直线振动筛设计

摘 要振动筛的研究不断地向着标准化、系列化、通用化发展，并引入现代化设计手段，采用新材料、新技术、新工艺，其目的在于不断扩大筛机应用领域，满足国民经济建设发展的需要，并担当对外出口的任务。 本文所设计的振动筛的筛分物料为球磨机产品。该产品的大小不是很平均，为了做出更符合要求的物料就需要用振动筛来将球磨机产品进一步细分，将不符合要求的物料重新用球磨机磨小。经过这样的反复处理最终将物料全部做成符合要求的产品。本课题的振动筛为自同步双振动电机驱动的，其特点是结构简单、安装方便、成本低、容易操作及维护等。其筛箱为板梁铆焊组合结构，由主副侧板、管梁、入料挡板、出料板、筛板等组成，侧板选用低合金压力容器钢板，强度高、可焊性好，周边折弯，并在振动方向及沿纵向连接多根角钢，使侧板刚度大大增强，有利于强度的提高和噪音的降低。管梁由法兰盘、无缝钢管、加强槽钢等组成，重量轻、强度大，便于制造安装，具有互换性。加强槽钢上有T形孔，使用T形螺栓，便于筛板的安装维护，消除U形螺栓对管梁的磨损。工作原理：两台振动电机的型号相同，可以产生一种组合的直线振动。这种振动可以使输送槽体中的物料运动，并与筛面发生碰撞，使小于筛孔的物料透过，从而实现物料的几何分级，实现筛分。总体方案为：采用普通筛分法，振动形式为共振，运动轨迹为直线运动，激振方式为惯性式，隔振方式为一级隔振，隔振弹簧为金属螺旋式隔振弹簧。关键词：振动筛; 筛箱; 振动电机 I AbstractThe shaker research unceasingly to the standardization, the seriation, the universalized development, and the introduction modernization design method, uses the new material, the new technology, the new craft, its goal lies in unceasingly expands the sieve machine application domain, satisfies national economy construction the need to develop, and takes on the foreign exportation the duty. Finally completely makes after such repeatedly processing the materi all tallies the request product. This topic shaker for self-synchronizing pair vibration motor-driven, Its characteristic is the structure simple, the installs convenient, the cost low, is easy to operate and the maintenance and so on. It sieves the box is board crossbeam riveting hitch welds built-up section, By host vice- side bar, Hollow beam, Enters the material back plate, Leaves material board, Sieves board and so on composition, The side bar selects the low-alloy pressure vessel steel plate, The intensity is high, The weldability is good, Peripheral knee bend, And in the vibration direction and along longitudinal connects themulti- roots angle steel, Causes the side bar rigidity big enhancement, Is advantageous to the intensity enhancement and noise reducing. Hollow beam by flange plate, Seamless steel pipe, Strengthens composition and so on channel steel, The weight light, the intensity is big, is advantageous for themanufacture installment, Has the interchangeability. Strengthens in the channel steel to have the T shape hole, Uses the T shape bolt, Is advantageous for screen board installs the maintenance, Eliminates the U shape bolt to the hollow beam attrition. Principle of work: Two vibrate the electrical machinery the model to be same, May have one kind of combination straight-line oscillation. This kind of vibration may cause in the transportation trough body thematerial movement, And has the collision with the screening surface, And has the collision with the screening surface, Thus realization material geometry graduation, Realization screening. The overall plan is: Uses the ordinary screening law, The vibration form for resonates, The path is the translation, Stirs up the strength vibration the way is the inertia type, The vibration isolation way is level of vibration isolations, The vibration isolation spring is the metal screw type vibrationisolation spring。Keywords:the vibration screen; the box screen; the vibration electric machinery II 目 录摘 要IAbstractII第1章 概述11.1国内外现状11.2振动机械的用途和分类21.2.1振动机械的组成21.2.2振动机械的特点31.2.4振动机械的分类3第2章 主要问题及解决方案52.1 振动筛降噪措施52.2 常见故障及处理措施52.2.1 筛分时筛子不下料或下料不畅52.2.2 筛框断裂根52.2.3 轴承过热52.2.4 筛分的分级(根据筛分的目的)62.2.5 设计参数6第3章 直线振动细筛的结构、工作原理及总体方案的比较确定73.1结构及工作原理73.2直线型振动细筛的特点73.3 各类筛分方法的比较确定83.3.1 普通筛分方法83.3.2 概率筛分方法93.3.3 等厚筛分法93.3.4 概率等厚筛分法93.3.5 筛分方法的确定93.4 振动形式的确定103.4.1 非共振筛103.4.2 共振筛103.5 运动轨迹的确定103.5.1 圆运动轨迹103.5.2 直线运动轨迹103.6激振方式的比较113.6.1 弹性连杆式123.6.2 电磁式123.6.3 惯性式123.6.4 激振方式的确定13第4章 其它零部件的选择144.1隔振系统的选择144.2筛箱的设计分析与计算144.2.1 筛面144.2.2筛面的固定方法194.2.3筛框214.3支撑装置的选择21第5章 各部分设计计算235.1运动学参数的选择计算235.1.1 物料运动状态的选择235.1.2 安装倾角的选择235.1.3 振动方向角的选择235.1.4 物料的平均速度235.2工艺参数的确定245.3动力学参数的选择计算245.3.1工作机体的质量245.3.2物料的结合质量245.3.3 隔振系统的频率比及隔振弹簧刚度25第6章 安装，使用，和检修266.1 安装266.2 直线振动筛的使用和检修276.2.1 筛帮及筛框横梁断裂276.2.2 筛箱横梁断裂276.2.3 振动筛的检修276.2.4 振动器润滑与密封28第7章 结论29参考文献30致 谢31 IV第1章 概述1.1国内外现状直线振动筛是目前我国煤炭企业使用最多的一种振动筛。这种筛子的激振器是由两根带有不平衡重量的轴组成。两根轴做反向同步回转，所产生的离心力使筛箱发生振动。根据不平衡重心在轴的位置不同，筛箱振动的轨迹可以是直线和椭圆两种形式。目前一般使用的双轴筛筛箱的运动轨迹都是直线，所以，这种筛子又叫直线振动筛。直线振动筛有固定的抛射角（筛面上物料被抛起的方向与筛面最小夹角），一般为30度，45度，60度，国产筛抛射角一般为45度。直线振动筛有很大的加速度，因此特别使用于煤炭中细粒级的脱水和脱泥，也可用于中细物料的筛分。我国的直线振动筛已有DS和ZS两个系列，并且性能良好。我国在筛分机大型化方面发展很快，2ZS2570型振动筛，于1980年通过国家鉴定，并推广应用，这是我国直线振动筛发展的标志，并且此种振动筛解决了过去振动筛温升高，漏油及噪音大等问题。为加快我国筛分机制造技术的发展步伐,国内一些制造厂纷纷引进国外专利制造技术,在消化引进及吸收国外新技术的基础上,研制定型的产品有：YK型和ZKX型直线振动筛。这些类型的筛分机正在国内推广应用。70年代以来,筛分技术发展的很快,世界上涌现了不少新型筛分机.对比归纳,结构上比较具有代表性,技术上比较先进的是德国KHD公司制造的USK型和USL型振动筛,日本神户制刚所制造的HLW型振动筛等.目前国内筛机产品种类有圆振动筛、直线振动筛、椭圆振动筛、高频振动筛、弧形筛、等厚筛、概率筛、冷矿筛、热矿筛、节肢筛等，产品已在冶金、矿山、煤炭、轻工等许多行业得到广泛的应用，基本上满足了国内国民经济建设的需要。据2002年行业调查了解，全国筛分机械制造企业已多达300余家，从所有制来看，除国营、集体、股份制外，还有外资和合资企业，特别是股份制、民营企业发展很快。全国筛分机械市场年产值约为5亿元左右，今年又有大的增长，年产值超过1500万元以上的企业有10余家。由于我国东部经济发展较快，筛分机械制造企业也主要分布在东北、华北、华东和中南地区，尤其是鞍山新乡地区，这两个地区的筛分机械产值约占全国总产值的50左右，可是在西部地区，还没有一家像样的筛分设备制造企业。我国筛分设备制造企业虽然很多，但是真正具备实力的很少。目前全国具有独立研究开发新产品能力的企业不多，大约有34家，每年能创新开发几个新产品，而大多数企业仍是生产常规较为陈旧的产品。在产品设计和制造水平上，全国大约只有45家企业的机械装备和工艺水平真正具备制造较大筛分机械的能力。德国申克和KHD公司是国际著名的筛分机械制造企业，他们的新产品开发是和工程设计同时进行的：首先要对被筛物料的物理、化学性质以及在工艺流程中所需达到的要求进行分析，选择合理的技术参数、进行模拟样机试制、进行必要的设计计算、工作图设计、产品试制、检验、服务、工艺试验、跟踪服务、产品改进设计、定型等一系列程序，最后实现交钥匙工程。1.2振动机械的用途和分类在很多情况下不可避免地会遇到各种各样的振动现象。许多振动现象是不必要和有害的，会产生噪音污染、降低机器寿命而造成损失，强烈的振动还可能造成人员和建筑物的伤害，应尽量避免。但是在某些场合振动是有益的，比如利用振动可提高某些机器的工作效率、完成许多工艺的过程。近年来应用振动原理的机械（简称振动机械）得到了迅速的发展。它们在矿山、冶金、化工厂、农业生产和加工厂中得到了广泛的应用2。二十几年来，经过国内外科技工作者孜孜不倦的探索和坚持不懈的努力，振动理论日趋完善，振动规律逐渐为人们掌握，振动也逐渐被应用到许多工业部门用来完成某些工艺过程来提高生产率。振动机械的广泛应用奠定了机械振动学的基础，同时也决定了机械振动学的地位。现在，机械振动学这门有前途的学科已逐步完善起来了。据不完全统计，目前已用于生产中的振动机有几十种之多，有不少在工业中各部门发挥着重要的作用。1.2.1振动机械的组成振动机械通常由三部分组成（1）激振器用以生产周期变化的激振力，使工作机体产生持续的振动，常用的激振器有惯性式激振器、弹性连杆式激振器、电磁式激振器，液压式和气动式激振器以及凸轮式激振器等。（2）工作机体或平衡机体工作机体完成工艺过程、平衡架、平衡惯性力，起保护作用。如：输送槽、箱体、台面、平衡架体等，为完成各种工艺过程，它们通常做周期性运动。（3）弹性元件（弹簧）弹性元件包括隔振弹簧（其作用是支撑振动质体，使机体实现所需要的振动，并减小传给地基或结构架的动载荷）、主振弹簧（即共振弹簧或称蓄能弹簧）和连杆弹簧（传递激振力等）。1.2.2振动机械的特点振动机械同其它类型机械相比：优点是结构简单、制造容易、重量较轻、成本较低、能耗少、安装方便、维修容易等。缺点是传给地基的振动较大，零部件工作寿命短、噪音较大，并且有些振动机械还存在着振幅不够稳定、调整复杂等。1.2.3振动机械的用途物料的输送，物料的筛分、选别、脱水、冷却和干燥，物料的粉磨、物件的清理，松散物料的成型或紧实，仪器、机器及其它零部件的测试等等。1.2.4振动机械的分类（1）惯性式振动机如图1-1所示，惯性式振动机是由惯性激振器驱动，惯性激振器通常是由偏心块、主轴、轴承和轴承座等组成（如图1-2所示）。 图1-1惯性振机简图 图1-2 惯性激振器1激振器 2工作机体 3弹性元件 4偏心块 5主轴 6轴承和轴承座（2）弹性连杆式振动机弹性连杆式振动机是由弹性连杆式激振器驱动的（如图1-3所示），弹性连杆式激振器由偏心轴、连杆及连杆端部的弹簧所组成，工作机体借弹性连杆激起振动。 图1-3弹性连杆式振动机工作原理简图1工作机体 2连杆弹簧 3弹性元件 4连杆 5偏心轴（3）电磁式振动机电磁式振动机是由电磁激振器驱动的一种振动机。（4）其它振动机它们是由风动式激振器、液压式激振器和凸轮式激振器驱动的振动机。第2章 主要问题及解决方案2.1 振动筛降噪措施紧固振动筛上的所有部件，特别是需要经常更换的筛板，避免由于个别部件的松动而产生的额外振动；将冲孔钢筛板更换为弹性模量小、冲击噪声低的聚氨酯筛板或者橡胶筛板；在筛箱的侧板、入料给料口、排料口和接料底盘内加贴橡胶板，这样可以有效地抑制侧板的高频振动，减少辐射噪声；采用柔性辐板齿轮来代替钢齿轮，即在齿轮的辐板上利用橡胶弹性体传递扭矩，吸收齿轮啮入、啮出所造成的振动；用橡胶弹簧替代钢制弹簧，以减少冲击；在激振器的体外加装软式隔声罩；对轴承的内外套之间加以阻尼处理，轴承的滚动体可以制作成空心滚动体或者在空心滚动体的内部加入阻尼材料，这样能够减小轴承的振动和降低轴承的噪声。2.2 常见故障及处理措施2.2.1 筛分时筛子不下料或下料不畅一是给煤溜槽与筛面之间有落差太小，应是其落差在400500mm之间。二是新更换或新安装的振动筛实际处理量达不到理论设计时的处理量，即无法满足生产要求，这时应提高筛子角度、加大激振力，如果还无法满足要求，就需要对筛面进行改造：将入料端的筛孔加大。还要注意的一点是给料槽宽度要适中，如果过窄，物料则不能均匀地分布于筛面的宽度方向上，筛子的筛分面积也不能合理有效利用，筛分效果将会受到影响。2.2.2 筛框断裂根据断裂力学的原理，筛框颤抖容易发生断裂，所以解决该问题的最佳办法就是加厚侧板，或者对激振器附近的侧板局部增加附板以增强整个筛体的刚性，这样筛框就不容易发颤和断裂了。2.2.3 轴承过热第一种最常见的原因是由于轴承径向游隙太小。由于振动筛上的轴承承载的负荷较大，频率较高，且载荷一直是变动的，所以轴承必须采用大游隙。如果使用的是普通游隙的轴承，就必须将轴承外圈再次磨削，使之成为大游隙。再者就是轴承压盖顶得太紧，也会造成这种现象。压盖与轴承外围之间必须有一定间隙，以保证轴承正常的散热和一定的轴向串动。该间隙可以通过端盖和轴承座之间的密封垫来进行调整。正常情况下，空车试车4h，轴承温度应保持不变。2.2.4 筛分的分级(根据筛分的目的)（1）独立筛分 其目的是得到适合于用户要求的最终产品。例如，在黑色冶金工业中，常把含铁较高的富铁矿筛分成不同的粒级，合格的大块铁矿石进入高炉冶炼，粉矿则经团矿或烧结制块入炉。（2）辅助筛分这种筛分主要用在选矿厂的破碎作业中，对破碎作业起辅助作用。一般又有预先筛分和检查筛分之别。预先筛分是指矿石进入破碎机前进行的筛分，用筛子从矿石中分出对于该破碎机而言已经是合格的部分，如粗碎机前安装的格条筛，筛分其筛下产品。这样就可以减少进入破碎机的矿石量，可提高破碎机的产量。（3）准备筛分其目的是为下一作业做准备。如重选厂在跳汰前要把物料进行筛分分级，把粗、中、细不同的产物进行分级跳汰。（4）选择筛分 如果物料中有用成分在各个粒级的分布差别很大，则可以经筛分分级得到质量不同的粒级，把低质量的粒级筛除，从而相应提高了物料的品位，有时又把这种筛分叫筛选。（5）脱水筛分筛分的目的是脱除物料的水分，一般在洗煤厂比较常见。此外，物料含水含泥较高时，也用筛分进行脱泥。2.2.5 设计参数处理量 200t/h给料粒度 100mm振幅 35mm振动频率 16Hz筛分粒级 25mm第3章 直线振动细筛的结构、工作原理及总体方案的比较确定3.1结构及工作原理 图3-1 振动筛结构简图1 振动电机 2法兰盘 3箱体 4压块 5筛面 6隔振弹簧由图3-1可知该振动筛的结构由振动电机、电机回转底盘、隔振弹簧、箱体、筛面、筛网以及压紧装置等部分组成。工作原理：两台振动电机的型号相同，可以产生一种组合的直线振动。这种振动可以使输送槽体中的物料运动，并与筛面发生碰撞，使小于筛孔的物料透过，从而实现物料的几何分级，实现筛分。3.2直线型振动细筛的特点双电机驱动的自同步振动机，是新近发展起来的先进技术。它的特点如下：（1）利用自同步原理代替了强制同步式振动机中的齿轮传动，使传动部分结构相当简单。（2）由于取消了齿轮传动，而使机器饿润滑、维护和检修的经常性工作大为简化。（3）采用激振电机直接驱动是其结构相当简单。（4）自同步振动电机激振器的主轴可在较大距离下进行安装。（5）该振动电机便于实现通用化、系列化、标准化。由于本课题所设计的这种振动筛正是双振动电机驱动的自同步直线振动筛，所以其具有以上特点。3.3 各类筛分方法的比较确定为满足直线振动细筛的要求和工作特点，我们将振动筛分机所采用的各类筛分方法加以比较，从而确定最佳方案，以达到设计要求。首先，对物料的筛分采用的方法大致有以下几种：普通筛分法、概率筛分法、等厚筛分法、概率等厚筛分法等。下面具体说明每一种筛分方法及其特点。3.3.1 普通筛分方法普通筛分方法在工业部门中的应用已有几十年的历史，已得到了比较完善的发展。应用这种方法的筛机，筛上物料层的厚度总是递减的。在这种筛机上上料层厚度为h（23）a（a为筛孔尺寸），分离粒度和筛孔尺寸相近。在筛分过程中，不同粒度的物料首先分层，小粒度的物料向筛面接近，大粒度的物料浮在上面。大于筛孔尺寸的物料不断被抛掷或滑行，直到离开整个筛面，而小于筛孔尺寸的物料则透过筛面分离出来。料层厚度与筛长有关（如图3-1所示），筛面越长物料厚度越薄，而且筛分效率也与筛长有关，筛面越长，则物料的筛分效率越高。图3-1 料层厚度与筛长关系图采用这种筛分方法的筛机的特点为：（1）物料厚度一般为活动料厚的23倍。（2）结构简单。（3）筛分精度高，可以用各种物料的精确筛分。（4）用这种筛分方法的筛机调试方便。（5）筛网的磨损较严重，由此造成维修量稍微大一些。（6）单位面积上处理物料能力低，占地面积大。（7）筛孔易堵，造成筛分效率下降。（8）给料端厚排料端薄不易分层。（9）噪音较大。3.3.2 概率筛分方法概率筛是利用物料颗粒通过筛子的概率差来完成筛分过程的一种筛分机器。和普通筛机在结构上的主要区别是采用了多层（3-6层）、大倾角（30-60）、大筛孔（筛孔尺寸为分离粒度的2-10倍）的筛面。在工作原理上，它与普通筛机也有明显区别，概率筛能以很快的速度完成整个筛分过程，使其时间仅仅是普通筛机的1/3-1/10，而其单位面积产量较普通振动筛增大5-10倍。多层筛分为快速筛分创造了条件，但又因为分层太多使机器构造复杂化。概率筛特点：（1）筛面倾角大、物料层薄、物料运动速度快。（2）筛孔尺寸大，因此筛孔不容易堵塞、筛层多、筛分效率高。（3）结构紧凑、重量小、占地面积少。（4）筛分精度不够高、筛箱高度较大。（5）降低了难分的临界颗粒问题。3.3.3 等厚筛分法等厚筛分法是利用在入料端给予筛上物料一个比普通筛分法大的加速度，使其运动速度加快，料层迅速变薄并很快的分层。对已分层料群再施加与普通筛相同的筛面加速度，使物料透筛。经由这样的处理，小颗粒与筛面接触概率大大增加，平均单位筛面透筛能力约为实际的80%，因此等厚筛分可成倍的提高筛子的处理量。这种方法的特点是不管入料中小于筛孔的颗粒所占百分比如何，在筛分过程中，筛上物料厚度保持不变或递增。其特点：（1）给料端薄排料端稍厚，有利于分层，可以进行细粒级筛分，减少堵孔。（2）生产率可提高一倍以上。（3）由于需要保持层厚度接近，这就要求筛面有合适的结构，多采用折线型，这样就使得制造困难（4）体积大、重量大。3.3.4 概率等厚筛分法它具有概率筛的特点，所以能够强制分层，每一层筛面具有等厚筛的特点，所以这种筛分方法处理量大、筛面大、机构庞大。3.3.5 筛分方法的确定通过对以上各种筛分方法的分析我们知道，概率筛与等厚筛虽然都有很多优点，且便于密封，但是由于概率筛不可精确筛分，等厚筛机构复杂、调速困难，两者都难以选用。普通筛分方法虽然存在很多缺点，但可通过解决筛板、筛面倾角、物料运动速度来解决。所以次设计选用普通筛分法。3.4 振动形式的确定目前，从振动机械动力学方面我们知道，工作频率和固有频率之比为Z，一般为2-10。3.4.1 非共振筛该类振动筛的弹簧刚度为常数或接近常数（线性），机器在远离共振区的状态下工作。弹簧刚度小，传给地基的动载荷也小，具有隔振性良好、结构简单的特点。3.4.2 共振筛此筛是一种在近共振状态下的振动机械，具有如下特点：（1）产量大，效率高。（2）弹簧刚度为常数或接近常数。（3）所需激振力小、传动部件结构紧凑。（4）振幅稳定性好、工作平稳、隔振性好。3.5 运动轨迹的确定3.5.1 圆运动轨迹圆运动振动筛是利用单轴式不平衡激振器，使筛箱产生振动的筛子。其运动轨迹一般为圆形（椭圆形）它主要用于物料的分级。其与直线振动筛相比具有结构简单、造价低、维修容易等特点，因而目前普遍采用。3.5.2 直线运动轨迹其靠两根不平衡重的轴作同步导向回转而产生振动，其筛面呈水平或倾斜安装。它和圆运动相比具有如下优点：（1）直线振动筛的动力平衡与物料在筛面上的运动情况较好。（2）物料在筛面上的运动不是靠筛面的倾角，而是靠筛子的激振器产生的激振力。（3）由于筛箱运动中有较大加速度，所以特别适用于物料的分级。所以根据设计需要以及上面的对比来看，本设计采用直线运动轨迹。3.6激振方式的比较激振器的工作原理主要由电机通过轮胎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YY方向的分力总是相互迭加。因此，形成单一的沿YY方向的合力。这种力就是激振力。它驱使筛箱沿YY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分和筛分。任意时刻t,双不平衡块所处的位置如下图所示: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:=式中 -不平衡重的质量和, (t); -不平衡重所产生的激振力幅值(kN); -转动时间(s); -不平衡重质心的回转半径(m); -不平衡重回转角速度(弧度/秒); -在振动方向上的激振力(KN); -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.目前，在工业上应用的筛机，按激振器的形式可以分为：弹性连杆式振动机、惯性式振动机、电磁式振动机和其它振动机（如风动式、液压式及凸轮式等）。以下是几种常见的振动方式的比较。3.6.1 弹性连杆式弹性连杆式振动机常用于物料的筛分、选别和冷却工作，它的结构简单、制造方便、工作时转动机构受力较小，机器平衡性好（对双质体提和单质体式而言）。因此在水泥厂、铸造厂、冶金厂中得到广泛应用。作为筛分机械应用的弹性连杆式主要是共振式，但由于传动偏心轴使连杆端部的调试相当困难，目前只在国外采用，国内尚未推广。3.6.2 电磁式电磁式振动筛是一种新兴的筛分设备，经济技术指标先进、结构合理，与其它筛分设备相比具有如下特点：（1）体积小、 重量轻、安装方便、无传动部件、不需润滑、维修方便、运行费用低。（2）电磁式振动筛由于运用了机械振动学的共振原理，双质体在低温临界状态下工作，因此耗电能少。（3）电振机的控制设备可采用可控硅半波整流电路，因此在使用中可通过调整可控硅的方法，方便地无级调整给料量，并可以实现生产流耗的给料量控制。（4）电振机可以在额定电压、振幅条件下频繁启动和长时间连续运转。但是该振机振幅因受电源影响不够稳定，而且造价高，在筛机中应用较小。3.6.3 惯性式惯性式振动机是有带有偏心块的惯性式激振器激振的振动机械。它常用于物料的筛分、脱水、输送、选料、粉磨、落砂、成型、振捣、夯土和压路等各种工作中。该振动机的构造简单、制造容易、机器重量轻、金属消耗量少、传给基地的动载荷小、安装方便，因而它的用途广泛、品种规格繁多。惯性式振动机按照动力学的特性，可分为线性非共振式、线性近共振式、非线性式和冲击式振动等。其作为振动筛主要属于近共振型和线性非共振式。3.6.4 激振方式的确定通过上述各种激振方式的比较，我们可以看出，弹性连杆式及电磁式激振器不适于大型细筛。它们比较适合于中小型筛分机以及物料的运输，只有惯性式比较合适。惯性式激振器通常由主轴、偏心块、轴承、轴承座组成其按照激振器轴数又可以分为单轴式、双轴式、多轴式三种。单轴式惯性激振器通常产生沿圆方向变化的激振力，当轴承端的偏心块具有不同安装相位时，还会产生沿圆周方向的力偶。双轴惯性式激振器的两轴通常做反向等速回转，产生一直线方向变化的激振力偶。鉴于本设计的普通筛的系列化设计，只需求可满足生产部门的要求、能连续工作、产量高等。因此，我们选用了自同步电机驱动的双轴惯性式振动筛。第4章 其它零部件的选择选择合适的零部件结构形式，能使机器简单、制造容易、降低成本、延长寿命、检修更换零件方便等有具有重要意义。所以本设计对该机中的几个主要零部件进行了选择。4.1隔振系统的选择大多数振动机由于振动频率高、偏心块质量大，所以产生的离心惯性力是很大的，如果不对它们采取适当的隔离措施或平衡措施就可能将很大的动载荷传给地基，使地基和建筑物产生有害振动，严重情况下将使机器很难投入使用，故需要对振动机采用隔振措施。隔振系统有一次隔振和二次隔振及多次隔振系统等下面通过分析我们进行选用。一次隔振有结构简单、安装方便的优点，但其隔振效果不好，传给地基的动载荷较大。二次隔振，虽然机构比较复杂，但是隔振效果相当好，传给地基的动载荷较一次隔振产生的动载荷减少五分之四左右，但最大不足是机构复杂、庞大、消耗金属量较多、制造工艺复杂。三次隔振及多次隔振系统，由于结构很复杂、工艺困难，因此很少采用，只有在精密仪器的防隔振措施中采用。由于本次设计的直线振动细筛一般安装与地面，因此采用一次隔振装置。4.2筛箱的设计分析与计算4.2.1 筛面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.筛分机械对筛面的要求是: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,颗粒在每次与筛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,影响筛面的使用寿命.筛面的材质要具有耐磨损,耐疲劳和耐腐蚀的性质.用作大快分级筛面时,采用高碳钢.强烈冲击的筛面,可选用高锰钢制作.应用这些材质制作筛面时必须淬火处理,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，但价格昂贵常用的筛面基本上可分为中，板状筛面，编制筛面，条缝筛面，棒条筛面和非金属筛面不同的筛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。1.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，16Mncr等钢板，厚度58mm，也可采用聚氨脂橡胶。图5-6图5-7 图5-8 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一致，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。筛孔间的距离应考虑筛面强度和开孔率的大小。板状筛面的开孔率一般在50%左右各种筛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：方形的开孔率为：长方形的开孔率（边长为a*l）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筛面的开孔率最低。2.棒条筛面棒条筛面是由平行排列的具有一定端面形状的一组棒条固定在结实的衡量上而制成。棒条筛面的特点是：筛面光滑，抗堵塞性好，筛孔尺寸为棒条之间的缝隙宽度。棒条筛面主要用于静态的固定筛和重型振动筛上，筛分来自矿山的原矿。物料给到筛面的一端，顺着棒条方向向下滑动，细粒透过筛孔，粗粒从筛面的另一端排除。棒条筛面的开孔率一般为50%-60%。3.编制筛面编制筛面是有金属的径丝（沿筛面 长度方向）和纬丝（横穿筛面）编织而成。为防止网丝错动，保证筛分精度，通常把金属死进行圈曲或压成凹型，编制成网；如图所示：图5-9图5-10筛网突出的优点是开孔率高（可达70%-75%），重量轻，制造方便。缺点与筛板相比，牢固性差，使用寿命短。筛丝的材质可选用高碳钢，不锈钢或谈弹簧钢。虽然采用后两种材质价格会高些，但使用寿命能延长几倍。编制筛网有分为金属筛网和网状筛网，两者并无实质性的区别，都是用金属丝编织而成，仅是使用上的不同。金属筛网的筛孔较大，金属丝较细，多用于中，细粒级的筛分。网状丝布的筛孔很小（最小筛孔的尺寸是0.038mm）主要用于粉状物的脱泥，脱水或湿式分级。筛丝直径选取兼顾筛面载荷，筛网寿命，开孔率等诸因素。编制筛网的筛孔直径大多为正方形，有时也使用长方形的孔。正方形筛孔的优点是分级精度高。长方形的孔的优点是开空率高，不易堵塞，但筛分精度较差。如果改变安装方向，即孔的长边与物料方向垂直，可以提高筛分精度。4.条缝筛面条缝筛面有穿条式，焊接式等多种形式。过去应用较多的是穿条式，该筛面优点是工作可靠。缺点是制造复杂，材料消耗大，开孔率低。焊接式条缝筛面与穿条式相比，可以节约30%的材料，而且制造简单。随着焊接技术的发展，目前主要推广焊接式。筛条是组成条缝筛面的基本元件。其断面形状可以归纳为三种：等腰三形，梯形和U形。条缝筛面如图所示：图5-11图5-12筛条的尺寸参数有3个：条背宽度x，高度y和锥角z，圆形断面筛条的尺寸以直径D表示。等边三角形断面的筛条具有锐利的尖角，能破坏附着在颗粒表面上的水膜；由于锥角大，筛孔不易堵塞，脱水，脱泥效果好。但由于尖角处易磨损，缝隙容易变大。等腰三角形断面的筛条高度较大，除了脱泥，脱水效果好外，还可以提高筛条强度和使用寿命。这种筛条在弧形筛及脱水筛上应用较多。梯形筛筛面的筛条强度高，筛面磨损后，缝隙变化较小。可用于较粗粒级物料的分级和脱水。圆形断面的筛条，筛面缝隙不会因磨损发生变化，使用寿命长，但易堵塞筛孔。为了使筛面的应用中减缓缝隙的变化，可以在筛条侧面增加0.6-1mm长的垂直段，以延长筛面的使用寿命。筛条的材料有不锈钢，低碳钢和塑料等。因此，可以选择低碳钢。根据实际的要求筛网选择条缝筛面。5.非金属筛面非金属筛面主要有橡胶，尼龙和聚氨脂三种。橡胶筛面的材质主要是天然橡胶，合成橡胶，聚氨脂橡胶等；其中聚氨脂橡胶性能最佳，具有耐磨性，质量轻，噪音低和筛面自净效果好等优点。国外橡胶筛面一般采用双重制作，下层胶为韧性层硬度高，弹性低，起支撑作用，包罩在加强芯上，其厚度占总厚的30%；上层为耐磨橡胶层，要求材质弹性高，硬度低。聚氨脂筛面是一种新产品，聚氨脂兼有塑料和橡胶的性能，故有些资料中成为聚氨脂橡胶。非金属筛面的骨架一般用钢筋，扁钢或钢丝绳制作。钢丝绳强度高，柔性好，制造筛面便于安装和具有较高的开孔率。橡胶和聚氨脂筛面的特点：（1） 使用寿命长。特别是聚氨脂制作的筛面，耐磨损，使用寿命是金属筛面的3-10倍。（2）筛分效果好，堵孔现象少。由于橡胶和聚氨脂本身具有弹性，在筛分机振动过程中，筛面产生较大振幅的而次振动，从而减少块状物料的堵孔现象，是粉状物也难于黏附在筛丝上。（3） 由于筛面能有效的吸收物料的冲击振动和摩擦等产生的1-3khz的声音，因此减低了筛分机的噪声，改善了工作环境。（4） 质量轻。据统计，橡胶筛面的质量约为金属筛面的一半，聚氨脂筛面的质量较橡胶筛面有减轻了20%。 聚氨脂筛面和橡胶的缺点是价格贵，筛面有效面积小，即开孔率低。所以，综合各种筛面的优缺点，筛网选择条缝筛面。4.2.2筛面的固定方法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。1.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5-132.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：图5-143.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5-154.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5-16综合以上固定方式的优缺点，选择木楔压紧的方式。4.2.3筛框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，激振力，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。所以选择焊接。4.3支撑装置的选择振动筛的支撑方式有吊式和座式两种。吊式常用于小型振动筛，座式应用于大型振动筛。本设计是直线振动细筛所以采用座式支撑装置。支撑装置主要是弹性材料，常用的有金属螺旋弹簧、板弹簧和橡胶弹簧。（1）金属螺旋弹簧因为断面圆柱形金属螺旋弹簧是目前振动机械中应用最广泛的一种弹性元件。它具有的优点是制造方便、内摩擦小、能耗较为经济。在正确的设计情况下具有较长的寿命。其缺点是体积较大、容易产生噪音、调节其刚度不便、横向刚度小容易使机体出现横向摇晃。（2）板弹簧其优点是增减弹簧片数便可以调节弹簧的总刚度，能使机体实现定向振动。缺点是加工量大、制造工艺要求较严、所占空间大。（3）橡胶弹簧该弹簧得到广泛应用，可做主振弹簧也可做隔振弹簧。其特点是结构紧凑、可调节硬度或结构来改变其刚度、振幅稳定、能耗大、隔音效果好、噪音小。比金属弹簧适应高低温度能力差，刚度受温度影响大，抗油性、光性差、易老化。综上所述，本设计采用圆柱形金属螺旋弹簧。第5章 各部分设计计算5.1运动学参数的选择计算5.1.1 物料运动状态的选择本设计中对物料运动状态的选择主要是根据物料的性质、机器的用途和工作面的选择用途的特点等，同时须考虑机器能耐久的工作，并有较高的产量和工作质量。采用物料作抛掷运动状态进行设计，此种运动形式有如下优点：可防止筛孔的堵塞，并能获得较好的筛分效率和生产率；而且由于物料和工作面接触时间短大部分离开工作面，所以工作面的磨损小，并能获得较高的输送速度，而且运用此种运动形式可使上下层物料得到翻动，使细粒物的透筛机会增多，从而提高工作效率。在中速抛掷运动状态下，振动机有较高的产量和工作质量，能耗也少，对机体的强度和刚度要求也不高，所以取抛掷指数D=1.753.3。5.1.2 安装倾角的选择筛面倾角的大小决定于要求的生产率和筛分效率。筛面倾角的大小决定了生产率的高低以及筛分效率的大小，但在本设计中，根据筛机的工作情况取倾角。5.1.3 振动方向角的选择 振动方向角是指振动方向线与工作面的夹角，它的选择主要根据机器的用途做筛分使用时，应保证有较高的筛分效率和较大的产量。其次应考虑所处理物料的性质和要求，如对比重较大或粒度较细的物料宜选用较小的振动方向角，对水分较大或粘性较强的物料宜选用较大的振动方向角，对磨琢性较强的物料为了减小工作面的磨损宜选用较大的振动方向角。本设计所所处理的物料磨琢性较强因此选用较大的振动方向角=。此时实际抛掷指数为D=K =25.1.4 物料的平均速度理论平均速度的计算： Vd=cos (5-1)经计算得到Vd = 0.498m/s19。际平均速度： V=CmCRCa CVd (5-2)Cm物料性质的影响系数，取0.7；CR料层厚度的影响系数，取0.9；Ca倾角的影响系数，取1.5；C滑行运动影响系数，取1；因此实际平均速度为：V=0.324m/s。5.2工艺参数的确定（1）工作面尺寸的确定：已给定筛面长L=1170mm，筛面宽B=790mm。（2）筛孔尺寸已给定（3）计算料层厚度hh=Q/33600B=21/336000.790.1571.6=13.8mm5.3动力学参数的选择计算5.3.1工作机体的质量经过精确的计算：G电机 =4092=818kgG箱体=1089kg工作机体重量：G=818+1089=1905kg工作机体参振质量：m机=G/980=1905/980=1.94kg.s2/cm5.3.2物料的结合质量Gm= QL/3600Vm (5-3)将各值代入，得到Gm = =288kg。由D=2.08查得km=0.2，所以得到结合质量：mm = =1880.2/980=0.058kg.s2/cm； 总参振质量：m= m机+ mm =1.94+0.058=1.998 kg.s2/cm。5.3.3 隔振系统的频率比及隔振弹簧刚度隔振系统的频率比范围210根据工作频率取Z0=5。筛机工作频率：= =150r/s隔振系统弹簧总刚度K= m2=1.9981502=1782kg/cm 整个筛体由四个弹簧支撑，每个弹簧刚度20：K=445.5第6章 安装，使用，和检修6.1 安装振动筛的安装应严格遵循以下原则和要求:（1）在安装前,首先应验算支撑设备的梁和基础的强度及自振频率。（2）传递给基础设备的动力系数不小于其自重的2.5-3倍；（3）设备安装倾角，可根据工艺要求在0度到5度范围内调整。用于13mm以上的筛分作业设备，其允许安装倾角可在5度左右。这样可缩短物料在筛面的停留时间，提高其处理量。用于0.51mm的选后产品脱水，脱介等设备，一般应水平安装。因为，细颗粒物料在筛面上需要一个充分的接触时间，才能得到有效的透筛和筛分。（4）经过上述验算和确定安装倾角后，便可着手设备的安装。安装时，首先应校对底座或吊挂梁的位置和尺寸，之后进行水平找正和固定。（5）按图纸要求校核个弹簧的中心距和平行度，其误差不应超过1/1000mm。（6）以后在安装各组弹簧和筛箱，并将其可靠的固定；（7）安装振动器，并用特制螺栓和筛箱支撑立板可靠的连接。螺栓受力要均匀一致。（8）安装电动机座和电动机，并通过三角胶带或万向连轴器与振动器连接。两胶带轮的平行误差不应大于0.5/1000mm，其槽轮中心偏移应小于1mm。（9）筛子安装完毕后，应进行连续8小时的空负荷试车。在试车过程中测定其电流，振幅，轴承温度，注意筛子运转情况。当试车结束后，应再次的检查筛子个固定件，尤其是振动器螺栓的紧固情况，以及弹簧受压和连接件松紧情况。发现问题，应与处理和调整；（10）筛子经过空负荷试车确定为问题后，便可进行重负荷试车。重负荷试车时间不应小于24小时。在运转过程中，除应再次测定其筛箱的振幅，频率外，还应检查其物料的在筛面上的运动情况。经过重负荷试车无异常情况后，便可正式投入生产。6.2 直线振动筛的使用和检修6.2.1 筛帮及筛框横梁断裂筛帮及筛框横梁断裂，是直线振动筛在使用中比较普遍存在的一个问题。根据产生帮裂的位置和分析，其原因是多方面的，但主要有以下几个方面：(1)支撑震动器的两侧立板过短。因此，振动器在筛帮上的受力面过窄，应力分步过于集中。故了延长支撑立板，改善了筛板的经常断裂的事故；(2)筛箱侧板厚度不够，目前，我国生产的12平方米以下的振动筛。筛箱均为6mm钢板制作。改用8mm优质钢板制作后，筛帮断裂情况就得到改善；(3)振动器与筛箱连接的螺栓的受力不均，这是造成断帮的原因之一。6.2.2 筛箱横梁断裂筛箱横梁断裂也较为普遍。引起其断裂的主要原因是：(1)梁选型和受力强度不够理想。生产的振动筛多半采用槽钢做横梁，其应力系数岁小，但当筛子按一定的方向角振动和回转是所产生的应力就要比原值大数倍。因此，采用槽钢横梁容易断裂。目前，有些制造厂生产的振动筛，横梁才用大圆角方盒梁。它具有圆管梁应力系数小及材质均匀等优点。这就大大的改善了筛子的横梁的断裂状况。根据生产需要和工艺要求自行设计了一些直线振动筛。(2)各横梁间内应力不一致。目前，筛框横梁固定方式有两种。一种是铆接，另一种是焊接。铆接工艺比较复杂。但组合后的各横梁内的应力比较一致；而焊接方式虽制造简单，但各梁间的内应力很难达到一致。故有些制造厂焊接后，必须投入地炉内加温，以消除横梁由于焊接而引起的内应力。如果在制造筛框的工艺上能严格技术要求，尤其是在平台上放线对焊时，应先对称电焊，经过校正后在满焊。这样也可使焊接后的各横梁内应力基本相近。从而缓解了横梁的断裂情况。6.2.3 振动筛的检修(1)振动器与筛箱连接，目前使用螺栓方式较为普遍。但在安装过程中，各螺栓应均匀拧紧，要求受力基本一致，否则，就会造成个别螺栓因受力