双驱动同步振动筛的结构设计讲解学习

毕业设计说明书题目：阳煤五矿选煤厂振动筛设计完整设计图纸请联系本人，参见豆丁备注。毕业生姓名:专业：机电一体化学号：指导教师所属系（部）：机械电子工程系二一三年五月摘要选煤厂的筛分机数量很多，所以对筛分机的要求也越来越高。不但要求它具有较 高的生产率、 较好的筛分效率或脱水效果、 较低的动力消耗； 而且还要具备结构简单、 制造容易、安装维修方便等机械性能。由于滚轴筛、圆筒筛上述性能较差，在使用上 受到了限制，逐渐被工艺效果好、构造简单、维修方便的振动筛所代替。自同步振动筛是一种广泛用于散体物料分级的设备。在选煤等工业领域，用于分 级、脱水、脱泥和脱介。其筛分性能尤其重要。本文系统地阐述了双电机自同步振动筛的应用现状和发展趋势，论述了设计高效 双电机自同步振动筛的必要性；同时对双电机自同步振动筛的原理进行了分析，计算 了振动筛的动力学参数、 运动学参数， 设计计算了激振器的轴、 偏振块的参数和结构， 减震装置，筛框的设计，并进行联轴器的选型等。关键词: 双电机；自同步振动筛；激振器目录摘要 i第 1 章绪论 11.1 课题研究的目的及意义 11.1.1 课题研究的目的 11.1.2 课题的意义 11.2 国内外振动筛分机械的发展 31.3 本次设计的内容 4第 2 章整体结构设计 62.1 传动方式的选择 62.2 设计方案介绍与选择 72.3 减振装置的确定 82.4 激振器结构设计 92.4.1 激振器结构类型的选择 92.4.2 工作原理分析 92.5 本章小结 11第 3 章双电机自同步振动筛参数确定 123.1 自同步筛的工艺参数的确定 123.2 振动筛动力参数计算 133.2.1 惯性振动筛参振质量的计算 133.2.2 计算隔振弹簧刚度 143.2.3 所需激振力力幅及质量矩的计算 143.2.4 振动筛传给地基的负荷 153.3电动机功率的计算与电机选择 153.4 本章小结 17第 4 章激振器的设计计算 184.1 偏心块的设计 184.2 激振器传动轴的设计与计算 224.3 键的强度校核 254.4 轴承的校核 254.5 轴承的润滑 264.6 本章小结 26第 5 章 筛箱的设计分析与计算 275.1 筛面选择 275.2 筛面固定方法的确定 295.3 筛框的设计 315.4 本章小结 31结论 32参考文献 33致谢 34第 1章 绪 论1.1 课题研究的目的及意义1.1.1 课题研究的目的 筛分技术广泛应用于煤炭、冶金、化工、医药、轻工、环保等领域。在我国煤炭 是主要的能源。其筛分性能尤其重要。据国际能源机构和美国能源部能源消息局最近 预测：世界煤炭消费量将由 2000年的 42.98亿吨增长到 2020年的 58亿吨。久已来我 国便是以煤炭为主要能源的国家， 煤炭在一次能源的生产和消费结构中约占 3/4。国家 煤炭洗选加工业“十五”计划和 2015年发展规划要求，到 2005 年，全国原煤入 洗率由2000年的25.7%提高至35%40%;全国商品煤灰分由现在的20.5%降到19.5%；含矸率达到 0.5%；调整煤炭产品结构，洗选、筛选产品和直销原煤的比例由 2000 年的 34 : 55 ： 11,调整至 45 ： 50 : 5。目前我国的选煤厂， 特别是大型选煤厂多采用跳汰工艺， 由于跳汰机分选精度低， 即便处理易选煤，矸石中精煤损失也高于 2%（全国平均约 5%），损失于中煤中的精煤 则更高 （全国平均约 30%）。精煤质优、价廉、竞争力强与采用最先进的选煤技术密切 相关。因此，研制高质、高效的振动筛刻不容缓。1.1.2 课题的意义70年代以前， 国内振动筛主要依靠进口; 70年代以后，国内研制出一系列振动筛， 例如 ZK， ZS， DS 等系列自同步振动筛以及仿国外的产品， ZK 系列振动筛为自同步 振动筛，主要建立在消化吸收德国 KHD 公司的 USL。 USK 系列振动筛结构形式、工 作原理、参数的合理选择，在此基础上结合现场实际使用情况和我国国情特点，设计 出新型的 ZK 系列自同步振动筛。目前我国各种选煤厂使用的设备中，振动筛是问题 较多、维修量较大的设备之一。这些问题突出表现在筛箱断梁、裂帮，稀油润滑的箱 式振动器漏油、齿轮打齿、轴承温升过高、噪声大等问题，同时伴有传动带跳带断带 等故障。这类问题直接影响了振动筛的使用寿命，严重影响了生产。为此我研制了一 种双电机自同步振动筛，由于其优良的工作特点：振动强度大，分选效果好，简化了 激振器的结构， 噪音较低， 机器润滑和检修等日常维护工作减少， 设备的故障率降低。 但是国外生产的代表世界先进水平的自同步振动筛系列产品，从噪音、工作稳定性， 寿命及工艺性能参数，都是国产设备无法比拟的。但进口设备普遍价格较高，因此在 现有自同步振动筛的基础上，提高我国自同步振动筛的设计方法，改进、完善自同步 振动筛的结构，具有重要的社会和经济意义。振动筛国内外发展现状： 振动机械与其它类型的机械相比，优点；结构简单，制造容易，重量较轻，金属 消耗量少、成本低、安装方便、维修容易等。缺点；振幅不够稳定，调整复杂，传给 地基的振动较大，零部件工作寿命较短、噪声大等缺点。振动筛分机械是最近发展起 来的一种新型机器，目前广泛用于选矿、冶金、石油化工、水利电力、轻工、建筑、 交通运输等工业部门，用来完成各种不同的工艺过程。例如在选煤厂，普遍采用圆振 动筛、概率筛、 等厚筛和自同步振动筛对粗煤、 精煤和末煤的分级脱水和脱介等工艺； 在建筑工程中需要各种大型筛机对沙石进行分级；在焦化厂采用自同步振动筛对焦碳 筛分；在环卫部门的垃圾处理中，出现了驰张筛。综合国内外的筛分机发展现状，筛分机将向以下几个方向发展。(1) 大型化：近年来随着煤矿开采能力和入洗原煤量的提高，作为物料分级筛选的 主要设备 振动筛也不断向大型化发展。 德国 KHD 公司生产的 USK 型筛机尺寸 4500 mmX 6000伽。筛面的面积达27川，德国的另一个筛分公司生产的 5500 mmX 11000 伽筛机，工作面积己达60. 5讥(2) 大型化和超重型化：大的矿业工程需要处理大块物料，法国素梅斯塔公司生产 的振动棒可以处理直径 lm 以上的大块的物料。(3) 轨迹的理想化：为了提高各区段的筛分效率和整个筛机生产率为目标，研发一 种以理想的轨迹运动为基础的新型筛分机。在垂直方向，入料端的振幅大于出料端的 振幅；沿筛面的方向，从入料端到出料端，物料的速度递减，在这样的工况下，该筛 分机的筛分效果优于一般的筛分机械。(4) 标准化、系列化、通用化：国的 KHD 公司生产的 USL。 USK 筛机的侧板、 横梁、传动轴，同属德国的申克公司生产的系列筛，均已实现标准化、系列化、通用化。(5) 采用自同步技术： 用双电机自同步技术替代齿轮同步， 可简化结构， 降低噪音， 从而减少了机器润滑和检修等日常维护工作，减少设备的故障率。(6) 振动强度增大：机的振动过程逐渐强化，以取得较大的速度和加速度，提高生 产能力和筛分效果。(7) 空间化发展：物料，先后出现了旋流振动筛、锥型振动筛、旋转概率筛等，既 减少占地面积，又提高生产能力和筛分效率。由于科学技术的飞速发展和惯性激振器的固有特点，人们开始积极探索新的激振 方式，德国宝马公司研制了一种新型的液压激振装置，其主要技术特点是采用换向阀控制油缸往复运动，由于换向阀必须高频换向，必须使换向阀寿命受到影响，所以该 项装置尚未得到推广使用。1.2 国内外振动筛分机械的发展1.2.1 国内振动筛概况我国煤炭资源丰富，储量多，品种齐全。煤炭占我国能源的75%以上，是当今和未来几十年内我国最主要的能源。随着我国煤矿采掘机械化程度的不断提高，泥煤含 量加大，原煤水分增高，所生产的煤炭质量不断恶化。在我国提出的洁净煤炭战略， 煤炭洗选是龙头，因而发展煤炭的洗选加工业是目前提高煤炭质量的重要措施。我国的筛分机械是在引进国外技术的基础上发展起来的。 近 20 年来，我国对振动 筛的研究取得了一些可喜的成果。筛子大型化已取得一些成就。在常规脱水、脱介筛 方面，开发了新的干法筛分设备。在煤泥分级脱水方面，开发了曲面筛、高频振动筛 和电磁振动细筛等产品；在筛面方面也取得了可喜成就，开发了聚氨酷，超高分子聚 乙烯等非金属筛面和多层筛网。由于我国的工业发展缓慢，基础工业比理论水平和技术水平落后，我国的筛分机 械的发展只有近 60 年的历史，可分为三个阶段。（1）仿制阶段：这期间，仿制了前苏年的系列圆振动筛、 MZ 型摇动筛；波兰的WK-15圆振动筛，WP1。WP2型吊式自同步振动筛。这些筛分机仿制有15OOnmX 3000 伽重型振动筛系列成功，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年至 1980年研制了一批性能优良的新型振动筛分设 备。5 m2 0 30卅共振筛系列，煤用单轴、双轴振动筛系列，自同步自同步振动筛系列， 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。 但是他们的研制成功基本上满足了国内的需要，同时也标志着我国的筛分机走上了独 立发展的道路。（3）提高阶段：在 80 年代，我国的筛分机走上了一个新的发展里程碑。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系列，自同步等系列， 例如驰张筛，螺旋三段筛，物料自同步振动筛，琴弦振动筛，立式圆筒筛的研制取得 了一定的成功。1.2.2 国外振动筛概况国外从 16世纪开始筛分机械的研究与生产，到了 18 世纪欧洲工业革命时期，筛分机械得到了迅速的发展，使筛分机械发展到较高的水平。圆筒筛、等厚筛，摇动筛 和概率筛等各种类型的机械振动筛为了适应各种工业的需要而先后问世。德国的申克 公司能提供260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型双频率振筛，采用不同的 速度激振器。DRK公司研制成三路分配给料，一台高速电机驱动。英国为解决从湿原 煤中筛出细粒末煤，研制成功了旋流概率筛。前苏联也研制了一种多用处兼有自同步 振动筛优点的自同步自同步振动筛。国外振动筛发展趋于大型化，国外生产大型等厚筛有德国筛子技术公司的 2.2mx 10.45m。筛面为不同倾角的3段。申克公司的3.1m . x 9.1m。筛面也为不同倾角3 段。澳大利亚Honert公司已售出70多台等厚筛，最大为2.4mx 6.1m。筛面已发展成 为不同倾角的5段。以上等厚筛都采用箱式激振器。表1.1国外筛机大型化情况国家（或公司）宽（米）长（米）筛分面积（平方米）德国筛子技术公司5.51050德国申克公司48.534德国洪堡特和韦达克公司4.56.7530日本神户制钢所4.87.134.08美国3.77.327日本川崎重工412481.3本次设计的内容本次设计内容包括筛框的设计；筛面的选择及其与筛框的连接与固定；激振器的 结构设计及其轴、键的校核；减震装置的结构设计；振动筛的动力参数与工艺参数的 计算。本次设计的振动筛主要用于煤泥脱水，要求入料粒度小于150mm，振幅在3.54mm，振动频率为8001000次/分，生产率不得低于85t/h。由于筛子在高频振动下工作，筛框不仅承受筛分物料的重量，而且还要承受很大 的振动力。因此，筛框的结构要牢固，不仅要有足够的强度，还要有足够的整体刚度， 使筛框不致因发生变形而损坏。减震装置也保证一定的刚度，要求弹性模量小，减震效果好，制造方便、安装容易、使用寿命长，噪音小等优点。激振器要满足结构简单，安装方便，便于润滑和检修，噪音低等要求。第 2 章 整体结构设计2.1 传动方式的选择2.1.1 非直接传动非直接传动又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。 使筛箱容易产生横向摆动。电机轴本身受弯距大；筛分机启动或停车过程中。经过共 振区时。振幅跳动大。 胶带易松弛。产生吊带和打滑；胶带过紧。电动机轴的弯矩过 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 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。橡胶联轴器，又称三抓挠性联轴器。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。考虑实际情况，采用轮胎联轴器和橡胶联轴器连接的直接传动。2.2设计方案介绍与选择图2.1方案一结构简图齿轮强迫传动振动器的主要的优点。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。就是噪音大。 轴衬易发热。漏油也较严重。齿轮使用寿命短等。博匚|JEJEU图2.2方案二结构简图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振动器。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。图2.3方案三结构简图采用这种传动方式的振动器。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 .但振动器两轴同心度。 及其装备精度要求较高 .通过三角带传动的振动 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。2.3 减振装置的确定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晒面倾角。 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 频率时， 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，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。隔哲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。本装置选用橡胶弹簧。橡胶大部分是由橡胶和钢制附件组合而成。这种组合的弹 簧，不仅能够避免橡胶元件与机器运动部分直接产生摩擦，造成橡胶损坏，同时，也 便于橡胶元件的互相联接。因此，它比单纯使用橡胶的弹簧更方便，工作更可靠。但 是，必须使橡胶和钢制附件牢固粘合起来。橡胶和钢制附件的粘合多采用硫化方法。 这种方法是将橡胶和金属附件一起在压模中进行加温加压，在硫化作用下，橡胶和钢 制附件表面产生连接的混合物，从而使橡胶与金属表面而牢固粘结。2.4 激振器结构设计2.4.1 激振器结构类型的选择激振器是振动筛的心脏，其工作频率高，工作时间长，润滑效果差，振动冲击力 大，故障多，因而选用合适的激振器是筛机稳定运行的保证。我国现用激振器的结构 形式有三种：箱式、筒式和块偏心式。1 箱式激振器结构特点：电机通过皮带轮和传动装置驱动激振器，主、从动轴通 过齿轮强迫同步。优点是：轴承采用稀油润滑，极限转速高，工作条件好；激振器可 成组使用，拆卸方便，检修较容易；振动筛工作频率不受电机转速限制，通过皮带轮 可调整振动筛的工作频率，从而对筛子的动性能及工艺效果进行优化。缺点是：需齿 轮传动，噪声高；需大型横梁传递扰力，整机高度大，制造成本高。一般非自同步型 振动筛普遍采用箱式激振器。2 筒式激振器结构特点：它是由两横贯筛箱的长轴构成，偏心质量分布在长轴上。 与箱式激振器相比，筒式激振器直接安装在筛箱侧帮上，安装高度低，不需要大型工 字梁支承，激振力沿筛箱宽度为均布载荷，安装精度易保证。缺点是：加工长轴需要 大型设备；不便于与其它筛子通用；皮带轮和齿轮都在筛箱外侧，致使筛箱宽度大， 筛箱一侧须留较大的检修空间。3 块偏心激振器结构特点：电机直接带动激振器。优点是 : 没有齿轮，能有效地降 低筛子噪声，结构简单；三化程度最高；质量轻；采用干油润滑，使漏油现象大为减 少；激振器直接安装在筛帮上，扰力直接作用于侧壁，受力状况良好。缺点是：对传 动系统阻尼不均衡较敏感，容易造成抛掷角不稳定，调整不好，往往影响使用；筛子 工作频率受电机转速限制， 从而使筛子的工作频率往往不能在理想的工作频率范围内。由于本次设计采用双电机自同步直线振动筛，固要选择块偏心激振器。2.4.2 工作原理分析振动器的工作原理主要由电机通过三角胶带或万向联轴器带动偏心轴做同步反向回转运动。偏心块产生的离心惯性力及合力，沿X-X方向的分力是互相抵消，而沿丫Y方向的分力总是相互迭加。因此，形成单一的沿丫一丫方向的合力。这种力就是振动力。他驱使筛箱沿 丫一丫方向做往复直线震动。物料在筛面上便沿着这个方向 成一定角度的抛挣和筛分。图2.4工作原理示意图XXXX （2）XXX 图2.5工作原理图任意时刻t。双不平衡块所处的位置如图2-3所示:Py=P3sinwt图2.6激振力的计算由此可以求出双不平衡重产生的激振力随时间变化的关系式：2Pym0r 2 sin t(2.1)22Pym0r sin sin t P sin t式中： m 不平衡重的质量和； mm0p 不平衡重所产生的激振力幅值 (kN) ；t 转动时间 (s)；r 不平衡重质心的回转半径 (m)； 不平衡重回转角速度 (rad/s)；Py 在振动方向上的激振力 (kN) ； m0 每个偏心块的质量 (t)； 由上式可见。双轴惯性激振器。当作同步反向回转的时候。产生定向的简谐力。 此力通过筛箱的质心。使筛箱作定向往复直线运动。2.5 本章小结分析了直接传动方式与非直接传动方式的优缺点，最终考虑实际情况，采用轮胎 联轴器和橡胶联轴器连接的直接传动。对比了 3 种设计方案的优缺点选择出了能使筛 子噪音低。消除漏油。减少备件消耗和降低费用的设计方案。确定了减震装置。也确 定了激振器的结构设计，分析了激振器的原理。第3章双电机自同步振动筛参数确定3.1自同步筛的工艺参数的确定自同步振动筛的运动参数包括筛面倾角， 振动方向角，筛面振幅，筛面振动频率, 筛面强度，物料运动速度，生产率，筛孔尺寸，筛面长度和宽度等。这些参数是通过 实验来选取最佳的，物料不同，参数也不同。为了简化筛子的规格种类， 这些参数只 能选取在一定范围内。1筛面倾角对于自同步振动筛筛面倾角一般为-5。10。一般来说，筛分50伽以上物料， 为510; 40伽以下物料为0;如用于脱水、脱介、脱泥等为-50。根 据设计要求，用于脱水脱泥作业，所以取 =0。2振动方向角筛面的振动方向角，也就是物料的抛射角，是直线振动筛的重要参数之一。直线 振动筛的抛射角一般为 3565，3040。适用于易筛物料，60左右用于难 筛物料，我国用的抛射角B一般取 45。3筛面振幅A对于圆振筛，A取2.53.5 mm。自同步直线振动筛的振幅一般为3.55.5伽（单振幅），取A 4mm4筛面的振动频率900000kv cosAsin792次 /min(3.1)式中：kv 2.5 ;A 4mm;kvg cos78.26rad / sn0故选730r/min的电动机。60260 78.262 3.14747.7 r/min2 n6076.4rad /s5振动强度校正(3.2)A 2 n2 2AK4.24 Kg 900gL振动筛的许用强度值K46。6物料的运动速度(3.3)根据经验公式：V 0.9 ACaChCmCwCOS式中：A振幅（m）;角速度；Ca 倾角对平均速度的影响系数，因为a=0,所以取Ca 1.1Ch 物料厚度影响系数，取Ck 0.9Cm物料形状影响系数，对于块状料取 Cm 0.9Cw滑行运动影响系数，因为Kv 2.5 ；所以取Cw 1所以 v 0.161m/s7生产率(3.4)根据流量法计算：Q 3600Bhv152.147t/h50t / h式中：B筛面宽度（m）h筛面上物料层的平均高度（m）v 物料的运动平均速度（m/s）物料的松散密度（t/m3）8筛孔尺寸-定的布25mm 情根据设计要求，本振动筛为单层筛面，使用冲孔筛板。这种筛板是根据 孔公式在厚为412 mm的钢板上钻孔而成。该筛板适用于分级粒度大于 况。其表面光滑。大块煤不易堵孔，筛孔尺寸为 50伽。9筛面长度和宽度的确定由于筛面的开孔率一般为40%。取 B 1.75m; L 5.6m3.2振动筛动力参数计算惯性振动筛参振质量的计算(3.5)M1 Mm(kg)式中： M 1参振的各部件质量（kg）M,4100Mm参加振动的物料质量（kg）；(3.6)Mm Km B LH式中：Km物料结合系数。一般取Km 0.2B筛面宽度（m） B=1750mm；Mm Km B LHi 147kgL包括给料箱。筛面和排料嘴在内的总盛料长度（m） L=5600mm=5.6m；散密度1.5g / cm31500 kg / m3H i各层筛面上料层平均厚度的总和（m） Hi 0.05mMM1 Mm 4247（kg）计算隔振弹簧刚度隔振弹簧的刚度对弹簧在压缩状态下工作的筛分机械。尚可用压缩量法来计算K值。支撑弹簧在筛箱的重力的作用下。产生一个静压缩量。则弹簧的刚度为：WK（3.7）式中:W筛分机参重质量（kg）；预压缩量（m）;一般振动筛共振是。其振幅为正常工作振幅的 58倍。为了使振动质量过共振 区是不跳出弹簧。应取预压缩量 A。 =（620）A。大型振动筛取小值；反之取小 值。一般稳态振动时 A=0.30.5cm。可取 =35cm.根据K W。即可算出所需弹簧总刚度K。其中W为筛分机参重质量。因为 A=0.4cm。所以取=4cm=0.04m；K 些 1040515N/m1Ki -K 130064N / m n所需激振力力幅及质量矩的计算根据公式可计算激振力幅值：N2Me(3.8)式中：m表示有效偏心质量（kg）;r表示有效偏心质量的回转半径（m）；因为由上式计算出质量 M （包括m ）。和刚度K。振动和圆频率 w在运动学参 数中已确定。所以激振力幅即可由上式计算。从而可计算出偏心快质量矩：mr(K16.27kg m(3.9)mr2.03kg m振动筛传给地基的负荷1静负荷:振动筛一般有四个支点。每个支点所受的力为(3.10)0.25W式中:W 振动筛重力之总和（W 41620N）0.25W1045 N2动载荷除静载荷外。振动筛振动是还要传给基础动载荷。正常工作时动载荷为TdKA（ 3.11）式中：K弹簧总刚度；A振幅（m）.TdKA 4166.3N最大动载荷最大动载荷是筛分机停车时。通过共振区是。振幅扩大产生的。过共振区时的振 幅通常是工作振幅的58倍。因此最大动载荷：Tdmax（5 8）Td （20810.30 33296.48）N3.3电动机功率的计算与电机选择1所需电机功率N （弘2）丄(3.12)式中 “I 激振器为克服筛箱运动阻力而消耗的功率; 传动功率。一般取 =0.95。N 2轴在轴承中摩擦消耗功率；331振动阻尼消耗的功率Ni振动阻尼消耗的功可用激振力所做的功来计算。 激振力克服阻尼消耗的功率：若以N n60 1022 mr cos A -(MN1(3.13)m)代入上式则得:式中阻尼系数。2 2m r20410.2 0.3 取3 sin(M m) 3 A22040.2。N13(M m)A20421.71kw轴在轴承中摩擦消耗功率N2轴承上的压力主要取决于激振力或筛箱运动的惯性力。 回转运动消耗的功率：N2Me102(3.14)(Mm) f 2 d A2_102(M m)f 3dA204式中：Me扭矩;d轴承内径（m）；f轴承摩擦系数,滚动轴承 f =0.005。N2(M m)f 加 12.06 kw204振动筛的电机功率：(N1 N2) 1 =35.54kw所以。选择两台丫150M-8的电机。它的功率是22kw，两台是44kw35.54kw。惯性振动筛启动时。电机需克服偏心质量的静力距和摩擦力矩。启动后。由于惯 性作用。功率消耗较少。因而除了需选用高启动转距的电机外。 计算的功率必须按启M q M j式中：Mj 偏心块静力矩(N m) ； M jm0rgMq电动机启动转距(N m)；Mh电机额疋转距(N m)；1Mjmrg - 16.27 9.8 22Tn 9550N m此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除 动转距校核。必须使：730 287.8Tst 1.2Tn 345.37N m M q M j 125.6N m 故所选的电动机满足要求。3.4本章小结确定了振动筛的工艺参数，包括筛面倾角；震动方向角；筛面振幅；筛面的震动 频率等。并且计算了振动筛的动力参数，如：惯性振动筛参振质量；隔振弹簧刚度； 激振力力幅及质量矩等。最后计算了电动机的功率从而选择电动机。第4章 激振器的设计计算4.1偏心块的设计设偏心块的形状如图所示。为了求出各尺寸故建立坐标系圆1的方程可设为圆2的方程可设为角度AoB为120度。所以可得关系式2 2 2x yri2 2 2X y 2角度AOiB为60度。(4.1)2 Sa1od2 0.52323i 22起偏心作用的面积为：2 SadCSaoBScoC 12 SadC2 0.5 r2一 3 r23 r22所以:SADCSCOC1、3.3 2Tr2SCOC1所以面积为：|2r2.3 2Tr2Ai点的坐标为:Bi点的坐标为：AA的斜率为:KAA1BB的斜率为:KBB1AA的直线方程为:y 、3x 2r2BBi的直线方程为:y . 3x 2r2偏心距:yddydyds1+S2yd+ ydS3S1 为 ADC，S2 为 AC1CB，S3 为 AD1C115030弘2r22d3r2C点的坐标为:Cl点的坐标为:(、3(TAC的直线方程为:BCi的直线方程为:llx3A点坐标为:（3。2）B点的坐标为:(32 2 )KcdKAC=3，KciDI-、3CD的直线方程为:22C1D1的直线方程为:D点的坐标为:2、3Vr20)Di点的坐标为:ydSidx22ydy +/ 2,3 (亍2 -3r20)ydydS|+ ydS2+ ydS37乜2233234.61r23所以偏心距为:mr当 B=50 mm时:ydd4.61?2 2 X 3 2-DD3 31.72r2=2.67 X r22 X 10 9 X BX 1.72 X r, X 7.8 X 103 =2.0335.82 X BX r23 =2.03 X 106BX r23 =56.67 X 103r2=75 mm, r1 =150m图4.2偏心块4.2激振器传动轴的设计与计算确定输入轴功率R转速口转矩T口 22Kwm 730r/min(4.2)T19.55 105 旦 287.8Nmni初步确定轴的最小直径：先初步估算轴的最小直径。先取轴的材料为dmin45号钢，调质处理。查表取Ao 12038mm(4.3)取轴颈为48mm。轴的结构设计轴的结构如下图所示:图4.2轴B=50mm。所以d34d5665mmL34L5631mmd23d6758mmL23L6738mmd12d7848mmL12L7852mmd45L45由于轴承只受到径向力，固选用圆柱滚子轴承。NU系列。NU313E。B=33mm。d=65mm。以及偏心快宽度75mm14mm在轴段12和78段选择平键12X 8, L=36mm按弯扭合成应力校核轴的强度(1)作出轴的计算简图进行校核时，通常只校核轴上最大弯矩和扭矩的截面的强度，轴上各部分受力情况如下图所示:F1F2V11 11 11V1234 5 f 67qFY1FY2图4.3轴受力图作出弯矩图 弯矩图如下图所示作出扭矩图 扭矩图如下图所示(4)校核轴的强度轴上偏心块产生的偏心力为:所以:已知:F mr mr =2.03 =76.4rad/s2F mr 11849NF1= F2=11849N由对轴的分析可列方程解得：F1yF2yF1F2F1y = F2y=11849N(4.4 )因此,X 0.001421扭矩校核轴承的摩擦力矩为:M f 0.5 d Fd=65mm圆柱滚子轴承 ，取 =0.002。M f 0.5 d F 0.77 N m所以由摩擦力产生的扭矩过小。在机械运行中，电机的输出扭矩就很小。 轴肯定满足要求。弯矩校核轴段23中点的弯矩为M=11849X (36+45)/2 X 0.00仁742.248 N m轴段45中点的弯矩为：M=1832X 45/2 X 0.001+18328 X (36/2+36+5) X 0.001-18328 X (36+5)=742.248轴段56中点的弯矩为：M=1832X (45+36+36+5) X 0.001-18328 X (36/2+36+5+45/2)X 0.001-18328 X (36+45)/2 X 0.00仁0点2和轴段23, 45的中点为可疑危险点在轴段34, 56的中点时W814MPa 360MPa在点2:考虑到该轴段有键，所以查表可得W=5.36 cm3所以76.9Mpa 360MpaW故满足弯矩要求4.3键的强度校核键传递扭矩，轴段12和78上的键在运动中所传递的扭矩为 0,故键的强度肯定 满足要求，校核与电机相连的联轴器上的键。扭矩按电机功率传递的扭矩来计算为：T =287.8 n m键的 b=16mm I =50mm查表的轴；键；偏心轮最弱材料的2T 10kldh=10mm k =0.5 h ；(4.5 )p 70Mpap式中：T传递的转矩，nmk 键与轮毂键槽的接触高度，d轴的直径，mmp键，轴，轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，Mpa2T 103kld5.8Mpa70Mpa故满足要求4.4轴承的校核由轴的分析可知：轴承所受到的径向力为11849 N.实际计算中。轴承的当量动载荷为：P fp Fr(4.6)查表得，圆拄滚子轴承的fp=1.05所以:3P fp Fr 12 10由查表可知NU313E的Cr =170X 1O3N式中：C基本额定动载荷（n轴承转速（r/min）106CLh()60n PN);(4.7 )所以:指数，对于滚子轴承n =730 r/min ；10i ；106Lh 60（P）155685小时满足设计要求4.5轴承的润滑d=65X 730=47450 mm r/mi* 160000 mm - r/min式中：d轴承内径（mm） d=65mmn轴承转速（r/min ） n =730r/min ；故采用脂润滑。4.6本章小结设计了偏振块，还有激振器传动轴的设计业计算，对激振器传动轴进行了扭矩和 弯矩的校核。并且进行了键的强度校核和轴的校核。第5章筛箱的设计分析与计算5.1筛面选择筛面是筛分机械直接一物料接触的重要部件。其性能好坏不但影响生产率和筛分 效率。而且对延长筛分机械的使用寿命。提高作业率和降低成本有重大的意义。筛分机械对晒面的要求是：具有足够的机械强度。耐腐蚀。耐磨损。有最大的开口 率。筛口不易堵塞。物料运动时与筛孔相遇机会较多等。筛孔的开孔率为筛孔的总面积与筛面面积之比。用百分数表示。开孔率越大。颗 粒在每次与晒面接触时透过筛孔的机会就越大。从而提高单位面积的生产率和筛分效 率。开孔率与筛孔的形状。筛丝的直径有关。筛丝的直径小。开孔率就大。但筛丝太 小。强度就不够。影响晒面的使用寿命。晒面的材质要具有耐磨损。耐疲劳和耐腐蚀的性质。用作大快分级晒面时。采用 高碳钢。强烈冲击的晒面。可选用高锰钢制作。应用这些材质制作晒面时必须淬火处 理。以提高硬度和耐磨效果。用于脱介。脱水。脱泥等湿式筛分作业时。通常采用不 锈钢较适宜。近年来，随着科学技术的发展，聚氨酯橡胶显示了他的优越性，使用寿 命长，不易堵塞筛孔，噪音小，但价格昂贵.常用的晒面基本上可分为5种，板状晒面，编制晒面，条缝晒面，棒条晒面和非 金属晒面.不同的晒面用途不同.一般按被筛物的粒度和筛分作业的工艺要求来选择。 板状筛面板状筛面是在钢板上冲孔的一种最牢固的筛面。主要用于大块物料的分级。冲孔筛板的形状和排列方式，有多种多样。筛板的材质可以是16Mn，16M ncr等钢板，厚度5 8mm，也可采用聚氨脂橡胶。图5.1圆孔筛板图5.2长方体筛板-致，50%左不同形状的筛孔其排列方式也不同。 长方形筛孔，其长边应与物料运动方向 或成一定角度；圆形，六角行及正方形等筛孔的中心是等边三角形。晒孔间的距离应考虑晒面强度和开孔率的大小。板状晒面的开孔率一般在 右各种晒板的开孔率计算如下：圆形孔成三角形排列是，其开孔率应为一个圆形孔的面积和长方形面积之比:A 0.905S7 100%2 a（a方形的开孔率为:2 a(a s)2长方形的开孔率:（边长为ax |）al(a s) (l s)式中：a筛孔尺寸；s孔间距离由上述各式可见，长方形的筛孔，开孔率最大，方形空，次之，成三角形排列的 圆形孔晒面的开孔率最低。本筛板选用长方行筛孔的板状筛面。5.2筛面固定方法的确定筛面的张紧程度对筛面的使用寿命影响很大。不同种类的筛面，固定方法也不相 同，归纳为4类：木楔压紧，；拉钩张紧，螺栓固定和斜板压紧。木楔压紧冲孔筛板和条缝筛面可用木楔固定在筛框上。在筛箱的两侧壁上，对称的焊接两 条长角钢，在其上方间隔一定距离焊有一段短角钢，并与长角钢各呈倾斜。筛面支撑 在两角钢之间，用木楔和木条压紧。木楔遇水后膨胀，可以把筛面牙的很紧，此方法 简单可靠，更换筛面方便。如图所示：图5.4木楔压紧示意图拉钩拉紧对编制筛网或小于6mm的筛板，可以将筛网或筛板末端弯成钩型；如果筛丝直径 过小，则用薄钢板与橡胶垫把筛网边缘包住，在弯成钩形。然后用拉钩及螺栓固定， 如下图所示： if-h 1,.图5.5拉钩拉紧示意图螺栓压紧直接用螺栓压紧在筛筐上的连接方式适用于筛丝较粗大的编织筛网，以及厚度大 于8mm的筛板，棒条筛面，橡胶筛面和其他筛面的中部固定。 螺栓的形式以前常用U 形，这种结构简单，可靠，但拆装麻烦，近年来改为 J形螺栓，较U形螺栓使用方便。 U形如下图所示：图5.6螺栓压紧示意图斜板压紧：该方法是通过筛框两侧帮上的螺栓，斜板等将筛面两边固定在筛框上。通常用于 中等粒级的筛分的薄钢板冲孔筛面，橡胶和聚氨脂筛板的固定。图5.7斜板压紧示意图综合以上固定方式的优缺点，选择木楔压紧的方式。5.3筛框的设计各种筛分设备可以结构相同却大同小异。出现的问题是基本相仿。对于我们当前 使用的振动筛，主要的问题是梁断和帮裂。侧帮是用钢板制成，利用横梁将两块侧板连接起来，使筛框成为刚制整体结构。 侧板用以传递激振力，它在中部铆有座圈，激振器就连接在座圈上，为了加强侧板的 刚度，在座圈附近采用双层钢板，并在适当的位置铆接角钢以补强。 下横梁采用槽钢, 上横梁采用无缝钢管，并用压板和木楔块将它古紧。后挡板中间有拆卸的后盖板，供 清洗和检查筛面之用。筛框才用可焊性良好的、 A3 普通碳素钢；横梁采用型钢制作。筛框的强度除了本身材料有关，还与连接方法有很大的关系。筛框结构最常见的 连接方法有两种：铆接和焊接。焊接结构制造简单，但易产生内应力，筛子在强烈振 动下易在焊接缝出开列， 所以适用与振动强度较小的筛箱。 铆接结构制造的尺寸准确， 没有内应力，对振动有较好的适应性。但工艺复杂制造技术高。故选择焊接。5.4 本章小结振动筛选择了板状筛面，对比了圆孔筛板，长方体筛板，方孔筛板的利弊，最终 确定了长方体筛板。由于木楔遇水后膨胀，可以把筛面牙的很紧，此方法简单可靠， 更换筛面方便。随意本次设计选择了该固定筛面的方法。结论在此次设计的过程中，使我基本熟悉了选煤机械的开发过程，对我国现阶段选煤 厂振动筛设备有了大体了解，尤其是座式直线振动筛的结构有了更深了理解。在本次 设计当中，我完成了振动筛运动参数和动力参数的计算，电机和联轴器的选型，筛框 的设计，减振装置的设计，激振器的结构设计及其传动轴和偏心块的设计等。实现了 双电机自同步直线振动筛的设计，且达到了设计合理、结构简单、安装容易、检修方 便且制造容易的特点。参考文献1 成大先主编 .机械设计手册 M. 北京: 化学工业出版社， 2006.2 齐占庆主编 .机床电气控制技术 M. 北京: 化学工业出版社。 2005.3 乔长君，姜洪文主编 . 电机修理技术 M. 北京: 化学工业出版， 2007.4 孔庆华主编 .机械设计基础 M. 上海: 同济大学出版社， 2008. 刘鸿文主编材料力学M.北京：高等教育出版社，1999.6 机械工程手册编委会编 . 机械工程手册 S. 北京: 机械工业出版社 2002.7 大连理工大学工程画教研室编 . 机械制图 G. 北京： 高等教育出版社， 2007.8 王世刚,张春宜，徐起贺主编 .机械设计设计实践 M. 黑龙江： 哈 尔滨工业界大学出版社， 2001.9 濮良贵,纪名刚主编.机械设计M.北京：高等教育出版社，2006.10 谢广元,张名旭.选矿学.中国矿业大学出版社， 2010.11 韦鲁滨,边炳鑫 .矿物分离过程动力学中国矿业大学出版社，2002.12 朱景梓.汉英机电工程技术词汇 .科学出版社， 2009.13 刘富.选煤机械，煤炭工业出版社， 2008.14 Theory of Hydrodynamic Lubrication. O.Pinkus. B.Sternlicht. Mc gray-Hill. 2008.15 SKF General Catalogue. 2007.16 Design of Machine Elements. M.F. Spotts. 2003.17 Mechanical Engineering Design. Second Edition. G.D.Redford. 2005.18 FAG Kugellager. Rollenlager Katalog 41000. 2009.致谢经过几个月的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计， 由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一 起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的导 师老师。张老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计 草案的确定和修改，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。 我的设计较为复杂烦琐，但是张老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩张老师 的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影 响我今后的学习和工作。我要感谢我的母校 一一太原理工大学阳泉学院，是母校给我 们提供了优良的学习环境；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你 们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢。