毕业设计(论文)-振动分选机的总体设计

PAGE提供全套毕业论文，各专业都有河北农业大学本科毕业设计题目：振动分选机总体设计学院：机电工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化学号：2010214010204学生姓名：指导教师姓名：指导教师职称：教授二O一四年五月二十七日PAGEPAGE3核桃振动式分选机总体设计摘要我国的振动分选机在运行和维修方面中存在着大量的问题。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分选机的使用寿命,严重影响了生产。本文针对这些问题特设计了直线振动分选机，这类振动分选机可以很好的解决此类问题，该系列振动分选机是工矿企业普遍应用的筛分机械，用作物料的筛分、分级、洗涤、脱介、脱水之用。根据的是自同步原理，采用的是双电机直接驱动，代替强制同步式的齿轮传动，振动轨迹为直线。克服了以往振动分选机由于单电机拖动，齿轮强迫传动引起的齿轮润滑，封闭问题，从而提高了整个振动分选机的使用寿命。设计分析论述了设计方案，包括振动分选机的分类与特点，对物料的运动分析，对振动分选机的动力学分析及动力学参数计算，包括原始的设计参数，电机的设计与校核；进行了主要零部件的设计与计算，弹簧的设计计算等。关键词：直线振动分选机,块偏心式,弹簧,电动机AbstractChinasincereformandopening,vibratingscreenindustryhaveseensignificantdevelopment.Inparticular,the21stcentury,existsinallwalksoflifeintheshaker.However,vibratingscreencareerstartedlateinChina,rapiddevelopment,therefore,inthevibratingscreenoperationandmaintenance,therearemanyproblems.Theseproblemshighlighttheperformanceofthesieveboxoffbeam,crackhelp,diluteoillubricationintheboxvibratoroilspills,fightgearteeth,bearingtemperaturerisetoohigh,noise,etc,andaccompaniedwithajumpdrivewithabeltandotherfaults.Theseproblemsdirectlyaffectthelifeofashaker,hasseriouslyaffectedproduction.ZKB3660linearvibratingscreencansolvesuchproblems,theseriesofvibratingscreeniswidelyusedinscreeningindustrialandminingmachinery,usedasthematerialofthescreening,grading,washing,usingthetwo-motordirectdrive,insteadofmandatorysynchronousgeardrive,vibrationtrackastraightline.Overcomeinthepastasasingleshakermotordrag,causedbythegeardrivegearforcedlubrication,closedquestions,therebyincreasingthelifeoftheshaker.DesignandAnalysisdiscussesthedesign,includingtheclassificationandcharacteristicsofvibratingscreen,themovementofmaterialsanalysis,Dynamicanalysisofshakerandkineticparameters,includingboththeoriginaldesignparameters,motordesignandverification;foramajorPartsofthedesignandcalculationofspringdesignandcalculationandsoon.

Keywords:Linear,Shaker-style,Springmotor,Eccentricblock

目录1.绪论 51.1振动筛国内外的现状及发展趋势 51.1.1国内振动筛研究现状及发展趋势 51.1.2国外振动筛研究现状及发展趋势 51.2研究课题的内容及要求 61.3本课题研究的目的意义 62.设计方案的确定 73.振动分选机总体设计 83.1振动筛的选型及工作原理 83.2整体方案的确定及其结构特点 83.2.1筛箱 93.2.2支撑装置 104.振动分选机的设计计算 114.1筛面上物料的运动分析 114.2工艺参数的选择 114.3运动学参数的确定 124.3.1筛面倾角的确定 124.3.2抛射角 124.3.3振动强度K的选择 124.3.4选取抛掷指数D. 124.3.5振幅和频率 134.3.6物料平均速度 134.3.7槽体宽度 144.3.8槽体中的物料重量 144.4动力学参数的确定 144.4.1分选机参振重量的计算 144.4.2弹簧刚度K计算 144.5振动电机的选择 154.6主要零件的设计计算 164.6.1弹簧的设计计算 164.6.2筛框横梁强度的计算 17总结 19致谢 21参考文献 22核桃振动式分选机总体设计1.绪论1.1振动筛国内外的现状及发展趋势1.1.1国内振动筛研究现状及发展趋势由于工业发展缓慢，基础比较薄弱，理论研究和技术水平落后，我国筛分机械的发展是本世纪50年的事情，大体上可分为三个阶段。仿制阶段：这期间，仿制了前苏联的RYT系列圆振动筛、BKT-11、KT-OMZ型摇动筛；波兰的WK-15圆振动筛、CJM-21型型摇动筛和WP1、WP2型吊式直线振动筛。这些筛分机仿制成功，为我国筛分机械的发展奠定了坚实的基础，并培养了一批技术人员。自行研制阶段：从1966年到1980年研制了一批性能优良的新型筛分设备，1500mmx3000mm重型振动筛及系列，15平方，30平方共振筛及系列，煤用单轴、双轴振动筛系列，YK和ZKB自同步直线振动筛系列，等厚、概率筛系列，冷热矿筛系列。这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但他们的研制成功基本上满足了国内需求，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。提高阶段：进入改革开放的80年代，我国筛分机的发展也进入了一个新的发展阶段。成功研制了振动概率筛系列，旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、同步重型等厚筛系列、重型冷热矿筛系列、驰张筛、螺旋三段筛的研制，粉料直线振动筛、琴式振动筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得了成功。发展趋势：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。1.1.2国外振动筛研究现状及发展趋势国外从16世纪开始筛分机械的研究与生产，在18世纪欧洲工业革命时期，筛分机械得到迅速发展，到本世纪筛分机械发展到一个较高水平。德国的申克公司可提供260多种筛分设备，STK公司生产的筛分设备系列品种较全，技术水平较高，KHD公司生产200多种规格筛分设备，通用化程度较高，KUP公司和海因勒曼公司都研制了双倾角的筛分设备。美国RNO公司新研制了DF11型双频率筛，采用了不同速度的激振器。DRK公司研制成三路分配器给料，一台高速电机驱动。日本东海株式会社和RXR公司等合作研制了垂直料流筛，把旋转运动和旋回运动结合起来，对细料一次分级特别有效。英国为解决从湿原煤中筛出细粒末煤，研制成功旋流概率筛。前苏联研制了一种多用途兼有共振筛和直线振动筛优点的自同步直线振动筛发展趋势：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0.1～0.3毫米；旋流筛使用逐渐增多；共振筛发展停滞。1.2研究课题的内容及要求设计内容：（可另附纸）1.调研相关产品，搜集相关资料。2.分析已有产品的优缺点，提出自己研究方向。3.确定振动分选机的总体结构方案。4.详述零部件的具体设计步骤。5.绘制零件图。6.撰写设计说明书。设计要求及主要技术参数:（可另附纸）将干果（干枣、核桃等）分成大中小三个等级的清选设备，分选效率250kg/h。1.方案设计及确定。2.详细设计设备总体结构，振动机构等。3.绘制设备总体结构装配图及部分零件图。不少于2张0号图纸。4.撰写设计说明书。不少于6000字。5.完成3000字英文文献翻译。（与课题相关的内容）6.完成文献综述一份。1.3本课题研究的目的意义将干果（干枣、核桃等）分成大中小三个等级的清选设备，并满足分选效率250kg/h。以振动分选机的形式完成任务，比较各种不同形式的振动分选机工作原理的不同及工作能力的优劣。比较多种不同方案的优劣找出最好的工作方案，并具体完成设计任务。2.设计方案的确定2.1传统筛面主要应用曲柄连杆机构传动，但平衡和噪声问题难以解决，其动力平衡性差，连杆机构易损坏，噪声较大。如下图所示

图2-1曲柄连杆式振动分选机利用自振器可解决平衡和噪声问题，但结构复杂，如下图所示图2-2自振器式振动分选机最后：我们决定用振动电动机传动的直线振动筛传动。振动电动机是在异步电动机轴的一端或两端加上偏重旋转件，偏重块以电动机的转动对筛体施加扰力而产生往复运动。直线振动筛具有下列特点：它的动力平衡与物料在筛面上的运动情况较好；物料在筛面上的移动不是依靠筛子的倾角而是依靠激振力，故筛面一般水平安装，所以厂房高度较低；全封闭、不堵孔和坚固耐用，筛面有两层、三层和四层之分；由于筛箱运动中有较大的速度，所以特别适合于煤炭的脱水、脱泥、脱介以及物料的分级。具体如下图所示图2-3振动电机式振动分选机3.振动分选机总体设计3.1振动筛的选型及工作原理机型的选择主要依据以下条件确定：1、筛分物料的名称、堆积比重、黏度、温度2、每小时的处理量3、筛网目数4、物料的粒度比例和要求的筛分精度5、物料的酸碱性（确定使用304#不锈钢或者316L不锈钢）6、生产场地放置振动筛的空间尺寸。振动筛的工作原理：振动筛是利用速度和加速度作周期变化的筛面，使物料在筛面上产生相对运动，筛面配备以适当的筛孔，使物料从不同的筛孔漏下达到分级的目的。根据本次设计的要求，筛分核桃大枣等干果并达到分级的目的，选择直线振动筛较为合适。本次设计的直线振动筛采用双电机自同步驱动，并采用高强度螺栓联接、橡胶弹簧支承，具有调整方便、操作简单、维修量小、振动噪声低、振动频率高、分级效率高、使用寿命长等到优点，安装方式为座式，，筛板结构为冲孔筛板条。3.2整体方案的确定及其结构特点该振动分选机主要由筛箱、振动电机、减振弹簧、支撑装置等组成,如图2-3所示。3.2.1筛箱筛箱是该振动分选机的承载部分，由筛框即四面侧板及固定在它上面的筛面组成。侧板使用6~10mm的钢板和角钢组合而制成，利用横梁将两块侧板连接起来，使筛框成整体结构。侧板用于传递激振力，在它的中部铆接有座圈，振动电机就连接在座圈上。筛框的材质采用Q235普通碳素钢。这种材料的可焊性好，虽然强度和冲击韧性较低，但对于分选核桃大枣等已足以满足要求。筛框结构常用的连接方式有环槽铆接和高强度螺栓连接，对于小型筛，也可采用焊接。采用环槽铆接和高强螺栓连接因无内应力，对振动负荷有良好的适应能力，普遍用于大型振动筛上，但制造工艺复杂；焊接结构施工方便，但由于焊缝复杂，内应力大，在强烈的振动负荷作用下往往发生焊缝开裂甚至造成构件的断裂。对于分选核桃大枣等，采用高强度螺栓连接的小型筛可以满足要求。筛面采用板状筛面：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。筛板的材质可选用A3、16Mn、16MnCr等钢板，厚度5～8mm。也可采用聚氨酯橡胶。筛孔为圆形，两层筛面筛孔分别为40mm和30mm大小。筛孔中心按等边三角形布置，因为按筛孔中心按等边三角形布置比按正方形布置筛孔数目多出16%，筛孔间的距离应考虑筛面的强度和开孔率的大小。板状筛面的开孔率一般为50%图3-1筛孔类型左右筛面的固定方法：筛面的固定方法可分为4类：木楔压紧、拉钩张紧、紧栓压紧和斜板压紧。其中螺栓压紧是直接用螺栓将筛面压紧在筛框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、橡胶筛面和其它筛面的中部固定。螺栓的形式以前常用U形，这种结构简单、可靠，但拆装麻烦。近年来改用J形螺栓，较U形螺栓适用方便。对本次设计而言采取此种固定方式较好。3.2.2支撑装置一种属于振动筛分机械中应用的振动筛筛面支撑装置，是针对现有设备有焊接应力，易产生变形的问题而设计的。振动筛筛面支撑装置的筛箱及安装支撑骨架均采用螺栓连接，具有拆卸、安装、维修都比较方便，更换筛面容易等特点。可广泛应用到各种振动筛分机械中。振动筛的支撑方式为座式。由底座、主弹簧和筛箱等组成。座式减振装置中的主弹簧即可采用金属螺旋弹簧也可采用橡胶弹簧。由于橡胶弹簧相对于金属螺旋弹簧具有以下优势：1、减振性能好，能吸收高频振动的能力；2、重量轻，减少噪音；

3、避免金属弹簧突然折断的可能；4、可以清除接触面或活动关节的磨擦。

图3-2橡胶弹簧在工厂中都是尽量减小振动产生的噪声而采取很多的措施，对公司来说，使用性能越好，寿命越长越得到企业的亲睐。再结合具体要求，所以本次设计用支撑装置为橡胶弹簧方式。4.振动分选机的设计计算4.1筛面上物料的运动分析直线振动筛的筛面以不同的振次和振幅作连续振动时，筛面上的颗粒可能出现正向滑动、方向滑动和跳动等不同的运动状态。振动筛均采用抛掷状态下工作，故就抛掷运动的理论加以研究。物料颗粒在直线振动筛面上的受力情况如下图图4-1物料颗粒在直线振动筛面上的受力状态图中N—筛面对物料的法向受力；F—筛面对物料的静摩擦力；粒抛掷运动的条件：Fy=0，即颗粒给筛面的正压力N=0得直线振动筛上物料抛掷指数的表达式，即：从上式中可看出，抛射强度是直线振动筛的一个重要特性量。显然，筛面的加速度和抛射角越大，抛射强度也越大。4.2工艺参数的选择为了提高振动分选机的能力和效果，就要适当地确定筛箱的长度和宽度。一般地说，当筛分的其他条件相同时，生产率主要取决于筛面宽度，筛分效率则主要决定于筛面长度。筛面宽度是决定分选机生产率的主要因素。因为要保证物料的筛分效果，筛面上的物料需要有适当的厚度。在物料厚度一定时，物料的通过能力主要取决于分选机的宽度，所以筛面越宽，生产能力也越大。但是，筛箱的宽度不能太大，如果宽度过大，使用时很难保证均匀给料；同时，在结构上，筛子允许的宽度又受传动装置和筛筐骨架强度的限制。筛面长度影响到物料的筛分效率。因为筛分时间与筛面长度有直接关系。筛面越长，则筛分时间越长，筛分效率越高。但是根据筛分理论，任意增长筛分时间是没有必要的。在设计筛分机系列时，有时也用长宽比这样的指标来确定筛分机的长度和宽度。根据本次设计处理量的要求，选择振动筛筛面长2000mm宽1000mm.4.3运动学参数的确定4.3.1筛面倾角的确定筛面的倾角是指筛面与水平线的夹角。倾角大小影响到筛面上的物料移动速度。当筛子倾角大时，物料移动速度快，生产量大，但筛分效率要随着降低。在不同的使用场合上，各种筛子有各自适宜的倾角。对于做直线运动的筛子，一般是水平安装，倾角为零。此时，物料的移动主要靠筛面运动时与水平呈一定角度的抛射角。4.3.2抛射角直线运动的筛子都有一定的抛射角，实际上，抛射角就是筛面上的物料受力作用而抛起的方向角。抛射角大则有利于物料透筛，但生产率小，适用于难筛物料，我国直线振动筛其抛射角采用45°，我们采用国家标准。4.3.3振动强度K的选择振动强度K是指筛箱运动的加速度与重力加速度的比值，它是反映机器强度的指标，K值越大，筛分机的强度越高，但根据目前机械水平，K值一般在8以内。式（4-1）根据本次设计的条件，筛面面积为2m²，故选用K值为34.3.4选取抛掷指数D.抛射强度就是颗粒受惯性力后，在垂直于筛面方向上的分加速度与颗粒在此方向的重力加速度分量之比。显然，筛箱的加速度和抛射角越大，抛射强度也越大。对于一般的振动分选机，通常取D=1.5~2.5，现取D=振幅和频率振幅是指筛箱工作行程的一半。频率是指筛箱每分钟的振动次数。筛箱振幅和频率是表征筛面运动特征的一对参数，它们的大小决定了筛箱运动速度和加速度的大小。振幅越大，频率越高，则筛箱的运动速度和加速度也越大。它们之间的关系可用以下数学式表示：a=A²=²An²/900式（4-2）式中：A-筛箱振幅，米；n-筛箱振动频率，次/分；-筛箱振动角频率，弧度/秒。从上式可见，加大振幅和频率的任何一个参数都能加大筛箱的加速度。但是，由于加速度与频率的平方成正比，所以加大频率比加大振幅的影响要大的多。在分选机工作过程中，筛箱必须具备足够大的加速度才能使筛面上的物料游动的向前移动。所以筛箱必须有足够大的振幅和频率。但是筛箱的加速度不能过大，因为加速过大，不但会破坏筛子的正常工作，而且对筛箱的结构也要提出更高的要求，或者超过了筛子结构所允许的范围。本次设计筛面面积为2m²，故选择振幅A=8mm。按下式计算出振动次数：n=30=30=562次/分根据选定的n，按下式计算出振动强度K和抛掷指数D,K====2.82K在3~8之间，符合要求，故上述所选数值均符合要求。D==2.82sin45=1.994.3.6物料平均速度理论平均速度V===58.8*0.008*0.707*0.94*1=0.313米/秒实际平均速度米/秒4.3.7槽体宽度取物料层厚度h=0.09米。槽体宽度为米现取 B=1000mm4.3.8槽体中的物料重量kg式中L槽体长度，L=2米4.4动力学参数的确定4.4.1分选机参振重量的计算根据经验公式W=筛面面积（m2）×550～660(kg/m2•ks)式(4-3)其中ks:单层筛ks=1W=2×550=1100kg4.4.2弹簧刚度K计算（1）刚度对筛子工作的影响刚度的大小要影响振动筛工作频率所处的区域。因为筛子的工作频率要影响筛分效果，所以它主要根据物料在筛面上的工作状态而定。而筛子的振动频率又取决于所采用的弹簧刚度。因此，如果筛子的工作频率已定，则采用的弹簧刚度不同。筛子工作频率所处的区域也就不同。这样就会影响筛子振幅的稳定性。这个情况可以从图4-2中两条曲线看到。图中曲线K´是采用弹簧刚度为K´时的振动曲线，K"则是采用弹簧刚度为K"时的曲线，两者自振频率有明显的不同。当筛子的工作频率确定时，则采用弹簧刚度为K´时，工作频率处在振幅稳定的区域（远离共振点）。若采用弹簧刚度为K"时，工作频率则处在振幅不稳定的区域（靠近共振点）。这样，就使筛子振幅容易产生振动。因此确定筛子所用的弹簧刚度时，应该使工作频率处在振动曲线的平滑段（远离共振点）。（2）弹簧刚度计算刚度的计算方法有压缩量法和频率比法。二者基于同一理论，但出发点不一样，二者相比压缩量法更为直观，简便易行。故本次的设计选用压缩量法计算刚度。则K总=N/mm其中W-参振重量kgΔh-弹簧压缩量mm,其值≥（5－8）A，在此取Δh=8A=42.4（3）每台筛子由4个弹簧支承，则个弹簧的刚度为K´＝N/mm所以选择S120×120×40，刚度K=170N/mm图4-4不同弹簧刚度的振动曲线（4）4个支点静载荷Ti=其中M-参振质量4.5振动电机的选择4.3.5中已计算振动频率562次/秒。故选取振动电机YZU-10-6A，额定转速930次/秒，额定转率0.75kw，电流2.2A,重量63kg。4.6主要零件的设计计算4.6.1弹簧的设计计算选择的弹簧为S120×120×40，刚度K=170N/mm。弹簧的静弹性模量=N/m³其中-橡胶弹簧的邵氏强度，取=50；弹簧的动弹性模量=1.2=1.2×N/受压面积与自由面积之比受压面积F(3)外形系数=（4）单个弹簧的刚度其中：-自由高度，=0.2m（5）弹簧强度的验算，是橡胶弹簧许用强度，取值980KPa。其中:-弹簧最大变形量，=（4～6）A，取=5A=20mm；==421.97KPa＜满足强度要求。4.6.2筛框横梁强度的计算（1）筛框的受力分析横梁与其附件（筛面托架、筛面、紧固件）构成一体，按频率f和振幅A振动，因此受力由静载和动载组成。为计算方便，将附件的重量均匀分配给各梁，然后将动载荷的最大值和静载荷合成作为外载荷均布在横梁上，将横梁简化成受均布载荷的简支梁，做静态计算，其载荷分布及弯矩图见图4-5均布载荷：其中q-梁的均布载荷，N/mW1-梁及附件的重力（包括物料的重力），kgSmax-梁的最大惯性力，NL-梁的长度，mL=2m代入数值图4-5载荷和弯矩示意图横梁强度的计算其中：σw-梁的弯曲应力，PaM-梁的弯矩，N·mZ-梁的截面模数，m3其中d-梁的外直径β-横梁的内直径比外直径-梁的许用弯曲应力，Paq-均布载荷，N/mL-梁的长度，m代入数值满足条件横梁固有频率的验算按简支梁验算横梁的固有频率为：其中：-梁的固有频率an-振型系数，an=nn，这里nn取1E-材料的弹性模量，N/m2I-惯性矩ml-单位长度的质量，Kg/m其中d1-横梁的直径，cmd2-横梁的内经，cm-振动圆频率，rad/s代入数值满足条件。总结通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了振动筛的发展方向，懂得了振动分选机的工作原理，使自己在专业知识方面和查阅资料方面有了新的提高。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通