斜，再调整筛箱的纵向倾角。隔振弹簧的受力应该均匀，其受力情况可通过测量弹簧的压缩量进行判断。一般给料端两组弹簧的压缩量必须一样，排料端两组弹簧也应如此，但排料端和给料端的弹簧压缩量可以有差别。（3）安装电动机。安装时，电动机的基础应该找平，电动机的水平需要校正。（4）检查筛子各连接部件（如筛板、激振器等）的固定情况和传动部分的润滑情况。筛网应用螺栓拧紧，以防产生局部振动。电动机及控制箱的接线是否正确，并以手动转动传动部分，查看运动是否正常。（5）检查筛子的入料、出料溜槽及漏斗在工作时有无碰撞现象。筛分机安装后，应该进行空车试运转，以初步检查安装质量，并进行必要的调整。在空车运转后，再进行负载试运转，以初步检查安装质量，并进行必要的调整。在空车运转后，再进行负载试运转。在试运转过程中，应检查传动部分运转、紧固件松紧及筛箱的振动、物料的筛分效果等情况。8.2 振动筛的操作、维护与检修8.2.1 操作 在筛子启动前，应首先检查螺栓等连接部件是否固定可靠；电气元件有无失效；激振器的主轴是否灵活；轴承润滑情况是否良好。 筛子的启动次序是：如果有除尘装置，应先开动除尘装置；然后启动筛子；待运转正常后，才允许向筛面均匀地给料。停车的顺序与此相反。 8.2.2 维护在筛子正常运转时，要密切注意轴承的温度，一般不得超过40度，最高不得超过60度。运转过程中要注意筛分机有无强烈噪音。筛箱振动应该平稳，不准有不正常的摆动现象。若筛箱有摇晃现象时，应检查8根支撑弹簧的刚度是否一致，有无损坏情况。筛分机的轴承部分必须设有良好的润滑。当轴承安装良好，无发热、漏油时，可每隔一星期左右用油枪注入黄油一次；每隔两个月左右，应拆开轴承壳，将轴承进行清洗，重新注入洁净的黄油。8.2.3 检修筛子零件的检修期限随其构造与工作条件而有所区别。一般在两年不进行大检修，而只更换某些磨损零件。在所有零件中，筛面是嘴、最容易磨损的部件，其次是弹簧及轴承，必须定期检修更换。激振器和传动装置拆卸时应小心进行，严禁用大锤敲打，防止部件损坏，装配前应保持零件清洁。8.3 振动筛的安全技术 使用筛子时，必须遵守安全技术的一般规程。例如，在筛子运转时，禁止进行任何修理工作；已损坏的筛子禁止继续使用。偏心块转动位置应安装防护装置，当要详细检查或修理筛子时，可以将其拆下，但在筛子开动前必须重新安好。为创造正常的劳动卫生条件，在安装筛子的厂房应保证必要的通风和除尘条件。当被筛物料极易产生灰尘时，筛子应密闭。轴承的润滑只有在筛子完全停止运行后方可进行。同样，也只有当筛子完全停止运转后才能清理筛网。当筛子空载试车时，不许修理人员留在振动的筛网上。维修人员在操作筛子前，必须学会一般的技术课程，掌握正确维修筛子的技术规程及机械和电气设备的安全规程，经过考试合格后，才可进行操作。9 现代设计方法在振动筛设计中的应用9.1 概述筛分机的设计，在筛分技术发展过程中占有重要地位，只有不断的提高筛分机设计水平，才能使筛分机的产品获得良好的质量。目前，筛分机的设计，以常规的设计计算和类比设计方法为主。但是，现代设计方法，开始逐步在筛分机设计中应用。由于筛分机的结构设计要求先进合理，牢固可靠，参数设计要求优化正确，使筛分机有较高的工作效率和较长的使用寿命。按常规的设计方法，设计和制造的筛分机，其结构参数可能不完全合理，在实际作业中，也可能收不到预期的效果，这已为以往的振动筛实践所证明。设计过程和制造过程尽管都是十分重要，但设计先于制造，在更大程度上决定；了筛分机的性能和使用寿命。因此在设计图纸阶段，就需要对未来的振动筛的性能、参数、结构和强度等作详尽的分析。科技发达的国家，已较普遍的把动态分析引入到现代结构设计中。其过程一般是：先依据经验或实际的要求等条件，作原始的初步设计；在此基础上建立力学模型，对力学模型作结构的强度分析和动态特性分析；把分析结果和设计的要求进行对照；假如对设计并不感到满意，就需要修改这个初步设计；对修改后的结构，再做强度分析和动态特性分析，再设计、