2YAH1548型圆振动筛设计

1、1 绪论从井下或露天采矿开采出来的或经过破碎的物料， 是以各种大小不同的颗粒混合在 一起的。在选矿厂、选煤厂和其它的工业部门中，物料在使用或进一步处理前，常常需 要分成粒度相近的几种级别。物料通过筛面的过孔分级称为筛分。筛分所用的机械称为 筛分机械。在选矿厂和选煤厂中应用的筛分机械有很多种结构型式，如固定格筛、弧形筛、旋 流筛，滚轴筛，简筛、摇动筛，惯性振动筛和共振筛等。目前，由于惯性振动筛具有构 造简单、生产能力大，筛分效率高等优点，因而在选矿厂、选煤厂及其它工业部门中已 被广泛用于分级，脱水，脱介和脱泥作业。共振筛在生产实践中也取得较好的效果，但 因具有较大的冲击裁荷，故其机件 （如横梁与

2、侧板 ） 容易损坏。须进一步研究和改进。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。2 振动筛的工作原理及结构组成2.1 圆振动筛的工作原理具有圆形轨迹的惯性振动筛为圆振动筛，简称圆振筛。这种惯性振动筛又称单轴振 动筛，其支承方式有悬挂支承与座式支承两种， 悬挂支承，筛面固定于筛箱上 ，筛箱 由 弹簧悬挂或支承，主轴的轴承安装在筛箱上， 主轴由带轮带动而高速旋转。由于主轴 是偏心轴，产生离心惯性力，使可以自由振动的筛箱产生近似圆形轨迹的振动YA 型圆振动筛和一般圆振动筛很类似， 筛箱的结构一般采用环槽铆钉连接。 振动器 为轴偏心式振动器，用稀

3、油润滑，采用大游隙轴承。振动器的回转运动，由电动机通过 一堆带轮，由 V 带把运动传递给振动器。2.2 振动筛基本结构本次设计 2YA1548 型圆振动筛是由激振器、 筛箱、隔振装置、传动装置等部分组成。2.2.1 筛箱筛箱由筛框、筛面及其压紧装置组成。1筛面：为适应大块大密度的物料的筛分与煤矸石脱介的需要，振动筛的筛面需 要有较大的承载能力，耐磨和耐冲击性能。为减少噪声，提高耐磨性设计中采用成型橡 胶条，用螺栓固定在筛面拖架上。上层筛面采用带筐架的不锈钢筛面，下层筛面采用编 织筛网。其紧固方式是沿筛箱两侧板处采用压木、木契压紧。中间各块筛板之间则用螺 栓经压板压紧。2筛框：筛框由侧板、横梁等

4、部分组成。侧板采用厚度为6 16mm 的 A5 或 20号钢板制成。衡量常用圆形钢管、槽钢、方形钢管或工字钢制造。筛框必须要由足够的 刚性。筛框各部件的联接方式有铆接、焊接和高强度螺栓联接三种、2.2.2 激振器圆振动筛采用单轴振动器，由纯振动式振动器、轴偏心式振动器和皮带轮偏心式自 定中心振动器。2.2.3 支承装置和隔振装置 支承装置主要是支承筛箱的弹性元件，有吊式和座式两种。振动筛的隔振装置常用的有 螺旋弹簧、板弹簧和橡胶弹簧。2.2.4 传动装置 振动筛通常采用三角皮带传动装置，它机构简单，可以任意选择振动器的转数。3. 振动筛参数计算3.1 运动学参数的确定由文献 1 选取和计算振动

5、筛运动学：参数振动机械的工作平面通常完成以下各种振动： 简谐直线振动、 非简谐直线振动、 圆周振动和椭圆振动等。依赖上述各种振动，使物料沿工作面移动。当振动机械采用不 同的运动学参数（振幅、频率、振动角和倾角）时，便可使物料在工作面上出现下列不 同形式的运动：相对运动、正向滑动、反向滑动和抛掷运动。1. 抛掷指数 K V在一般的情况下，根据筛子的用途选取，圆振动筛一般取Kv =35,直线振动筛宜取Kv =2.54;。难筛物料取大值，易筛物料取小值。筛孔小时取大值，筛孔大是取 小值。本次设计圆振动筛,选取 KV 4。2. 振动强度 K振动强度K的选择。主要受材料强度及其构件刚度等的限制，目前的机

6、械水平K值一般在 38的范围内，振动筛则多取 36。本次设计选择 K=4。3. 筛面倾角对于单轴振动筛的倾角为： 作预先分级用150 200作最终分级用12.50 17.50对于圆振动筛一般取 150 250，振幅大时取小值，振幅小时取大值。 本次设计采用的圆振动筛取 200 。4. 筛箱的振幅 A筛箱振幅A ;是设计筛子的重要参数，其值必须适宜，以保证物料充分分层，减少本次设堵塞，以利透筛。通常取 A=36mm其中筛孔大者取大值，筛孔小者取小值。计选取A=5mm5.筛子的振动频率n ：按照v A n和所确定的A值可以求解出频率值。9000006.振动强度校核:在本设计中KS900000 v

7、Cos5实际振动强度A n29 105900000 4 COS2°0 845rpmK按照下式计算:84529 1053.77 K ,所以符合振动强度要求。(5-1)(5-2)KS=3.77筛子的实际强度：即筛子的频率和振幅分别为:K ；A=5 mm ； n=845 rpm ； Kv=4。7.物料的运动速度圆振动筛的物料运动速度计算：(5-3)AnV K0(1 Kv ta n )m/s30式中：取修正系数K00.1。5 845V 0.1(14 tan 20 ) =0.033m/s303.2振动筛工艺参数的确定由文献2选取设计振动筛工艺参数：1.振动筛的工艺参数包括筛面的长度和宽度、筛分

8、效率。筛面的长度和宽度由公式：Q Fq式中：Q处理量，Q=375t/hF 筛面的工作面积q单位时间处理量，q=50t/h m2可得出 F=7.5m2,选取筛面长度 L=4.8m,所以 B=F/L=7.5/4.8=1.56m2.筛分效率在筛分作业中，筛分效率是衡量筛分过程的质量指标。筛什效率是指筛下产物重量与原料中筛下级别(筛下级别是指原料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料 )重量的比值。筛(5-6)分效率一般以百分数表示。筛分效率可按下式计算：100( a )E(5-4)a(100)式中 a原料中筛下产物含量的百分数； 筛上产物中筛下级别含量的百分数；将原科和筛上产物进行精确的筛分，根据筛分结果即可

9、算出筛下级别含量a及。筛分所用筛面的筛孔尺寸和形状，应与测定筛分效率所用的筛子相同。筛分机械的筛分效率与物料的粒度特性、物科的湿度、筛孔形状、筛面倾角、筛面长度、筛面的运动特性及生产率等因素有关。不同用途的筛分机械对筛分效率有不同的要求。表5.12YA1548型圆振动筛的运动学参数和工艺参数名称数值名称数值筛面长度4.8m筛面宽度1.56m振动强度4抛射强度4筛面倾角020振动方向角筛箱振幅5mm筛子频率845rmp处理量50t/h物料运动速度20.033m/s3.3动力学参数振动器偏心质量及偏心距的确定：由文献3 工作时，弹簧刚度小，故振幅计算式中 K值可以略(5-5)对于单轴振动筛：(M

10、m)A mr式中M振动机体质量，M=883.48kgm 偏心块质量，A筛箱振幅，A=5mmr 偏心距，r=24mm负号表示M与m重心在振动中心的两个不同方向上。由式(3-13)得,m=MAA r= 883.48 55 24=91kg3.4电动机的选择3.4.1电动机功率计算N和克惯性振动筛的功率消耗主要是由振动器为克服筛子的运动阻力而消耗的功率电机的功率为：M m An3 CA fd 十匸N千瓦177500C 0.25 .式中：C 阻力系数，一般C 0.2 0.3,抛掷指数较小时,d 轴承内圈直径，d 0.1mn 转动轴转数，n 845rmp0.95。f 滚动轴承的摩擦系数，0.001 0.0

11、03。这里对于滚子轴承选取0.002。662091 0.005 8453 0.25 0.005 0.002 0.1N177500 0.95=14.7KW由上式可求N=14.7KW3.4.2选择电机由文献17，选择传动电机型号为丫160L 4型，其额定功率为15KW ,n 1460 rmp3.4.3电机的启动条件的校核惯性振动筛起动时，电动机需克服偏心质量的静力矩和摩擦力矩，起动后由于惯性 作用，功率消耗较少，因而需选用高起动转矩的电动机。因此，按公式计算的功率，必 须按起动条件校核：M r M 0 M h Mh(5-7)式中:Mr电机的其动转矩；M h 电机的额定转矩；M。振动筛偏心重量的静力

12、矩与轴承的摩擦静力矩之和M H =9550 =9550=98.1 N mn电1460(5-8)式中:M r = M H ii速比(5-9)传动效率，起动力矩系数 取=2.1(5-10).n 电 1460i =1.73n 845因此有橙"="73 2-1=3-63(5-11)MoMoi(5-12)式中M o'为偏心质量的静力矩与轴承的摩擦力矩之和M o' = M f总 + M j(5-13)式中M f总为振动器上轴承的摩擦力矩(5-14)(5-15)M f总=2Mrd3.14 845、20.11 M f = fFo=0.002 91 0.058 ()=2.27

13、N m4304式中F0 mr 2(5-16)将M f值带入公式(3.20)得 M f总=2 2.27=4.54 N mM j为静力矩M j mrg =91 0.024 9.8=51.72 N-m(5-17)将 M f总与 Mj 值带入公式(3.19)得 M°'=4.54+51.72=56.26 N-m 将 M 0'值带入公式(3.18)得 M 0 =56.26=34.23N m1.73 0.950mH0丄3 =0.34998.1誥,电机起动校核合格。(6-1)(6-2)Mh由于也 =3.63,所以满足Mh4主要零件的设计与计算4.1轴承的选择与计算4.1.1轴承的选择

14、根据振动筛的工作特点，应选用大游隙单列向心圆柱滚子轴承。按照基本额定动载荷来选取轴承C卫Pfn式中：C基本额定动载荷来P当量动载荷22845 2P mr 2=91 0.024 ()2 =17.1KN60fL 寿命系数，fL=2.32.8本次设计选取fL=2.5转速系数,(竺)10=0.38 n(6-3)将数据带入公式(4.1)得C=-2.5 17.1=125.74KN0.38查文献17，选GB29784,轴承型号3G3622，内径110mm,外径245mm。4.1.2轴承的寿命计算轴承的寿命公式为：匚。=岸)(6-4)式中：L10的单位为106r为指数。对于球轴承，=3；对于滚子轴承，=10/

15、3。计算时，用小时数表示寿命比较方便。这时可将公式(4.1)改写。则以小时数表示的轴承寿命为:Lh = 10-()60n P(6-5)式中：C 基本额定动载荷 C=125.74KNn轴承转数P当量动负荷选取额定寿命为6000h。 将已知数据代入公式(4.2)得：610(12574)10/3=15249h>6000h 满足使用要求。60 84517.1因此设计中选用轴承的使用寿命为15249小时。4.2皮带的设计4.2.1选取皮带的型号带的设计功率 PdKAP= 1.3 15 =19.5KW(6-6)式中：Ka 工况系数，查11,22-18表22.1 9得Ka=1.3P 传递的额定功率，P

16、=15KW根据Pd =19.5KW 小轮转数n 1=1460rmp,查文献16,22-17 图22.1 1,选B型皮带 4.2.2传动比n皿=1.73845(6-7)423带轮的基准直径1 选择小带轮的基准直径dd1 :查文献16,22-31 表22.1 14和22-17图22.1 1 选取 dd1=224mm2. 选择大轮的基准直径 dd2:dd2 = idd1 =1.73224=388mm查11,22-31表 22.1 14 取 dd2=400mm4.2.4带速带速常在V =525m/s之间选取V=60 10003.14 224 146060 1000=17.12m/s(6-8)4.2.5

17、确定中心距和带的基准长度1. 初定中心距 按 0.7( dd1+dd2)0 2(dd1+dd2)选取,因此有 436.80 1280,选 0=600mm2. 带的基准长度Ld2 所需基准长度Ld0=2 。+ (dd1+dd2)+虫 妆-24 0带入数据得Ld0=1985.1查文献16,22-13 表22.1 6选取基准长度Ld =2000mm3. 实际中心距(6-9)(6-10)0 + H =600+2000 1985.1 =607.45mm2安装时所需最小中心距：min =0.015Ld =607.45-0.015 2000=577.45mm张紧或补偿伸长所需最大中心距：max0.03 Ld

18、 =607.45+0.03 2000=667.45mm(6-11)4. 小带轮包角157.3° =163.40°1=180。dd2 dd1 57.3 0=1800 迴 224607.455. 单根带的基本额定功率R根据 dd1=224mm,n=1460rmp,查文献16,22-25 表 22.1 13f 得 R=7.47KW考虑传动比的影响，额定功率的增量R由机械设计手册第三卷,22-25表22.1 13f查得 R=1.14KW19.56. 带的根数ZZ = P=2.4 根(RR)K Kl (7.47 1.14) 0.96 0.98取3根式中：K 小带轮包角修正系数，查文献

19、16,22-18 表22.1 10K =0.96Kl 带长修正系数，查机械设计手册第三卷,22-19表22.1 11心-0.987.单根带的预紧力Fo2 5 pF°=500(1)亠+ mV2K ZV式中m为带每米长的质量,查文献16,22-19表22.112查得m=0.17kg/m2 519 5F0 =500(1)+0.17 (17.12)2=354.36N0.963 17.12带的设计参数如表6.1所示。表6.1带的设计参数皮带型号B型带轮轴间距607.45mm最大轴间距577.45mm最小轴间距667.45mm带的根数3根预紧力354.36N小带轮直径224mm大带轮直径400m

20、m4.3轴的设计4.3.1轴的设计特点轴是组成机械的一个重要零件。它支承着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通 过轴承和机架联接。所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动。所以，在轴的设计中，不 能只考虑轴本身，还必须和轴系零、部件的整个结构密切联系起来。轴设计的特点是：在轴系零、部件的具体结构未确定之前，轴上力的作用和支点间 的跨距无法精确确定，故弯矩大小和分布情况不能求出，因此在轴的设计中，必须把轴 的强度计算和轴系零、部件结构设计交错进行，边画图、边计算、边修改。设计轴时应考虑多方面因素和要求， 其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度 对于高速轴还应考虑振动稳定性问题。4.3.2轴的常用材料

21、轴的材料种类很多，设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实 现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。轴的常用材料是35、45、50、优质碳素钢，最常用的是 45钢。对于受载较小或不太重要的轴，也可用A3、A5等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受的限制,以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢 本次设计选用45优质碳素钢。4.3.3轴的强度验算由文献1417对轴进行校核：由图6.1并结合振动筛的工作特点对轴进行受力分析，其受力分析如图所示Pr=150kw, n=1460r/min。求偏心轴的转速n,，带传动的传动效率0.96。P1=Pr 150

22、 0.9614.4 kwnn1=-i式中i 带的传动比，i=400/224=1.786所以 n 1 = -=1460/1.786=817.47r/miniPi14 4=95509550168.2N ?Mn1817.47T_2 168.2d10.093737.8N由水平方向得：FtY=FNH1 +F NH2 FtX=0112 FtY 1058 FNH2=0解得：Fnh1=3965.4N F nh2 =-277.6N由垂直方向得：Fv=mg=291.825 10 2918.25NFV=Fnm FNV2Fnv1 754 Fnv2754解得：Fnw Fnv2 1459.1NC是该轴的危险截面。从偏心轴

23、结构图以及弯矩图中可以看出偏心轴的中间表面图6.1现将截面C处的MhMV及M列于下表6.2表6.2载荷水平面H垂直面V支反力Fnh1=3965.4NF NV1Fnv21459.1NFnh2=-277.6N弯矩MM H =209.32N?MV =1108.18N?MM总弯矩M= .( M H2+ M v 2)=119.86 N?MT168.2 N ?M按弯扭合成应力校核轴的强度：校核最危险截面C:ca Ml (2T )2 W取 0.6ca,Mi2 (2T )2/W = .119.862 (0.6 168.2)2 /0.1 1753 0.3MPa所以 ca 1 60MPa故轴的强度满足要求。4.4

24、支承弹簧设计验算1、弹簧刚度计算由文献我们知道，选取弹簧刚度时，不仅要考虑使弹簧传给基础的动负荷不使建 筑物产生有害振动，而且还要必须考虑弹簧应该有足够的支承能力。弹簧刚度一般是通 过强迫振动频率 与自振频率p的比值来控制。通常吊式振动筛取频率比 45由此，对于单轴振动筛弹簧刚度计算公式：z 56，对于座式z 一ppK (M m) 2(Mm)(；)2(6-13)取z 5，再有n=845次/分,2 n6088.5次/分所以:K (662091) (88)22102489.2 N/m52、计算弹簧钢丝直径根据弹簧所受载荷特性要求，选取60Si2Mn钢丝。许用应力p根据文献 其中的表16-2按I类载

25、荷选取480Mpa.查得切变模量G 80 103Mpa由文献19，查得3、1200MPa。初步选取旋绕比c 8。6620 9.8F28109.5 N曲度系数,4c 1 k4c 4遊 1.18cd 1.61.68109.5 1.18 848012.63 mm根据文献计算弹簧中径中表16-5，选取d=16mmD=c d=16 8=128mm按文献 中表16-5，取系列值D=130mm4、计算弹簧圈数和节距f。0，f2 7A 707 570105 mm根据文献得6:GD（f2 f。）48F2c4.11 圈80000 130 10548 8109.5 8根据文献表16-5，取n=5圈，由表25-11得

26、弹簧的总圈数为:2 527圈由文献 表16-4得弹簧的节距：P5、求解弹簧的间距和螺旋角 由文献弹簧的间距：0.28D0.2813036.4 mm由文献弹簧螺旋角：P d36.41620.4mmarcta nD36.4arcta n5.11306、弹簧验算1）弹簧疲劳强度验算max8KD8KDmin7TdFi可得:max8KD 厂 8 1.18 1302 =1638109.5773MPa8KDmin3-d38 1"8 130 5504.95163525MPa由文献，式（16-13）可知:疲劳强度安全系数计算值及强度条件可按下式计算:00.75 minSfmax式中：0按上式可得:弹簧

27、材料的脉动循环剪切疲劳极限Sf 弹簧疲劳强度的设计安全系数，取Sf=1.3-1.700.75 min 4800.75 525Seamax7731.32 Sf =1.3所以此弹簧满足疲劳强度的要求。2）弹簧静应力强度验算静应力强度安全系数计算值及强度条件为:SSeaSsmax式中s弹簧材料的剪切屈服极限， Ss 静应力强度的设计安全系数,0.70.71200 840MPa所以得:SscamaxSs =131.78401.32773Ss=1.3由文献6,图16-9，选取0 200MPa所以有：F1d 016200 5504.95N8kD8 1.18 130由弹簧材料内部产生的最大最小循环切应力:所

28、以弹簧满足静应力强度。所以此弹簧满足要求。5振动筛的安装维护及润滑5.1振动筛的安装及调试5.1.1 安装前的准备振动筛在安装前，必须进行认真检查。由于制造的成品库存堆放时间较长，如轴承 生锈、密封件老化或搬运过程中损坏等，遇到这些问题时需要更换新零件。如激振器， 出厂前为防锈，注入了防锈油，正式投入运行前应更换成润滑油。安装前应该认真阅读 说明书，做好充分准备。5.1.2 安装 安装支撑或吊挂装置。安装时，要将基础找平，然后按照支撑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。 将筛箱连接在支撑或吊挂装置上。装好后，按规定倾角进行调整

29、。对于吊挂式的筛子， 应当时进行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，水平校正后，再调整筛箱纵向倾角。隔振弹簧的受力应该均匀，其受力情况 可以通过测量弹簧的压缩量进行判断。给料端两组弹簧的压缩量必须一样，排料端两组 弹簧也应该如此。 排料端和给料端的弹簧压缩量可以有所差别。 安装电动机及三角胶带。 安装时，电动机的基础应该找平，电动机的水平需要校正，两胶带轮对应槽沟的中心线 当重合，三角带的拉力要求合适。按要求安装并固定筛面。检查筛子各连接部件 （ 如筛 板子、激振器等 ） 的固定情况，筛网应均匀张紧，以防止产生局部振动。检查传动部分 的润滑情况，电动机

30、及控制箱的接线是否正确，并用手转动传动部分，查看运转是否正 常。检查筛子的如料、出料溜槽及筛下漏斗在工作时有无碰撞现象。5.1.3 试运转筛分机安装完毕 ,应该进行空车试运转，初步检查安装质量 , 并进行必要的调整。 筛子空车试运转时间不得小于8h。在此时间内，观察筛子是否启动平稳迅速，振动和运 行是否稳定，无特殊噪音，通过振幅牌观察其振幅是否符合要求。筛子运转时，筛箱振 动不应该产生横摆。如出现横摆，其原因可能是两侧弹簧高差过大、吊挂钢丝绳的拉力 不均、转动轴不水平或三角带过紧，应进行相应的调整。开车 4h 内，轴承温度溅增， 然后保持稳定。最高温度不超过 75°C，温升不能超过4

31、0°C。如果开车后有异常噪音或 轴承温度急剧升高，应立即停机，检查轴是否转动灵活及润滑是否良好等，待排除故障 后再启动。开车 24h 后停机检查各连接部件是否松动，如果有松动，待紧固后再开车。 试车 8h 后无故障，才可对安装工程验收。5.2 操作要点操作人员在工作前应阅读值班记录， 并进行设备的总检查。 检查三角带的张紧程度、 振动器中的油位情况，检查筛面张紧情况、各部螺栓紧固情况和筛面破损情况。筛子启 动应遵循工艺系统顺序。 在筛子工作运转时， 要用视、听觉检查激振器和筛箱工作情况。 停车后应用手接触轴承盖附近 , 检查轴承温升。筛子停车应符合工艺系统顺序。除特殊 要求外，严禁带

32、料停车后继续向筛子给料。交接班时应把当班筛子技术情况和发现的故 障记入值班记录。记录中应注明零部件的损伤类别及激振器加、换油日期。筛子是高速 运动的设备，筛子运转时操作巡视人员要保持一定的安全距离，以防发生人身事故。5.3 维护与检修 振动筛维护和检修的目的是了解筛子的全面情况，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。其内容包括日常维护、定期检查和修理。1. 日常维护 日常维护内容包括筛子表面，特别是筛面紧固情况，松动时应及时紧固。定期清洗 筛子表面，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. 定期检查(1) 周检：检查激振器、筛面、支撑装置等各部螺栓紧固情况，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，检查三角带张紧程度，必要时 适当张紧。检查筛子时，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 ,不平衡重块就可能脱离飞轮，导致安全事故。(2) 月检: 检查筛面磨损情况，如发现明显的局部磨损应采取必要的措施(如调换位置并重新紧固筛面。检查整个筛框，主要检查主梁和全部横梁焊缝情况，并仔细检查是否有 局部裂缝。检查筛箱侧板全部螺栓情况，当发现螺栓与侧扳有间隙或松动时，应更换新 的螺栓。3. 修理 对筛子进行定期检查时所发现的问题，应进行修