szz1540自定心振动筛

1、本科综合能力训练题目SZZ1540自定心振动筛设计学生姓名学号院（系）机电工程学院专业机械设计制造及其自动化指导教师时间2015年7月30日第 页随着筛分技术的发展，各行部门对筛分要求也有所不同，于是振动筛分机械也应运而生。本文主要介绍振动筛在矿山中的意义以及振动筛的发展现状，并通过本次SZZ1540型自定中心振动筛设计，确定振动筛分原理，振动筛的分类与特点和设计方案的确定；及对物料的运动分析，对振动筛的动力学分析及动力学参数的计算，并进行合理设计振动筛的结构尺寸；激振器的偏心块的结构等设计与计算，包括原始的设计参数，电动机的设计与校核；进行了主要零部件的设计与计算，皮带带轮的设计计算与校核，

2、弹簧的设计计算及结构形式确定，轴的强度计算轴段设计，轴承的寿命设计计算及选型等，同时学会机械产品的标准化、系列化、通用化设计。各式各类的振动筛与自定中心振动筛相比，一般振动筛由于皮带轮随着筛箱一起振动，因此，皮带及电动机因此疲劳，容易损坏，而自定中心振动筛在工作时，皮带轮不随筛箱振动，能自定中心旋转，便能很好的解决这个问题。所以基于自定中心振动筛此原理与优点，对其的进行设计。设计过程中运用理论与实际结合的分析方法，并通过标准的限制进行独立设计，最终通过UG软件辅助设计，实现概念化向可视化的设计，从而设计出单轴SZZ自定中心振动筛。关键词：自定中心，偏心轴，偏心轮，激振器，单轴式TOC o 1-

3、5 h z HYPERLINK l bookmark2 1绪论1 HYPERLINK l bookmark4 2自定心振动筛的原理1 HYPERLINK l bookmark6 2.1筛分的概念1 HYPERLINK l bookmark8 2.2筛分作业的分类2 HYPERLINK l bookmark10 3.设计依据2 HYPERLINK l bookmark12 3.1自定中心振动筛的用途与原理2 HYPERLINK l bookmark14 3.2物料特性：4 HYPERLINK l bookmark16 4自定中心振动筛的参数计算4 HYPERLINK l bookmark18 4

4、.1主要技术参数4 HYPERLINK l bookmark20 4.2工艺参数处理量的校核5 HYPERLINK l bookmark51 4.3运动学参数6 HYPERLINK l bookmark59 4.4动力学参数6 HYPERLINK l bookmark77 4.5电动机的选择8 HYPERLINK l bookmark91 主要零件的设计与计算8 HYPERLINK l bookmark93 5.1偏心轮的设计9 HYPERLINK l bookmark99 5.2轴承的选择10 HYPERLINK l bookmark113 5.3带传动的设计计算11 HYPERLINK l

5、 bookmark185 5.4轴承端盖的设计计算13 HYPERLINK l bookmark187 5.5联轴器的选择13 HYPERLINK l bookmark211 5.6轴的设计计算14 HYPERLINK l bookmark213 5.7轴承座的设计计算14 HYPERLINK l bookmark215 5.8键的选择14 HYPERLINK l bookmark231 5.9弹簧的设计计算15 HYPERLINK l bookmark255 5.10筛框的设计计算17 HYPERLINK l bookmark257 心得体会19 HYPERLINK l bookmark25

6、9 参考文献20致谢21第 页1绪论如今，振动筛分机械已广泛应用于冶金、矿山、煤炭、化工、建筑、粮食等部门，可有效地对松散物料进行筛分、脱水、脱介等处理。与此同时，振动筛分机械也样式百出，综合来看，大致可分为圆振动筛（YA型、YKR型）、直线振动筛（ZKX型）、自定中心振动筛（SZZ型）、椭圆振动筛等种类。早期，振动筛出现在西方发达国家，时代渐进，国内振动筛可谓经历了从无到有，从小到大、从落后到先进的转变，同时完成了从仿制阶段、自行研制阶段、提高阶段的过渡。如今振动筛系列产品也正朝着实现标准化、系列化和通用化的方向发展，同时三化程度也不断提高。历史见证，我国振动筛分机械的发展是迅速的,并为我国

7、经济发展、生产建设做出很大贡献，毋庸置疑，后期振动筛分机械的发展前景必然更加广阔。振动筛分机械是矿山用的最多的设备之一，主要用于煤、矿石的准备筛分、检查筛分以及最终筛分等用，但是振动筛又是维修量比较大的设备。随着设计的逐渐完善，自定中心振动筛能够很好的解决这一问题。因为输入轴在稳定工作时，输入端可以自定中心的转动。自定心振动筛的原理2.1筛分的概念广义的筛分是指将粒子群按粒子的大小、比重、带电性以及磁性等粉体学性质进行分离的方法。一般讲，筛分是利用筛子把粒度范围较宽的物料按粒度分为若干个级别的作业。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

8、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振动。筛分作业是分类加工的重要环节，它广泛地应用于筛选长和选煤厂，对煤炭进行粒度分级、脱水、脱泥、脱介。就煤炭加工而言，筛分技术和分选技术处于同等重要的地位。筛分可以为其他选煤方法创造条件。2.2筛分作业的分类筛分作业一般分以下几类独立分筛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。辅助筛分这种筛分主要用在选

9、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。检查筛分是指矿石经过破碎之后进行的筛分，其目的是保证最终的碎矿产品符合磨矿作业的粒度要求，使不合格的碎矿产品返回破碎作业中，如中、细碎破碎机前的筛分，既起到预先筛分，又起到检查筛分的作用。所以检查筛分可以改善破碎设备的利用情况，相似于分级机和磨矿机构成闭路循环工作，以提高磨矿效率。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。选择筛分如果物料中有用成分在各个粒级的分布差别

10、很大，则可以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。脱水、脱介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，物料含水泥较高时，也用筛分进行脱泥。设计依据3.1自定中心振动筛的用途与原理设计此自定中心振动筛针对经过颚式破碎机后的矿石进行的检查筛分，所以矿石的粒径相对均匀，筛分工况相对理想。然后根据设计任务书，进行设计计算，及自己需要使用振动筛的作用场合。自定中心振动筛振动原理如图:nizziua21Lb-图3-1自定心振动筛工作原理示意图作平面运动的平面图形上存在瞬时速度中心。皮带轮和偏心块通过键与振轴联成一个整体部件，现以

11、这个部件作为研究对象.在这个部件上的任一垂直于轴线的截面或平面都随筛箱作平动运动牵连运动）,同时还以角速度绕偏心轴线作旅转运动（相对运动）。因此这些平面的运动与筛箱不同，是作平面运动。根据平面运动的性质,作平面运动的图形上,每一瞬时都存在唯一的瞬时速度中心，即瞬心。在瞬心位置，绝对速度为零，此时平面图形内所有点的绝对速度就等于绕瞬心旋转的圆周速度,如同刚体绕定轴（此轴通过瞬心，并垂直该平面）转动的情形相同，如果此作平面运动的平面图形的瞬心位置始终保持不变，那么将振动筛的传动胶带轮的几何中心安装于瞬心位置则胶带轮只绕其中心轴作定轴转动,不随筛箱振动，传动胶带就能稳定工作，不会出现反复伸缩现象。显

12、然，为使胶带轮只作定轴转动，不随筛箱振动，必须求出位置始终不变的瞬心。根据理论研究结果可得：A；（31）由此可知：偏心轴的偏心距等于振幅的大小，由此可以设计偏心轴端对的偏心距，为轴端的设计提供了理论依据，并以此设计轴端。与此同时，根据理论研究结果：(32)式中：M为参振质量;A为振幅；9n偏心块个数；zW偏心块重量；kr偏心轮偏心距这个公式为偏心块设计计算提供了理论依据，是偏心块设计计算的方法。依此确定偏心轮的外形尺寸。3.2物料特性：根据资料，查得矿石物料特性的情况表3-1物料特性表名称散重比（）颗粒组成粒度组成（mm）矿石2t/m3破碎石块20-80自定中心振动筛的参数计算4.1主要技术参

13、数表4-1主要技术参数表型号筛面规格筛面生产能力振幅工作转速电机(mm2)倾角(m3/h)(mm)(RPM)功率SZZ15401500 x400020C70-22788107.5KW根据振动筛的主要技术参数及物料特性可选定筛孔尺寸为：40mm4.2工艺参数处理量的校核矿石的筛分Q(41)Q二FqKLJNOEt/hxicuxkshf式中：F筛面有效面积，m2q单位筛分面积的平均容积处理量，m3/（hm2）丫材料的松散密度，t/m3修正系数K、L、J、N、O、Exicuxkshf计算及查表得：F=1.5x4.6=6m2q=38.0m3/（力严2），根据筛面尺寸为40mm查表选定KX1=0,6，即选

14、定给料中粒度小于筛孔尺寸一半的颗粒含量占20%Lcu=1,09，即选定给料中最过大颗粒（大于筛孔）含量占40%J=1.3x，筛分效率为80%，即为破碎干料N=1.00、O=1.00、E=1.00kshf代入数据得:Q=FqKLJNOExicuxkshf=6x38x2x0.6x1.09x1.3x1.0 x1.0 x1.0二388%即处理量校核满足要求。4.3运动学参数4.3.1振动强度KK=A2sg(4-2)预选的振动强度K，一般在的3口8范围内，选择K=6。实际振动强度Ks的校核o=2兀n/60,rad/sAo28x10-3x(2兀x810/60)2K=5.87sKsg9.8符合条件(K的范围

15、为3口8，取值为K=6)4.3.2抛射强度Kv预选抛射强度Kv与振动筛的用途有关，此振动筛一般取Kv=3.0口5.04.3.3筛面倾角：J=20O4.3.4筛箱振幅：A=8mm4.4动力学参数4.4.1参振质量M(43)M=M+M+M+M+M+Mkg123456式中：M筛箱质量，kg1M振动器质量，kg2M支撑装置的上弹簧座总质量，kg3M联轴器及其罩的质量，kg4M物料质量，kg5M二fBbHi5wf物料结合系数，取0.2wL筛面的长度，mSHi各层筛面上料层平均厚度的总和，mM其它参振质量，kg6另外：M=（0.7口0.9）性。Mo振动筛总机重量，kg，Mo=2070kg，设计此机为坐式取

16、M=0.7=1450kg4.4.2弹簧刚度K(44)K系统中弹簧的总刚度，N/m系统的固有频率，rad/sgM参振质量，kg3=o=-x(2兀n/60)=-x(2兀x810/60)=16.96rad/sg5j55得：K=32M=16.962x1450=417.3kN/mg4.4.3块偏心振动器的偏心块质量和回转半径关系(45)MA=nwrzkM参振质量，kgA振幅，mW单个偏心块的质量，kgkr偏心块的回转半径，m可得:MAwr=knz1450 x8x10-34二2.9kgm4.5电动机的选择已知工作转速n=810r/min选定型号：Y132M-4表4-2y132m-4电机信息表型号额定功率/

17、kW转速/(r/min)堵矩/额矩重量/kgY132M47.514402.268起动转矩的校核:(46)式中:M:静转矩,M=9.8nwr=9.8x4x2.9=109.7N-mjjzkTOC o 1-5 h zp75T:额定转矩，T=9550=9550 x=49.74N-m HYPERLINK l bookmark85 额额n1440 HYPERLINK l bookmark89 M:电动机的静启动转矩，M=2.2xT=2.2x49.74=109.5N-mqq额M稍小于M,亦可满足使用要求qj主要零件的设计与计算5.1偏心轮的设计根据设计计算，由振动筛设计任务的影响，所以设计四个偏心块，以平衡

18、需要的激振力，设计结果为半圆扇形的偏心块，相较于圆形偏心块可产生更强的偏心能力，并且偏心块位于筛框两侧。有助于减缓中间长段轴的受弯矩力情况，结构如图所示，大半径为200mm，小半径80mm孔直径60mm,轮厚度74.5mm。r=80mm，R=250mm,0=1800冗3600冗360-802)=14405mm22R3-r3.0sm2=90.76mm材料为铸铁，密度7-8x103kg-m3MA=nWrzkM参振质量，kgA振幅，mW单个偏心块的质量，kg七偏心块的回转半径，m代入数据，得h=745mm5.2轴承的选择初步设计轴为三段轴，偏心块处于箱体内外两侧防止，故轴承只受径向载荷，且两段轴受力

19、几乎相同，输入端的仅受到很小的不平衡力。所以计算设计输入端的轴承，对称布置即可。根据材料力学作图方法，受力、弯矩、扭矩图如下。F=wr2ikjR=R=FABlF=1450 x8/2x(2兀x810/60匕=41.73kNl轴承的额定动载荷为：C=fffP(51)hdmffnt式中：C轴承额定动载荷，NP当量动载荷P=R,Nhdmnft在轴承手册的有关表中选取,h一2.46丿d一1.81丿n一0.384=1代入数据得：C=2.46x8xlx41730=481kN0.384x1根据振动器的工作特点，选取调心滚子轴承22316CC.5.3带传动的设计计算根据已选择电动机型号：Y132M-4，可查得其

20、额定转速为:功率：P=7.5KW。通过查表计算可得：传动比：i二入=1440810=1.778岀查机械设计手册，取最小带轮直径:仃112mm则大带轮直径：/=气1=112X1.778=199.8mm采用普通v带传动，传动效率二0.951）确定计算功率Pca查表，结合工作情况取工况系数：kA=1.3，贝V：p=1.3x7.5=9.75kWca2）选择普通v型带，查设计手册选用A型带3）验算带速兀dn兀x112x1440,v=o-1=8.44m/s60 x100060 x1000因为5m/sv30m/s，故带速合适。1440r/min。(52)(53)(54)(55)4）确定窄V带中心距a与基准带

21、长Lda.根据式8-20初定中心距:a=400mmob.由式8-22计算所需基准带长度兀(dd)2=2a+(d+d)+d2di-(5-6)02d1d24aa0=2x400+-x(112+200)+(200112)2=1295mm24x400查表8-2标准带长L=1250mmc.按照(8-23)计算实际中心距：L-Laa+ddo02(400+-1295+1250)2420.8mm4）验算带轮包角180。一(d-d)57.3。d2d1180。一(200-112)x57.3。420（5-7）=168。120。故包角合格5）计算带数目a.单根V带额定功率pr由dd1=112mm,n1=1440r/mi

22、n,i=1.6以及带型号查表得：p）=3.74kw,Ap0.15kW0(5-7)(5-8)查表得：ka=0.98；Ki=0.96p(p+Ap)kk(3.74+0.15)x0.98x0.963.66kWTOC o 1-5 h zr0alb.计算带根数 HYPERLINK l bookmark207 p9.7527Z0=2./p3.66r故取3根带c.计算单根V带拉力由表（8-3）得A型带单位长度质量q=0.105kg/m(2.5-K)PF=500/ca+qv20kzva(5-9)=500 x(2.5-0.98)x9.75+o.io5x8.442=306.1N0.98x3x8.44查机械设计手册，

23、确定带轮宽度B=78mm，采用孔板式结构。6)计算压轴力a(168)F=2zFsin=2x3x306.1xsin=1826Np02I2丿(5-10)故带轮的设计结果为:选窄V带SPA型小带轮公称尺寸：d=112mmd1大带轮公称尺寸：d=200mmd2中心距：a=420mm窄V带的基准长度：L=1250mmd带根数：z=3根5.4轴承端盖的设计计算端盖的设计计算，可完全参看标准。不得随以设计，同时得根据配合关系,得出各处的计算值，即为最后设计值。这里不再赘述5.5联轴器的选择联轴器的计算转矩TcPT=KT=9550 xKxKxKxKcnwzt(5-11)K工况系数，K=1.7K动力机系数，K=

24、1TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark233 WW式中KK二1,K二1fTzzt75T=9550 xx1.7xlxlx1=88.43N-m代入数据得，c810由机械设计手册初步选取UL型轮胎式联轴器UL5和WSD型十字万向联轴器WSD6。当偏心块的质心处于正上方与轴垂直时，此时匚最大，即为向心力和重力之和。F=R=R=41730NLAB弯矩：M=FxL=41730 x60/1000=2504Nm弓方矩：maxLP75T=9550=9550=88Nm电动机传动的扭矩为：N810查表选择联轴器即可。5.6轴的设计计算最小轴端的计算，属于传统方式，并且真实值远远大于其

25、值，故不赘述。5.7轴承座的设计计算轴承座的设计计算过程并无标准要求，满足设计需要即可，可根据轴承端盖及侧板厚度确定即可。5.8键的选择表5-1键选规格表名称类型blth偏心块键A1856711联轴器键A104058带轮键A125058p轴上各键传递的力矩为：T=9550=9550*7.5/810=8843Nm4000T(5-12)G=校核公式：phid键的实际工作长度L二1-b带入参数对带轮：L=50-12=38mm4000 x88.43G=8x38x44=26MPaGp(5-13)同理偏心轮键：Gp=141MPaGp联轴器轮键：Gp=388MPaGp综上所述，所有键强度满足要求。5.9弹簧

26、的设计计算选用圆柱形橡胶弹簧wZ=j=370wg式中Z0频率比，小型筛取小值，大型筛取大值，故取式中Kd单个弹簧的刚度,K弹簧的总刚度，仔m;nt支撑弹簧的个数。J=（46）Anh弹簧的最大变形量，m;取口h=5A=002mh0.150.20-D二0.51.0HH00式中H0弹簧的自由高度，m;D弹簧的外径，m;根据上式，取H0=014m，取D=015m;受压面积与自由面积之比;d弹簧的内孔直径，m；取d=50mm;代入数据得0.15-0.034x0.12二0.125Kx=12(1+1.6502)Ed=1.2式中Kx外形系数;-动弹性模量,静弹性模量，/m2。静弹性模量与邵氏硬度的关系式为:=

27、3.57x105e0.033hs=1.74x106式中hs橡胶弹簧的邵氏硬度，通常取4550；故取48EKFK=dx=4.47x105dH0h式中F弹簧的受压面积，m2hKo=_d=488.12kP强度应满足：jFa式中j橡胶的压缩应力，kPa；橡胶的许用压缩应力,oj=980kPao5.10筛框的设计计算横梁与其附件构成一体，按频率f和振幅A振动，因此其受力由动载和静载组成。为计算方便，将附件重量均匀地分配给各梁，然后将动载的最大值和静载合成作为外载均布在横梁上，即将横梁简化为受均布荷载的简支梁，作静态计算，其几何分布及弯矩图如下；W1-梁及其附件的重力，N;Smax梁的最大惯性力,N；Sm

28、ax=WAj，l梁的长度，m.d=70mm取Wi=90kg,代入数据得结论：横梁截面尺寸为：D=80mm,6心得体会综合能力训练已经接近尾声，三周的学习，我学习了很多，自己知识的存在很多漏洞，看到了自己的实践经验的不足，理论联系实际的能力还需要提高。这次课程设计任务下来以后，我一直冥思苦想，我知道最主要的是要先找出一个方案，然后理清思绪，知道总的方向才会得心应手。我们以前从没有搞过这样的课程设计，我也知道这次的课程设计真的很难的，但到今天终于还是完成了。在课程设计中，我遇到了很多问题，有些呢在老师后来的辅导课中得到了解决，有的就自己查阅的相关资料、书籍。整个过程，标准的选用是相当的重要，所以为我日后