毕业设计（论文）-ZL2575型直线惯性振动筛的惯性激振器及结构设计（全套图纸） .pdf

第 1 页 摘要 本文主要是 szl2575 型直线惯性振动筛的局部设计进行的，包括激振器的 形状，支撑方案的设计等等，还包括轴，轴承，偏心块等零件的设计。采用双 电机带动，另一方面采用了座式结构，淘汰了以往悬挂式的方式，使得结构更 加安全，占地面积更小。 本产品的生产能力为 400t 2 mh的大型振动筛，对于筛框的材料有比较高 的要求，现采用高强度和高冲击韧性的钢材，不仅仅提高了筛框的耐用度，还 减轻了整个结构的重量，对弹簧的选择等许多方面也带来了很多的方便。 设计中还包括对连接和固定件的选用，并且在一些地方用螺栓连接代替焊 接，减小了焊接时应力对它的影响。还包括对产品的润滑，以及保养等日常维 护措施。 关键词：振动筛 激振器 偏心块 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 第 2 页 abstract this article is for szl2575 linear vibrating screen of the local design ， including the shaker in the shape of the support scheme and so on ，also includes axis bearing eccentric and other parts of the design，using dual- motor driven，the other by use of the seat structure，on spring elections，and many more also brought many convenience. this product is a large vibrating screen by the capacity of 400 2 mht,it has higher requirements for the screen frame materials ,it has used high strength and high impact strength of steel ,not only improves screen frame of durability, but also reduces the weight of the entire structure , on spring elections, and many more also brought many convenience . the design also includes connections and fittings selection， and in some places it is connected with bolts instead of welding，reduces stress on it during welding，also includes products lubrication，and maintenance of routine maintenance measures. key word: vibrating , separator , vibrator, partial piece 第 3 页 目 录 目 录 3 1 概述 . 1 1.1 振动筛的发展史 . 1 1.2 振动筛在国内外的发展现状 2 1.3 振动筛在实际生产中的应用 . 2 1.4 振动筛的工作原理、分类及特点 . 3 1.4.1 振动筛的工作原理 . 3 1.4.2 直线振动筛的工作原理 . 3 2 总体方案的确定 . 5 2.1 振动筛的结构特点 5 2.1.1 振动筛的结构组成 . 5 2.1.2 直线振动筛的优点 . 5 2.2 激振器 6 2.3 支撑形式与隔振装置 7 3 双轴直线惯性振动筛的设计计算 . 8 3.1 规格及性能 8 3.2 运动学参数的计算 8 3.3 动力学参数 9 3.4 电动机的选择 10 3.4.1 电动机功率 n 的计算 . 10 3.4.2 启动转矩的校核 . 11 3.5 偏心块的结构设计 11 3.5.1 偏心块的结构设计 11 3.5.2 偏心块质量和回转半径 . 12 3.6 轴承的设计 . 12 3.6.1 轴承的受力分析 12 3.6.2 轴承的受力计算 13 3.6.3 轴承的选型计算 13 第 4 页 3.7 轴的强度校核 . 14 3.8 压缩弹簧的设计 15 3.8.1 计算弹簧刚度 15 3.8.2 初算弹簧所承受的载荷 . 16 3.8.3 弹簧材料和直径 16 3.8.4 刚度和圈数 . 17 3.8.5 工作变形和工作负荷 . 18 3.8.6 压并高度和压并变形 19 3.8.7 确定系统固有频率及频率比 19 3.8.8 结构参数的计算 . 19 3.9 圆轴法兰的设计 . 20 4 振动筛的日常维护以及故障排除 21 4.1 振动筛的润滑 21 4.2 振动筛的检修 . 21 4.3 振动筛的故障分析以及排除方法 22 5.结论 . 24 参考文献 25 附录 26 谢词 29 第 5 页 第 1 页 1 概述 1.1 振动筛的发展史振动筛的发展史 用筛分机把碎散物料筛分成不同的颗粒，已经有悠久的历史。从英国煤炭 工业的文献记载， 在 1589 年提到煤的筛分。 为了向市场提供各种颗粒的商品煤， 广泛的对煤进行筛分，是到 19 实际下半年才盛行起来。 振动筛采用抛射式筛分，筛子每振动一次，物料便被抛射一次，相对晒面 冲击一次，被筛分物料的折中特点使得振动筛的筛分效率高，生产能力大， 因此被广泛使用。 在振动筛产生以后，人们开始重视建立和发展筛分理论。早期的筛分理论 形成于 50 年代初，它是以单个颗粒为研究对象而发展起来的，一般称为单颗粒 运动理论。该理论系统的描述了振动筛对物料进行抛射式筛分时，单个颗粒的 运动情况，进而提出了筛分机特性值，即振动强度 k，和筛分特性值，即抛射 强度 k 。 经过长期实践，人们发觉按照上述筛分理论设计的振动筛，对细物料进行 筛分时的生产能力太小，遂意识到以单个颗粒物料的运行状态代表成群的物料 运动状态具有较大的片面性。随着研究工作的深入，自 1965 年开始逐步建立起 颗粒在筛面上的运动理论。该理论以力群为研究对象，根据物体在碰撞时传递 能量的原理，提出了筛面上整个物料层中不同位置颗粒的速度变化规律，突破 了单颗粒理论关于振动强度小于 3.3 的临界值。 在此基础上， 建立了薄层筛分法 和变倾角筛分法，研制出等厚振动筛。 用统计学方法研究碎散物料在筛面上透筛概率，称为概率筛分理论。该理 论是由瑞典的摩根森于 1951 年最先提出的， 故在该理论指导下设计的振动筛称 为摩根森概率筛。 在力群运动理论的知道下，近代振动筛的抛射强度和振动强度普遍提高。 如德国和美国直线振动筛 k 值达 4.4，有的甚至达 6.7， k 值达 3.5 以上。振动 概率筛 k 值达 5.5- 7，弛张筛 k 值甚至达到 30.这些参数强化的振动筛适应了近 代筛分作业的特点细粒物料增多，水分和黏性增大，以及筛分粒度下降和要 求的分级，脱水效率提高等。 随着工业企业的发展和筛分机设计制造技术的进步，自 70 年代以来，世界 上一些国家先后研制出了大型振动筛，筛宽在 3.6m 以上的已不罕见。如日 本身刚所生产的振动筛达 4.87.2 2 m ，德国 k.h.d 公司生产的振动筛宽达 5.5m，面积约为 50 2 m 。振动筛大型化标志着筛分机技术已达到先进水平。 第 2 页 零部件便准化，通用化和产品系列化，生产专业化，是近代机械工业的重 要标志，筛分机械也不例外。如德国 k.h.d 公司生产的 usk 圆振动筛和 usl 直线振动筛，其激振器可以通用，同一个筛框既可以装分级筛面，也可以装脱 水筛面。又如美国振动筛，其基形已经稳定，主要力量放在改进结构，简化制 造 和应用新技术的方面。有的筛子除激振器外，筛框也作为单体结构，可以 在现场组装，极大地方便了制造和销售的联合体，专业化程度高，产品继承性 好，经过多年改进，使产品逐步完善和提高。 1.2 振动筛在国内外的发展现状振动筛在国内外的发展现状 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，主要是从前苏联和波兰引进，并部分防制了偏心式和单惯性式圆振动 筛。如苏制陀旋筛，万能掉筛；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、15 2 mm 和 30 2 mm 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，先后引进了范各庄、兴 隆庄、钱家营、西曲，晋阳，安太堡等选煤厂得全套工艺设备其中筛分机械有： vsk 型、 vsl 型振动筛，w 1 k 型筛分机，pw 1 k 等厚机，pw 1 k 系统脱水筛，dsm 型弧形筛 oso 型旋流筛等，这些外来产品极大地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。 于此同时，我国筛分机械的制造水平也有了较大的提高。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；c 2 o 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。 1.3 振动筛在实际生产中的应用振动筛在实际生产中的应用 当今社会很多行业中都会应用到振动筛，大部分的振动筛的作用是对物品 的分级或者脱水。 像冶金，机械，水利，建筑和建材，铁路等部门，经常为了提高物品的精 第 3 页 度，常常利用振动筛对其物品进行分级。 在煤炭工业部门，振动筛的作用不仅是分级，好多振动筛还用于对煤炭的 脱水或者脱介，甚至用于除泥。 随着社会的发展，对筛分机的品种与质量提出了更高的要求，目前它正处 在迅速发展过程中。 1.4 振动筛的工作原理、分类及特点振动筛的工作原理、分类及特点 1.4.1 振动筛的工作原理 将颗粒大小不同的碎散物料群，多次通过均匀布孔的单层或多层筛面，分 成若干不同级别的过程称为筛分。理论上大于筛孔的颗粒留在筛面上，称为该 筛面的筛上物，小于筛孔的颗粒透过筛孔，称为该筛面的筛下物。 碎散物料的筛分过程，可以看作由两个阶段组成：一是小于筛孔尺寸的细 颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面；二是细颗粒透过筛孔。要想完成上 述两个过程，必须具备最基本得条件，就是物料和筛面之间要存在着相对运动。 为此，筛箱应具有适当的运动特性，一方面使筛面上的物料层称为松散状态； 另一方面，使堵在筛孔上的粗颗粒闪开，保持细颗粒透筛之路畅通。 实际的筛分过程是： 大量粒度大小不同， 粗细混杂的碎散物料进入筛面后， 只有一部分颗粒与筛面接触，而在接触筛面的这部分物料中，不全是小于筛孔 的细料，大部分小于筛孔尺寸的颗粒，分布在整个料层得各处。由于筛箱的振 动，筛上物料层被松散，使大颗粒本来就存在的间隙被进一步扩大，小颗粒乘 机穿过间隙，转移到下层或运输机上。由于原来杂乱无章排列的颗粒群发生了 分离，即按颗粒大小进行了分层，形成了小颗粒在下，粗颗粒居上的排列规则。 到达筛面的细颗粒，小于筛孔者透筛，最终实现了粗、细粒分离，完成筛分过 程。然而，充分的分离是没有的，在筛分时，一般都有一部分筛下物留在筛上 物中。 细粒透筛时，虽然颗粒都小于筛孔，但它们透筛的难易程度不同，和筛孔 相比，颗粒越易，和筛孔尺寸相近的颗粒，透筛就较难，透过筛面下层的颗粒 间隙就更难。 振动筛一般分为三大类为圆运动振动筛、直线振动筛和共振筛。 1.4.2 直线振动筛的工作原理 直线振动筛利用同步异向旋转的双不平衡振动器激振，振动器中的 2 组偏 心质量 m1=m2，作同步反向运转。在各顺时位置中，2 组偏心质量产生的离心 第 4 页 力沿振动方向的分力总是相互叠加，而在其法向，离心力的分力总是相互抵消， 从而形成单一方向的激振力，是筛箱作往复直线振动。筛箱运动轨迹与水平线 成 45 0，振动筛的参振部分由 4 组支撑装置支撑，在激振力的作用下，物料在 筛面上作连续斜上抛运动，物料在抛起时被松散，在筛面相遇时碰撞，小颗粒 透筛，从而实现物料的分级、脱水、脱泥、脱介的目的。 py=trm sin 2 0 =trm sin 2 0 =psin t 式中，m不平衡的质量和，m= 0 m ，单位为 kg； p不平衡重块所产生的激振力，单位为 n； t转动时间，单位为 s； r不平衡重质心回转半径，单位为 m； 不平衡重的回转角速度，单位为 rad/s； py在激振方向上的激振力，单位为 n； 0 m 每个偏心块的质量，单位为 kg。 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振动。 直线振动筛的筛面倾角通常在 0 8 以下， 筛面的振动角度一般为 0 45 ， 筛面在激振 器的作用下作直线往复运动。颗粒在筛面的振动下产生抛射与回落，从而使物 料在筛面的振动过程中不断向前运动，物料的抛射与下落都对筛面有冲击，致 使小于筛孔的颗粒被筛选分离。筛子的筛分效率及生产能力同筛面的倾角，筛 面的振动角度，物料的抛射系数有关。为了保证筛分效率高，筛子的生产能力 大，必须选择合适的 ky 值。 第 5 页 2 总体方案的确定 2.1 振动筛的结构特点 2.1.1 振动筛的结构组成 振动筛是由筛箱、激振器、减振弹簧、支撑座、电动机、传动部分等组成。 图 1.振动筛整体方案图 上图片为筛箱激振器结构的振动筛。想式激振器结构紧凑，一台振动筛上安装 有两个激振器，激振器的八个偏心块成双的布置在箱体的里外两侧，振动筛采 用两个电动机，分别安装与筛箱左右两侧，其作用是保证两组偏心组旋转方向 相反，转速相等以及两者相位关系正好相互对正，以使筛箱作直线往复运动。 直线振动筛由于筛箱倾角小，筛子的高度减小，便于工艺布置，由于筛面试直 线往复运动，上面的物料层在跳动和下落过程中受到压实的作用，有利于脱水， 脱泥，脱液和重介选矿时脱重介质。 2.1.2 直线振动筛的优点 （1）直线振动筛的动力平衡与物料在筛面上的运动状况较好。 （2）物料在筛面上的移动不是依靠筛子的激振力，故筛面一般水平安装，所占 厂房高度较低。 第 6 页 （3）由于筛箱运动中有较大的加速度，所以特别适合于煤矿的脱水、脱泥和脱 介。当然，也用于物料的分级。 （4）直线式振动筛激振器由于激振器与筛面呈 0 45 倾角，故筛面上物料的抛射 角度为 0 45 。 物料在抛起时被松散， 在与筛面相遇撞击时水和小于筛孔的颗粒透 筛，从而实现脱水、脱泥、脱介和分级。 （5）直线振动筛的激振器分为箱式和筒式两种。这种激振器的主要区别在于轴 的长短和不平衡重的形式；箱式激振器采用带偏心块的短轴；筒式激振器则采 用长偏心轴。 2.2 激振器 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。自同步块 偏心式激振器具有结构简单、成本低、激振力调节方便、油脂润滑不漏油、迷 宫环密封摩擦阻力小及易于实现通用化、标准化、系列化等优点。每个激振器 由壳体、轴、轴承、主副偏心块、迷宫端盖等组成，通过铰制孔用螺栓固定在 侧板上。激振力直接由侧板传递到各个部件上，省去工字大梁，降低了筛箱重 量和成本，但对筛箱结构设计提出了较高的要求，为为此我们对筛箱强度、刚 度、重心、空间结构进行了优化设计。 激振器是一个长轴和一个短轴带动偏心块的组合体，每根轴上安装有两个 偏心块， 。 轴承的不平衡重块由两部分组成：主要不平衡重块固定在轴上；可调不平 衡重块用螺栓固定在主要不平衡重块上。改变可调不平衡重块的位置，可使惯 性力的调整范围为最大惯性力的 15100。这就根据实际生产需要，把筛子天 正到适当的工作条件，而不必改变筛子的转数。 激振器的结构特点： （1） 产生惯性力的不平衡重块装在一个刚性极大地轴上，因此可采用承载能 力极大地滚珠轴承。 （2） 采用滚珠轴承可简化润滑系统， 因此其它轴承需要用昂贵的循环润滑油， 而滚珠轴承只需要通过润滑孔或集中注油器加油，或是用油脂润滑，简 单而便宜。 （3） 由于激振器比较大，重量比较高，所以需要安装在横梁是哪个，这样才 会使其受力状况良好。 （4） 激振器是可拆卸的。当轴承损坏时，可拆下整个激振器更换。 （5） 偏心块成对布置在箱体外，便于调整偏心轮上的配重，从而调节筛箱振 动幅，还可避免偏心轮回转时撞击箱内润滑油，引起发热。 第 7 页 （6） 箱体作成整体式，没有剖分面，承受较大的激振力时比较合理，制造简 单，但拆装比较困难。 传动方式： zkl2575 振动筛美串激振器之间采用重型万向传动轴连接， 能够自动补偿角度和 长度的加工和安装误差，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。检查或更换万向传动轴时务必保证两侧偏心块相位一致，否则易引起 筛体偏振，导致侧板、管梁的断裂损坏。 2.3 支撑形式与隔振装置 振动筛的支撑方式有吊式和座式两种。吊式采用的吊挂装置包括螺旋型压 缩弹簧，钢丝绳，防摆锤，吊环，钢绳卡等零部件。 筛子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筛 面倾角。防摆锤安装在钢丝绳的上方，起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，就要发生共振，此时钢丝绳就回产生强烈的偏摆， 筛箱发生不稳定的共振。为了避免此现象，可以改变防摆锤配重在绳上的位置， 来改变钢丝绳的自振频率，防止共振现象产生，达到防摆目的。如果钢丝绳的 长度比较短，即在 1250mm 以内时，也可不设防摆锤。 座式结构的地层隔振装置采用刚度大的弹簧，它的作用有： （1）系统的固有频率为弹簧刚度与参振质量的函数，当筛子质量确定后， 振动的固有频率就取决于弹簧的刚度。因此弹簧的刚度决定着弹性系统的工作 状态和筛分级工作的稳定性。 （2）弹簧刚度大，传给基础动负荷亦大。因此，适当的选择谭航的刚度， 可以减小传给基础的动负荷。 隔振装置中的弹性元件有金属螺旋弹簧，橡胶弹簧，符合弹簧和充气弹簧 等多种形式。 第 8 页 3 双轴直线惯性振动筛的设计计算 3.1 规格及性能 szl2575 直线振动筛的规格及性能如下： 筛面名义尺寸 2.07.0 米 振幅 5.6mm 频率 720 次分 筛面倾角（相对水平面） 8.5 度 筛体安装倾角（相对水平面） 10 度 振动方向 40 度 分级力度 5mm 处理能力 最大约 400th 传动电机 j03200m8 功率 222kw 转速 730 转分 设备总重 22715kg 3.2 运动学参数的计算 在本次毕业设计过程中， 安装倾角 0 的选取为 10 度。 在本次设计中振动方向角 的选取为 40 度。抛振指数 d、振动强度 k 和振动次数 n 的计算对于一般振动 筛，通常取 d=1.52.5，先假设取 d 为 2.1。因为振幅=5.6mm，则振动次数 n 根据公式（1）得 sin cos 30 2 0 dg n = （1） 717 40sin106 . 514 . 3 10cos8 . 91 . 2 30 032 0 = = n次分 现取 n=720 次分。 根据选定的 n，按公式（2） 、 （3）计算出振动强度 k 和抛掷指数 d。 g n g k 900 222 0 = （2） 第 9 页 0 2 cos sin g d = （3） 振动强度： 25. 3 8 . 9900 106 . 572014 . 3 322 0 = = k 抛掷指数为： 12 . 2 10cos 40sin 25 . 3 cos sin cos sin 0 0 00 2 = k g d 物料的平均速度和物料层厚度的计算 按公式计算出物料的理论平均速度为： () tantan1cos 2 0 2 += d ix d d u （4） =() s m 326 . 0 40tan10tan1 12 . 2 77 . 0 40cos106 . 5 30 720 00 2 03 =+ 实际平均速度由公式（5）可算得： s m dmhm ccc219 . 0 326 . 0 0 . 17 . 08 . 02 . 1= (5) 按公式（6）计算出物料层厚度为： m b q h m 135 . 0 5 . 1219 . 0 5 . 23600 400 3600 = = （6） 3.3 动力学参数 参振质量 654321 mmmmmmm+= 式中： 1 m 筛箱质量，kg； 2 m 振动器质量，kg； 3 m 支撑装置的上弹簧座总质量，kg； 第 10 页 4 m 联轴器及其罩的质量，kg； 5 m 物料质量，kg； = i hblfm 5 f 物理物料结合系数，取 0.2； l筛面的长度，m； i h 各层筛面上料层平均厚度的总和，m； 6 m 其它参振质量，kg。 各部分质量为： 1 m =11000kg， 2 m =760kg， 3 m =1000kg， 4 m =500kg， 6 m =9256kg = i hblfm 5 759kg 则=+= 654321 mmmmmmm22715kg 3.4 电动机的选择 3.4.1 电动机功率 n 的计算 () 21 1 nnn+= (7) 传动效率 1 n 振动消耗的功率 1740480 32 1 ncma n = c阻尼系数，取 c=0.2； n振动次数，rmin； 2 n 摩擦消耗的功率； 第 11 页 1740480 3 2 dmanf n m = 代入数据，可得： () 55.30 1740480 720106 . 5227152 . 0 1740480 3 2 332 1 = = ncma n 91.10 1740480 08 . 0 720106 . 522715005 . 0 1740480 333 2 = = dmanf n m 则 ()() knnn 6 . 4391.1055.30 95 . 0 11 21 =+=+= 3.4.2 启动转矩的校核 mnrwnm kj = 7 . 1258169 . 0 19048 . 98 . 9 02 根据机械设计手册 ，选择 j03200m8 型电动机，其转速为 740rmin 720rmin，满足设计要求。 3.5 偏心块的结构设计 3.5.1 偏心块的结构设计 偏心块为半圆形，其最大半径为 265mm，结构如下图： 第 12 页 图 2 偏心块结构图 3.5.2 偏心块质量和回转半径 1）回转半径：偏心块的回转半径即为半圆圆心到其质心的距离 计算公式：根据质心计算公式 r y 2 = 代入数据可得质心距离圆心的距离mmr169 0 = 2）偏心块质量 偏心块质量和回转半径的关系为： 0 rwnma kz = 代入数据得 2 . 188= k wkg 取190= k wkg 即每个偏心块的质量为 95kg，偏心块的总质量为 760kg。 3.6 轴承的设计 3.6.1 轴承的受力分析 圆振动筛和直线振动筛所有的块偏心振动器，有一根通轴。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 第 13 页 轴承受着偏心块旋转产生的离心力 f 及偏心块产生的惯性力 g f ，轴及偏心块的 自重 z w 及 k w ，支撑力 a r 、 b r ，静转矩 mj。当 f、 z w 、 k w 方向一致时，轴 受力最大。 3.6.2 轴承的受力计算 图 17 中，力 z w 及 k w 与 f 相比很小，为简化计算略去不计；力 g f 与 f 方 向相反，略去 g f 使之偏于安全。这样轴承上的轴向力为零，径向力为： jmba rwfrrr 0 = （8） 式中 j 振动的圆频率， s rad 。 代入数据得 f=1900.169 2 36.75=182357n=182.375kn 取 f=184kn 3.6.3 轴承的选型计算 由于激振器结构确定单个激振器采用两个轴承，故每个轴承所承受的当量动负 荷为： knfp92 2 1 = 计算轴承额定动负荷 c： ()pffffc tndh = (9) 式中： h f 为寿命系数，轴承寿命系数按一年计算，一年按 300d，一天按 20h， 共 6000h， h f =2.11； d f 为冲击负荷， d f =2； n f 为速度系数，转速为min720r， n f=0.40 ； t f为 温 度 系 数 ， 温 度 小 于g o 100时 ， t f=1 ， 则 第 14 页 ()knc 6 . 9709214 . 0211 . 2 =，由机械设计手册一单行本一轴承查得， 选择调心滚子轴承 22328c 型，其额定动负荷为 1110kn，大于上述设计值，满 足设计要求。 3.7 轴的强度校核 根据振动器的结构，轴的形状，载荷分布及弯矩、扭矩图见图 3 图 3 轴的形状、载荷分布及弯矩、扭矩图 根据机械设计师手册轴材料为 40 r c ，其许用弯曲应力为： aw mp118= ()mntmmt+= 2 2 （10） 第 15 页 式中 m弯矩，单位mn f离心力，n，i危险断面到 f 点的距离，m 根据扭矩兴致而定的折合系数，对不变扭矩取3 . 0 t扭矩，mn ，t= 3 1055 . 9 n n n输入的功率 1 pwk ，kw n轴的转速，minr。 代入数值： mnlr w flm j k = 2 . 29268 2 0 mnt= 6 . 58310 720 44 55 . 9 3 则()()mntmmt=+=+=29269 6 . 5833 . 0 3 . 29268 2 2 2 2 危险断面的应力应满足： w t w z m = 式中： w 弯曲应力，pa z截面模数， 3 m aa t mpmp z m z118 4 . 108 10270 29269 6 = = ，满足设计要求。 3.8 压缩弹簧的设计 3.8.1 计算弹簧刚度 对单质量系统：mk g 2 = 式中：k系统中弹簧的总刚度，mn； 第 16 页 g 系统的固有频率，srad ； () jg 7131=，取 jg 51=； 30 n j = n筛箱振动次数，minr； m参振质量，kg 代入数据得： srad j 36.75=，则srad jg 1 . 1551=； 得出mnmk j 51794722715 1 . 15 2 2 = 3.8.2 初算弹簧所承受的载荷 初步设计共选用 20 根弹簧（前前排 8 根，后排 12 根） ，则每根弹簧承受的 静负荷为： 20 mg p = 代入数据得：knp35.11130 20 8 . 922715 0 = = 每根弹簧承受的最小工作负荷为： 20 tmg p = 每根弹簧承受的最大工作负荷为： 20 tmg pn + = nakt 8 . 290035179247106 . 5 3 = 带入数据得：knp9680=， knpn 4 . 12580= 3.8.3 弹簧材料和直径 3.8.3.1 选择材料： 根据工作条件选择mnasi260 第 17 页 3.8.3.2 确定弹簧直径 由机械设计手册一单行本一弹簧*起重运输件*五金件，查得 kcf d max 6 . 1 旋绕比 c=4-6，去 c=4，4038 . 1 615 . 0 44 14 =+ = cc c k, 查表 7-2-20，取 k=1.404 4404 . 1 54.12380 6 . 1 =d 式中的许用应力与材料抗拉强度 b 有关， 而 b 又与才来哦直径有关， 故需用试 算法，初设 d=30mm,已知负荷作用次数为 6 10n,故该负荷为 i 类负荷，由表 7-2719 知 =74000mmn，切变模量 g=7.9 23 10mmn，由表 22-2 查取中径 mmdi30=；将数据带入可得ddi，故安全，考虑到实际情况，取弹簧中径 d=30mm。 3.8.4 刚度和圈数 (1)弹簧工程行程 i n k pp h = （ i k 为每根弹簧刚度） mmn k ki96.258 20 = 则mm k pp h i n 11 96.258 968054.12580 = = = (2)有效圈数 kc gd pc gd pc gdf n nn n 333 888 = 带入数据得：n=17.87 圈，查表 7- 2- 10，取 n=18 圈。两端采用并紧磨平结构， 取支撑圈2 2 =n圈，则总圈数20 21 =+=nnn圈，弹簧实际刚度 第 18 页 mmnncgdk16.2578 3 1 =，与实际所需刚度基本相符，满足设计要求。 3.8.5 工作变形和工作负荷 查表 7- 2- 19 有弹簧工作极限负荷npj46570=，工作极限载荷下的单圈变形量 mmfi10.10=，则节距mmdft i 10.40=+=，自由高度dnth5 . 1 0 +=，带入数 据得mmh75.345 0 =，取mmh350 0 =； 最大工作载荷下的变形量：mm k p f n n 9 . 48 16.257 54.12580 1 =； 最小工作载荷下的变形量：mm k p f64.37 16.257 9680 1 0 =； 最大载荷时的高度：mmfhh nn 1 . 301 9 . 48350 0 =； 最小载荷时的高度：mmfhh36.31264.37350 001 =； 极限载荷时的高度：mm k p hh j j 9 . 168 1 0 =； 实际工作行程：mmhhh n 26.11 1 . 30136.312 1 =； 最大工作变形量：mmhff n 16.60 2 =+=； 最大工作负荷： 122 kfp = ，代入数值，得np15471 2 =； 最小工作变形量：mmhff 9 . 48 01 =+=； 最小工作负荷：nkfp12575 111 =； 要求：np12575 1 =，np15471 2 =，与所求值相近，故符合要求。 第 19 页 3.8.6 压并高度和压并变形 压并高度：mmdnhb3003010 1 = 压并变形量：mmhhf bb 50300350 0 = 综上：所选弹簧为碳素钢丝 c 组，材料直径为 30mm，弹簧中径为 120mm，有 效圈数 18 圈，单根弹簧刚度 257.16mmn。 3.8.7 确定系统固有频率及频率比 弹簧实际总刚度：mmnmmnkks5143200 2 . 514320 1 =， 则固有频率srad m ks g 15 22715 5143200 = 则频率比024. 5 15 36.75 = g j z ，取 z=5。 3.8.8 结构参数的计算 弹簧中径：mmcdd120= 弹簧内径：mmddd90 1 = 弹簧外径：mmddd150 2 =+= 螺旋角：,07 . 6 arctan o d t = 取 o 6= 弹簧展开长度： cos 1 dn l = ，代入数值得 mml7578=。 第 20 页 3.9 圆轴法兰的设计 横撑的材料用无缝钢管，内径尺寸为 55mm，外径尺寸为 100mm，长度为 120mm， 铸造法兰如图 8 所示 图 4.法兰 第 21 页 4 振动筛的日常维护以及故障排除 4.1 振动筛的润滑 直线振动筛利用振动电机激振作为振动源，是物料在筛网上被起，同时向 前作直线运动，物料从给料机均匀地进入筛分机得进料口，通过多层筛网产生 数种规格的筛上物、筛下物、分别从各自的出口排出。具有能耗低、产量高、 结构简单、易维修、全封闭结构，无粉尘逸散，自动排料，更适合于流水线作 业。 传统的振动筛润滑方式为激振器轴承油浴润滑迷宫密封。设备运转 2 年后 均出现轴承座漏油问题，致使轴承缺油冒烟甚至损坏，严重影响了正常的生产。 究其原因，主要是环境粉尘较大造成密封磨损，于是经测绘并结合设计规范重 新制作了密封板。但由于加工精度低，在运转时产生干涉，将间隙增大，则密 封效果差。实践证明，振动筛经过改造后效果比较明显。这不仅确保了生产正 常进行，而且避免了备件大量浪费。 经计算轴承速度系数，选用冷却效果较好的油浴润滑是合理的，但在实际 使用过程中，由于作业环境恶劣，加上备件制作和安装技术有限，不易密封和 维护困难就成其致命弱点，因此，我们对原振动筛轴承润滑方式进行了改造。 具体做法是在原轴承座内端增加一挡油盘，轴承座也密封板形成润滑油腔，实 现脂润滑。为弥补脂润滑冷却不足，我们选用能耐高温的钙钠基润滑脂 4.2 振动筛的检修 振动筛的维护与检修方法：振动筛的维护与检修方法： 振动筛维护和检修的目的是了解振动筛的全面状况，振动筛并以修理和更 换损坏、磨损的零部件的方法恢复筛子的工作能力。振动筛其内容包括日常维 护、定期检修。 1、振动筛日常维护 振动筛日常维护内容包括筛子表面，振动筛特别是筛面紧固情况，振动筛 松动时应及时紧固。振动筛定期清洗筛子表面，振动筛对于漆皮脱落部位应及 时修理、除锈并涂漆，对于裸露的加工表面应涂以工业凡士林以防生锈。 2、振动筛定期检修： 振动筛定期检修包括周检和月检。 第 22 页 (1)振动筛周检：检查激振器、筛面、支承装置等各部螺栓紧固情况，振动 筛当有松动时应加以紧固。检查传动装置的使用状况和连接螺栓的锁紧情况， 振动筛检查三角带张紧程度，必要时适当张紧。振动筛检查筛子时，振动筛须 特别注意查看在飞轮上的不平衡重块固定得是否可靠，如固定不牢，筛子运转 时，振动筛不平衡重块就可能脱离飞轮，导致安全事故。 进口泵 阀门 (2)振动筛月检：检查筛面磨损情况，振动筛如发现明显的局部磨损应采取 必要的措施(如调换位置等)，并重新紧固筛面。振动筛检查整个筛框，振动筛 主要检查主梁和全部横梁焊缝情况，振动筛并仔细检查是否有局部裂纹。检查 筛箱侧板全部螺栓情况，振动筛当发现螺栓与侧板有间隙或松动时，振动筛应 更换新的螺栓。 4.3 振动筛的故障分析以及排除方法 无法启动或振幅小， 1电机损坏 更换电机 2控制线路中的电器元件损坏 更换电器元件 3电压不足 改变电源供给 4筛面物料堆积太多 清理筛面物料 5振动器出现故障 检修振动器 6振动器内润滑脂变稠结块 清洗振动器，添加合适润滑脂 物料流运动异常 1筛箱横向水平没找正 调整支架高度 2支撑弹簧钢度太大或损坏 调整弹簧 3筛面破损 调整筛面 4给料极不平衡 均匀操作，稳定给料 筛分质量不佳 1筛孔堵塞 轻筛机负荷及清理筛面 2入筛物料水分增加 改变筛箱倾角 3筛机给料不均 调节筛机的给料 4筛面上料层过厚 减小筛机的给料 5筛网拉的不紧，传动皮带过松 张紧筛网，拉紧传动皮带 正常工作时筛机旋转减慢，轴承发热 1轴承缺少润滑油 往轴承内注入润滑油 2轴承阻塞 清洗轴承，更换密封圈，检查迷宫密封装置 3轴承注油过量或加入了不合适的油 检查轴承的润滑油 4轴承损坏或安装不良，圆轮上偏心块脱落，偏心块的大小不同，迷宫密封 被卡塞 更换轴承，安装偏心块，调整圆轮上偏心块 第 23 页 其他故障 1轴承损坏 更换轴承 2筛网拉的不紧或筛面固定不牢 拉紧筛网 3轴承固定螺栓松了 拧紧螺栓 4弹簧损坏 更换弹簧 1、振动筛筛面上物料流动异常，一是筛箱刚度不足，存在临界频率，联 接螺栓已振松，甚至到全面振松的程度，即紧固。二是筛箱的横向水平没找准， 从支承脚弹簧的支承座或弹簧本身找毛病，换弹簧或改支座尺寸，还有可能筛 面网破损引起，只要更换筛网即可。如果一直因筛箱刚度不足，横向水平没找 准，会造成横梁断裂，如仍在运转也会使物料流动异常。还有可能是操作不当， 即给料极不平衡也是原因之一。 2、振动筛无法起动或者振幅过小，应检查电气上有无障碍，电动机有无 损坏，或者线路中的元件损坏，是否电压不足，这三方面均无问题，再从机械 上查，振动筛筛面上的物料是否堆积太多，若是，即清除。激振器上联轴节螺 栓有无脱落，润滑脂是否变稠结块，此时可清洗检修激振器，再适当调整偏心 轴加重块或者是副偏心块的位置。 3、圆振动筛噪声过大，可能是轴承损坏、螺栓松动、横梁断裂和弹簧损 坏，除螺栓可拧紧外，其它三种状况均需更换零件。 4、振动筛侧板裂纹，横梁断裂，结构件损坏，出现此种情况不会突然， 是在临界频率下的工作时间太长，例如大量紧固侧板的高强度螺栓松驰，弹簧 严重变形使左右高低相差极多，也有可能偏心块每块重量误差过大，引起结构 件有损坏，墙板裂纹，甚至横梁断裂，更换已损坏的零件，拧紧螺栓之外，修 补墙板裂纹时必须在二头先打两个 6m/m 小孔，以防裂纹延伸，别忘了在补加强 板时，在加强板上打几个出气孔。 5、振动筛筛分质量不佳，原因是操作不当的责任多，可能网孔堵塞、 入筛物料中的细粒增加和水分增加，使筛上料层过厚，给料不均等等。可能筛 网的两边拉得不紧，如果是轴偏心振动的，可能皮带拖动中无力，皮带过松， 等机械问题处理完毕，可以来一段时间的逆向旋转，以提高筛分质量。 6、振动筛旋转变慢，轴承发热，这种情况，说明平时的保养没跟上， 轴承缺润滑脂，如果是新加油脂，则是油脂的质量问题或加得太满，劣质油使 之轴承阻塞迷宫密封卡塞，所以润滑脂的质量相当重要。 第 24 页 5.结论 2011 年 3 月，我开始了我的毕业设计工作，时至今日，设计基本完成。 从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个设计过程难 以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了 帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中， 我拥有了无数难忘的回忆和收获。 刚开始，在与导师的交流讨论中我的题目定了下来，是：振动筛的传动装 置设计。当选题报告，开题报告定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集 工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。我将这一困难告 诉了导师，在导师细心的指导下，终于使