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沈阳工学院毕业设计说明书 I 摘 要 此次设计的振动脱水机是利用直线脱水筛来对物料进行脱水的，主要构成部分包括箱体，底座，激振器，弹性支撑，筛网，电动机等，完成了振动脱水机的整体方案设计，并通过动力参数计算确定了零件的大小尺寸，完成了工程图的绘制，并通过三维建模软件 机器进行建模并虚拟装配。机器采用两个反响旋转的惯性激振器作为激振源，激振力与水平方向的夹角为 45，即机体的振动方向角为 45，通过物料往复运动过程中与筛面的撞击完成脱水，筛箱由两部分组成，筛面上面的部分用于承载物料，下面的部分用于排水，上层已脱水物料通过出料口送出，被筛出的水分通过排水管送出。整个箱体结构由热轧钢板，角钢以及无缝钢管焊接而成，筛面在脱水过程中易出现阻塞现象，需要定期更换。底座部分用于箱体的固定，采用热轧角钢，槽钢焊接而成。弹性支撑部分的弹簧使整个系统区别于无阻尼系统，有着非常重要的作用，通过合理的计算与设计，选取合适的弹簧可以提高脱水的效率。 这种振动脱水机具有性能可靠、结构简单、能耗少、噪音低、振型稳定、寿命长 等优点；从使用、制造、维修等方面都体现出经济实用性。 关键词： 振动脱水机 ； 惯性式激振器 ； 直线振动筛 沈阳工学院毕业设计说明书 he of of is to I to of on as 5 , of 5 , in of of is of in be of a by to to in to be of its a of of is of in as 阳工学院毕业设计说明书 录 摘 要 . I . 课题的提出与发展 . 1 题的提出和意义 . 1 分机械的分类与用途 . 1 分机械的用途 . 4 分技术和振动筛分机械的发展 . 5 分技术及其发展方向 . 5 内外振动筛分机械的发展 . 5 题研究的主要内容和理论基础及应用工具 . 7 2 设计方案的确定 . 8 作原理及总体方案的提出 . 8 作原理 . 8 体方案 . 9 振器的选择 . 9 体结构设计 . 10 机的布置 . 11 动方式 . 13 性元件的选择 . 14 3 动力学分析及运动学计算 . 15 力学分析 . 15 计原始材料 . 17 振器的计算 . 17 机的选择 . 21 4 强度校核 . 23 的强度校核 . 23 承校核 . 30 沈阳工学院毕业设计说明书 的强度计算 . 31 结论 . 33 致谢 . 34 参考文献 . 35 沈阳工学院毕业设计说明书 1 1 课题的提出与发展 题的提出和意义 题的提出 振动是自然界和工程设计领域普遍存在的一种现象，一般情况振动是有害的，但在合理的环境下加以利用，振动可以是有益的。 振动机械应用涉及选矿、沙和煤炭加工工业。此外也适用于城市污水处理、纸浆、化工和食品工业。振动机械通常由激振器、工作机体和弹性元件三部分组成。但是目前在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。 近年来物料脱水是很多行业重要的一个环节，大多数脱水机是利用振动筛来脱水。因此，提高振动筛的性能非常必要。脱水设备技术水平的高低和质量的优劣，关系到工艺效果的好坏，生产效率的高低和能源节省的程度，从而直接影响企业的经济效益。通过脱水可以提高物料的质量，从而达到所需的产品，因此作为物料脱 水的主要设备振动脱水机也不断发展。如提高稳定可靠性、降低消耗、降低噪音、提高振型稳定性、提高筛分效率高等方面都有了很大的提高。 题的意义 现今的振动机械中存在一些影响机械寿命且产生噪音的问题，而且煤泥的脱水是煤炭产业的重要环节。因此本课题的设计就是在现有的振动筛的基础上改造并提高设备的性能来延长机体的寿命和降低生产与维护成本。利用双电机驱动可以达到自同步振动，并简化结构，降低故障率。底座材料大多采用角钢与槽钢，容易获得且价格便宜从而降低成本。 分机械的分类与用途 分机械的 分类 振动机械的分类方式有三种：一是按筛分原理分类；二是按工作面机构的运动形式沈阳工学院毕业设计说明书 2 分类；三是按激振器的类型分类。 （ 1）筛分机械按筛分原理分类。筛分机械分为普通筛机、薄层筛机、概率筛机、厚层筛机和概率厚层筛机 5 种类型。 （ 2）按筛机工作机构的运动形式分类。筛分机械分为固定筛、滚轴筛、滚筒筛、平面摇动筛、平面振动筛、空间振动筛和共振筛 7 种类型。 （ 3）按激振器的类型分类。筛分机械可分为惯性式振动筛、弹性连杆式振动筛、电磁式振动筛、液压式和击打式筛分机等。 动筛分机械的零部件 振动筛分机械通常包括振动器 、电动机和弹性元件这 3个部分 。 激振器用来产生周期 不断发生改变 的激振力， 在 工作机体 中 产生 连续不断 的振动。常用的激振器 包括 惯性式、弹性连杆式、电磁式、液压式 、 气动式激振器，凸轮式激振器 等 。 A 激振器的形式 惯性式振动筛是由偏心轴、偏心轴与偏心块组合或轴上带偏心块的激振器 带 动的。惯性激振器 有 单轴式、双轴式和多轴式 这三种形式 ，如图 示。 单轴式惯性激振器如图 有偏心块的轴回转时通常产生圆周方向的激振力当轴两端的偏心块具有不同的安装相位时，还会产生沿圆周方向变化的激振力偶。 双轴式惯性激振器如图 示，当两轴上偏心块和偏心距相等且双轴式惯性激振器的两轴作等速反向回转时， 向的惯性力相互叠加，而 向上的惯性力相互抵消，从而形成了一个直线方向上变化的激振力，是振动筛产生直线方向上的振动。当两轴的偏心块具有不同安装相位时，还会产生定向周期变化的激振力偶。 沈阳工学院毕业设计说明书 3 a) 单轴式惯性激振器 b) 、 c) 双轴式惯性激振器 d)多轴式惯性激振器 图 种惯性激振器 弹性连杆激振器分为偏心式、偏心套式和轴与套同时偏心三种。 (a)电磁式激振器 (b)电动式激振器 图 磁激振器类型 沈阳工学院毕业设计说明书 4 电磁式激振器的形式有电磁式和电动式两种，如图 a 为电磁式激振器，它是出铁心、电磁线圈、衔铁和弹簧等所组成、铁心通常与平衡质体固定在一起而衔铁则与槽体 (或机体 )固定在一起。图 b 为电动式激振器，它是由直流电激磁的磁环 (或永磁环 )、中心磁极和通有交流电的可动线圈组成，可动线圈与振动杆或振动机体相联接。 为了完成不同的工艺过程，各种振动筛的机体通常做周期性运动。振 动筛的机体由筛框、筛面、筛面的固定装置等组成。 振动筛的筛框是由侧板、加强板、后挡板和横梁等构成的。侧板和横梁是筛框的主要受力构件，由于筛框是借助侧板支撑或悬挂在支撑架上的，所以侧板承受物料和筛箱的重力，并将激振力传送到筛框的各个部分。 横梁承受筛板和物料的重力及其工作时的惯性力。横梁通常采用圆形钢管梁、槽钢梁、箱型梁、工字钢梁和压型梁等几种。筛箱通常采用的连接方式有焊接和铆接两种。 筛面是筛机的主要工作部件。对筛面的基本要求是：有足够的强度，最大的有效面积，筛孔应不易堵塞，在物料运动时筛孔与物料的接触机会较多；也就要求筛面工作可靠，筛分效率高、处理能力大和使用寿命长。 筛面的种类很多，常见的有棒条筛面、板状筛面、编制筛面、波浪筛面、条缝筛面、非金属筛面等。 簧） 在振动筛中，弹性元件按用途可以分为三类：一类是隔振弹簧，它被用作支承振动机体，按机体实现所要求的振动，并减少传给基础或结构架的动载荷；另一类是主振弹簧，它的作用是使振动机有适宜的近共振的工作点，使系统振动的动能 和位能相互转化，因此也称为共振弹簧或蓄能弹簧；第三类是导向板弹簧和连杆弹簧，它的作用是将激振力传给机体，并减少启动转矩和避免传动部分受冲击载荷，使系统实现弹性振动以完成所需要的筛分分级工 分机械的用途 在选矿厂、选煤厂、和其他工业部门中，物料在使用或者进一步处理之前，常常需要用筛分机械分成粒度相近的几种级别。各工业部门中使用的筛分机械种类很多，如固定格筛、弧形筛、滚轴筛、滚筒筛、摇动晒、旋流筛、振动筛和共振筛等，其中以振动筛应用最为普遍。振动筛用于筛分分级以外，还用于物料的脱水，及去除物料中的 水分；沈阳工学院毕业设计说明书 5 脱介，即在筛机中用水清洗并回收重介质；脱泥即在筛机中，用水清洗物料表面的污泥。实验室或者实验场所，时常用筛机对物料进行筛分分析。 分技术和振动筛分机械的发展 分技术及其发展方向 筛分 工作 是一个 非常 简单的分离 作业 :通过颗粒 和 筛孔 的大小进行对比 ,比 筛孔小的那些物质 透 过 筛 孔变成筛下物质 ,比 筛孔大的 东西 留在 筛子上面变成 筛上物 ,从而 达到 粗细颗粒 分开的目的 。但是在 现实工作 应用中 ,由于 要求有一定的工作余量 ,要使物料达到很好 的按 颗粒大小 分离 不是很容易 。 因为 筛分 的 过程 很复杂 ,现在大部分 的筛分 原理 更 加关注 筛分结果 而不是 筛分过程的研究 ,对筛分过程 认识不足 ,现在还 不能 达到 工程实际的需要 ;采用传统的 设计原理 很难使问题得到深 层次 研究 ,需要 想别的办法 ,引 入更加 新的思想和理论 ,才有取得突破的可能。目前 ,筛分领域的研究呈现出多学科相互渗透和交叉的局面 ,建立以试验为基础 ,以计算机技术为依托的综合考虑物料性质及其相互影响的物料运动模型和筛分过程数学模型 ,将是必然的发展趋势。 内外振动筛分机械的发展 在 16 世纪，英国首先开始了筛分机械的研究，并诞生世界第一台用于煤炭工业的固定筛。到了 18 世纪欧洲工业革命时期，筛分机械发展迅速。在 19 世纪初，一些矿山企业开始使用圆筒筛、摇动筛，有的地方出现一些简单的振动筛分机械 1。近些年来，社会对能源和矿产急剧需求，从而使筛分机械迅速发展。目前，国外知名企业利用计算机辅助设计技术，先进的制造工艺，不但生产出适用于多种行业、多种规格的振动筛，而且生产出了可靠性高，性能好的大型和特大型振动筛。这些振动设备具有世界领先的技术，代表目前行业的发展趋势。国外振动机械企业注重产品的大型化、高效性、可靠性、专业性的研发方向。并根据不同的行业特点，提供不同的解决方案 ，提供全面系统的服务。但不得不看到是，进口设备价格较高，一般的设备价格是国产设备的 3 倍以上，在大型设备上通常是国产同等型号的 8 10 倍 国外筛分设备仍以发展振动筛为主，振动筛向标准化、通用化和系列化方向发展；向大型化方向发展，但最大到 55 平方米，已够用了；增大筛面倾角，提高筛分效率；发展细粒筛分设备，筛孔尺寸小到 米；旋流筛使用逐渐增多；共振筛发展停滞。国内振动筛的技术发展趋势表现在：积极开展筛分技术研究，提高原煤干式深度筛分技术，降低分级下限和增加煤炭品种，着重解决粒度细、水分高和 粘度大的难筛物料沈阳工学院毕业设计说明书 6 的分级技术；为满足大露天矿选用，研制重型分级筛，适用于 500 毫米以 下物料筛分；为提高筛板的寿命和效果，着重发展焊接筛网，非金属筛面；共振筛有被淘汰之势，应大力发展块偏心圆振动筛和直线振动筛。 由于工业基础差，研究能力和制造水平落后，在近 50 年，我国筛分机械走过从无到有，从小到大，从落后到先进的发展过程。总体上可分为四个阶段。 （ 1）进口设备阶段 解放以前，我国在选煤、采矿行业主要依靠人力来完成相应的工作。在少数一些选煤厂和选矿厂主要采用一些固定筛和摇动筛。这些设备完全依靠进口。解放后，随着新 中国经济的发展的推动，开始在相关行业推广应用筛分机械。并在大部分洗煤厂、采矿厂和采石场使用一些慢速的摇动筛和老式的振动筛，并开始使用小型的直线振动筛。 （ 2）仿制阶段 从 50 年代到 60 年代，我国开始从前苏联和波兰等欧洲一些国家进口各种筛分机械。这期间，组织全国相关单位，测绘仿制了前苏联的 系列圆振动筛、 系列摇动筛。波兰的 5 圆振动筛、 1 型摇动筛和 吊式直线振动筛 4。研制出国产 列的自定中心筛、 列的惯性筛和 列的直线筛。这些筛分机械仿制成功以后的发 展初步奠定了基础，并培养了我国第一批技术人员。 （ 3）引进提高阶段 60 年代初开始采用一些前苏联和波兰引进的快速的摇动筛、脱水筛和振动筛技术。从 70 年代到 80 年代，我国从美国引进 RS 公司的 动筛技术。从日本神户制钢所引进 振动筛技术，从德国 司引进 振动筛。进入改革开放的快速发展的时期，我国筛分机的发展也进入了一个新的阶段。在吸收成功研制了列圆振动筛、 列直线振动筛、 列振动筛。完成振动概率筛系列、旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、重型冷热矿筛 系列、驰张筛，粉料直线振动筛、琴弦筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得成功。国外振动筛产品和制造技术的引进，提高了我国筛分机械设计制造人员技术水平，使他们从中学习到先进国家设计制造振动筛的理论、方法、设计技术和制造工艺。 （ 4）自行研制阶段 我国制定了第一个煤用单、双轴振动筛系列型谱，自主进行了 列单轴振动筛和 列双轴振动筛的产品设计工作。并投入生产制造，基本上满足了当时国内中、小型选煤厂建设的需要。在此基础上，通过采用自同步理论、块偏心振动器、复合弹簧、环槽铆钉等先进技术 ，相继开发了 2线振动筛， 沈阳工学院毕业设计说明书 7 2振动筛、 型振动筛、 合振动筛等 4 种基型新系列振动筛。又相继开发 同步直线振动筛系列、香蕉筛系列、重型冷热矿筛系列、博厚筛、高频振动筛系列。这些设备成功研制，标志着我国筛分机械走上了独立发展的道路。目前，在国内振动筛研究成果有：中国矿业大学等单位为东滩煤矿，研制了据称是国内筛面宽度尺寸最大的 自同步等厚筛，其筛面宽度为 2400分能力为 1000t h。该设备筛面分为两段，筛分效率达到 90%以上。鞍山重型机器股份有限公司与沈阳理工大学联合研制世界最大的大型香蕉筛，该筛面 5 米，重 40吨，最大处理能力为 2500t/h，年可筛分上千万吨。产品性能、筛分面积、工作效率在世界同类产品中居于前列。该产品不但替代了进口，而且打破了国外垄断该大型设备的历史。新乡威猛集团将 12 台 2m3m 的节肢筛组合在一起，组成了目前国内面积最大的72于选煤系统的分级和脱水、脱介，效果很好 题研究的主要内容和理论基础及应用工具 本课题研究在振动筛设计的基础上就如何实现脱水以及脱水性能对振动筛进行了一系列优化设计。如激振形式的选择、传动装置的设计、箱体结构的设计、支撑方式的设计和弹簧的选择等。在振动理论的基础上，设计出振动脱水机，再用 立三位模型，最后用 制工程图。沈阳工学院毕业设计说明书 8 2 设计方案的确定 振动脱水机是在机体振动过程中实现脱水的，可以利用直线振动筛来实现其功能。它主要由筛箱、筛网、底座、激振器、弹性元件、电动机、联轴器等组成。 作原理 及总体方案的提出 箱体尺寸：长 1800 500 300机转数： 910r/幅： 3产率： h 工作频率： 15取振动方向角 45 ，安装倾角 30，抛掷指数 D=2 作原理 图 动脱水机工作原理图 这次设计使用的是双轴式惯性振动激振器，其中两个偏心块的质量 21 ，离心力 2=F，两个偏心块的回转方向相反但同步，在各个瞬时位置离心力顺着每根轴的不平衡重量所产生的惯性力，沿着 向的分力是相互抵消的，而沿 向的分力是相互叠加，因此就形成了一个沿着 向的合力，也就是激振力，这个力使得筛箱沿 向做往复直线运动。在图上的 (a)和 (c)的位置，离心力完全叠加使激振力最大，当达到 (b)和 (d)的位置时，离心力完全抵消使激振力为零。振动方向与筛面一般呈 45角，因此物料在筛面上做斜抛运动，从而进行筛分，小于筛网孔大小的物料颗粒与水分透过筛网，达到脱水目 的。 工作过程中，物料由于激振力的作用，顺着筛面运动，通过出料口送出。安沈阳工学院毕业设计说明书 9 装倾角 30，脱水过程中的水沿相反的方向运动，顺着箱体下端排水管排出。 体方案 图 动脱水机图 振器的选择 激振器是振动脱水筛的核心部件，工作时间长，工作频率高，振动冲击大，润滑效果差，故障多，所以需要选用合适的激振器来保证筛机稳定运行。 双轴惯性式激振器采用双电机拖动，利用自同步原理替代了齿轮的强迫振动。从整体机构上来说双电机拖动需要多出一个电机但是却少使用了一套高精度齿轮，从而简化的激振器的结构根本上解决了齿轮漏油和打齿的问题，并且降低了噪音和振动筛的维护成本。 激振器中采用的偏心块由两部分组成，可调式偏心块与不可调式偏心块，其结构简单、成本低、激振力可由调节偏心块的夹角来增大和减小、脂润滑不漏油、迷宫式密封摩擦阻力小且易于标准化等优点。这两个激振器由主轴、轴承、筒体、可调式偏心块与不可调式偏心块、迷宫密封端盖等组成，使用螺栓固定在箱体的侧板上。这样激振力可以直接由侧板作用在箱体上，省去了使用梁悬挂的成本。为了安全起见，还要为激振器两侧的偏心块加上桶盖。 沈阳工学院毕业设计说明书 10 本设计采用双轴式惯性激振器可产生所需的激振力，满足要求。 图 振器图 体结构设计 横梁由无缝钢管组成，它是筛机的主要受力件 ,为彻底解决现场断梁的问题 ,除设计上保证安全系数外 ,制造中采用了特殊的加工工艺 ,保证焊缝焊透 ,焊接后去应力退火 ,再对焊缝进行无损探伤 , 保证横梁的质量。管梁与侧板之间使用精制螺栓紧固 ,这种紧固方式不仅使被紧固件之间利用静摩擦传递振动力 ,而且利用螺杆与钢板孔的过盈配合 , 沈阳工学院毕业设计说明书 11 图 体图 直接传递振动力 ,联接强度高 ,使用防松螺母 ,联接可靠不松动 ,将筛箱联接成一个刚性箱体结构。 机的布置 为了降低对横梁的强度要求和便于维护和检修，所以 本设计采用电机布置在两侧的方案，而电机的具体位置则有侧板及底座等因素决定。 为了满足不同的工艺要求，振动机械常常需要两台或多台电动机同时工作，要求它们具有相同的速度和相位。早期实现同步的方式是采用刚性传动 (如齿轮传动 )，或采用柔性传动 (如带式传动 )。自 20 世纪 60 年代以来，由于发现在振动机械中可以利用振动的固有特性，在两个由两台电动机分别驱动的偏心转子间实现振动同步，或称自同步，而实现振动同步的该种机械则称为自同步振动机，由于采用了自同步原理使得它们的构造大为简化。这种原理在以后振动机械的设计、制造和使用过 程中，大量采用，从而使振动机械进入了振动同步的新时代。振动机械实现振动同步必须满足一定的条件，因此研究振动机器的同步理论，以保证机器在最佳或较优状态下工作十分必要。 沈阳工学院毕业设计说明书 12 图 座图 由两台感应电动机分别驱动的自同步振动机，这种驱动方式具有下列优点： a)利用自同步原理代替了强制同步式振动机中的齿轮传动，使传动部的结构相当简单。 b)由于取消了齿轮传动，使机器的润滑、维护和检修等经常性的工作大为简化。 c)可以减小起动、停车通过共振区时的垂直方向和水平方向的共振振幅，但在一些自 同步振动机中，通过共振区时的摇摆振动的振幅有时会显著增大，这是该种振动机的不足。 d)双机驱动自同步振动机虽然增加了一个电动机，但目前工业中应用的自同步振动机不少采用激振电动机直接驱动，使它的结构相当简单。 e) 自同步振动机激振器两根主轴，可在较大的距离条件下进行安装。 f)该种振动机便于实现通用化、系列化和标准化。 沈阳工学院毕业设计说明书 13 动方式 振动筛每串激振器之间采用传动轴联接 ,能够自动补偿角度和长度的误差 ,降低了激振器对安装精度的要求 ,有利于激振器的稳定运行。 图 轴 振动筛电机和激振器之间采用轮胎式挠性联轴器传动 ,这种联轴器由半联轴节、挠性片、压环等组成 ,挠性片由夹布橡胶输送带剪成。由于挠性片具有弹性 ,切向刚度远大于径向刚度和轴向刚度 ,能够承受较大的扭矩而不能承受径向力、轴向力和弯矩作用 ,因而恰好适合振动筛工作的要求 ,与三角带相比 ,既能传递较大功率 ,又最大程度地减少了振动对电机的影响 ,成本极低 ,易于更换。在物料突然增加时 ,不会失步 ,易于实现自同步运转。 图 胎式联轴器 1、 沈阳工学院毕业设计说明书 14 性 元件的选择 弹性元件采用金属螺旋弹簧。它的优点是：制造比较方便；内摩擦小；在正确设计与正确制造的情况下，具有较长的寿命。 图 簧图 沈阳工学院毕业设计说明书 15 3 动力学分析及运动学计算 力学分析 双轴惯性振动器两回转轴上的偏心块产生的合成惯性力为： s 0 (式中： 0m偏心块的质量， r 偏心块质心到回转轴线的距离， m； 偏心块回转角速度， 1s 。 如果考虑弹簧对振动筛的影响，可按图建立振动机沿 x 方向， y 方向的运动微分方程： 图 轴惯性振动机受力图 s o 200 ( s 200 (其中：沈阳工学院毕业设计说明书 16 式中： m 箱体的计算质量； 体的实际质量； 料质量； 料结合系数，一般取 .0 0合成惯性力作用线与水平面的夹角； k 隔振弹簧在 y 方向的合成刚度， 21 yy ； f 等效阻尼系数。 方程有以下形式的特解： )s xx ()s yy (式中： x、yx 方向与 y 方向振幅； x、yx 方向与 y 方向的激振力对位移的相位差角。 代入可求出振动机 x 方向与 y 方向的振幅x、y及相位差角x、y为： 22000)2(c o ( 22022 00 )( s ( )2(ar ct (20 )2(ar ct (由于 x 方向与 y 方向的弹簧刚度不同，所以合成振动方向与激振力作用方向并不一致，其合成振幅 和实际振动方向角 可按下式计算： 22 于该类振动机械在远超共振状态下工作，即 20 )( ，可近似取 ，所以振幅 和实际振动方向角 为： 沈阳工学院毕业设计说明书 17 0022 mm (0 (计原始材料 长 1800 500体高 300机转数： 910r/幅： 3产率： h 工作频率： 15振器的计算 (1)选取振动系统的频率比，计算隔振弹簧刚度 选取振动系统的频率比： 1020 z 振动机的频率为： =3022n =22230 = s 隔振弹簧刚度为： 2201 (222 36 8 31752793793 N/m 取 200000k N/m 该机采用四个弹簧，每个弹簧的刚度为： 沈阳工学院毕业设计说明书 18 5 0 0 0 042 0 0 0 0 04 (2)振动质体的计算质量（参振质量） 有公式，可求参振质量 m 。 式中： 动脱水机总质量， 料结合系数； 料质量， 产量 Q=h；物料运行速度 115.0mm/s； 脱水机有效长度： L=1774 则物料质量： 600 (物料结合系数 2.0求得计算质量为： ( 3)振动系统的等效阻尼、阻尼系数 f ： (4)所需要的激振力幅值及偏心块质量矩： )(c 220 s (式中： 0m偏心块质量； r 偏心块回转半径； 振动频率。 沈阳工学院毕业设计说明书 19 折算到振动方向上的弹簧刚度 2s 4500 0 2 =100000N/m (相位差角 ： 2ar c (11 00 0 0 5 3a r c t a n 172 激振力幅值： )(c 220 s ( 0 0 00(172c o s 1 2 9617 N 每台电机的激振力为： N 偏心块的质量矩为： 20 个偏心块的质量矩为 5)偏心块的设计 沈阳工学院毕业设计说明书 20 图 心块图 由公式，得 4 6 61 001 8060 21 S r 3 0501 0 050 222 S 3010050a r c s 030s i 0s i 12 r 1 6501 80 3090 23 S 090s i n (50)3090( 1 2 03 r 阳工学院毕业设计说明书 21 1256440 20 S 0321 7 6 r 由 220 (得： 1330 kg： 偏心块的质量为： m ： 1 5 0 34b 中： 偏心块的厚度 机的选择 所需功率： 若xy ， 则振动阻尼所耗功率为： )c o i 0 0 01 222222 (沈阳工学院毕业设计说明书 22 2220001 f22 承摩擦所耗功率为： 21 0 0 01 20 f 轴(式中： d 轴颈直径， 06.0d m； 轴f轴与轴承间的摩擦系数，取 r 偏心矩， m。 00 1 fN 功率： N 取： 两台 型电动机，其额定功率 速为 910r/阳工学院毕业设计说明书 23 4 强度校核 的强度校核 高速输入轴的直径可按与其相联的电动机轴的直径 D 估算， d=(；由 D=24 d=24 图 轴图 图 的受力图 1. 转矩的计算 轴主要承受转矩 910 3 中： T轴传递的转矩， P轴传递的功率， N轴的转速， r/ 图 的转矩图 2. 绘制轴的受力简图，求支座反力 沈阳工学院毕业设计说明书 24 由系统的结构，可得 0 40 2 A N (则 0 4. 作弯矩图 a. AB 段弯矩为 1040 x b. BC 段弯矩为 )( 1 1 104 464x ） c. CD 段弯矩为 )()( 211 212 568464 x 图中 1041 L ， 4202 L ， 1043 的弯矩图 4. 作计算弯矩 A 点 根据转矩所产生的应力的性质而定的应力校正系数； 对不变化的转矩取 B 点弯矩为： 沈阳工学院毕业设计说明书 25 22 )( (22 6 0 0 3 6 250048 点弯矩为： 22 )( 22 6 0 0 3 6 =250048 点弯矩为： = 成弯矩图 图 的合成弯矩图 5. 校核轴的强度 轴材料为 40质处理，其 736B N/ 751 b N/由于 E 点轴径最小、 G 点弯矩最大所以这两点所在剖面为危险断面 E 点弯矩为 2 50 0 481 6 1 E 点轴径为： 3 d 3 = (键槽影响，有一个键槽，轴径加大 5%， Ed 值小于原设计该点处轴径 40全。 G 点弯矩为 250048阳工学院毕业设计说明书 26 则该点轴径为 0 0 4 3 1 d (该值小于原设计该点处轴径 60 全。 6. 精确校核轴的疲劳强度 图中危险剖面 剖面与 剖面受力情况相同，因此只校核 剖面 (1) ， 剖面的疲劳强度 剖面因过度圆角引起的应力集中系数查机械设计附表 11 得： k ， k 剖面因过度圆角引起的应力集中系数查机械设计附表 12 得： 52 4050 r ( (k ， k 可见 剖面所受的合成弯矩和应力集中系数比 剖面大，所以校核 剖面。 剖面承受的弯矩和转矩分别为 M = 剖面产生的正应力及其应力幅、平均应力为 7 4 2 3m a x N/ (a x a N/m 剖面产生的扭剪应力及其应力幅、平均应力为 2 29 7 0 3m a x N/ (6 1 4 9 a x m N/沈阳工学院毕业设计说明书 27 40械性
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