毕业设计振动筛说明书

绪论1、筛分的概念：物料通过筛面的按粒度分成不同粒级的的作业叫做筛分，。物料中粒度小于筛孔尺寸的的颗粒穿过筛面落到筛下，成为筛下物。粒度大于筛孔尺寸的颗粒留在筛上，称为筛上物，用于完成筛分作业的设备称之为筛分机。简称为筛子。一般适用于筛分的物料，即大于0.5cm或0.25cm的物料。2、筛分机的作用：对煤炭进行粒度分级，脱水，脱泥和脱介。3、筛分作业的分类：在选煤厂和筛选厂中，筛分在整个过程担负着重要的任务，按它在不同的工艺环节当中所起的作用不同，筛分作业可以分为如下几种。准备筛分：在选煤厂，按破碎作业和分选作业的要求，将原料煤分成不同的粒级，为煤炭的进一步加工做准备。对破碎作业，准备筛分是为了从物料中分出已经合格的粒级。目的是防止物料过度粉碎，增加破碎设备的生产能力和减少动力消耗。对分选作业，不同的选煤方法，都要求一定的入选粒级，否那么将严重影响分选效果。检查筛分：在破碎作业的产物中，将粒度不合格的大块用筛子分出来，称为检查筛分，目的是保证物料的的粒级要求。最终筛分：主要是指筛选厂生产粒级商品煤的筛分。最终筛分的粒级，是根据煤质、煤的粒度组成和用户的要求。，按国家规定《煤炭粒度分级》来确定，最终筛分的产物。脱水筛分：将带有水的煤或其他物料进行筛分，称为脱水筛分，目的是脱除伴随而来的水。在选煤厂用于产品脱水作业的筛子称为脱水筛》脱泥筛分：重介质在筛分的时候。为了减轻煤泥对介质系统的污染。在煤进入重介质分选机钱采用脱泥筛分。跳汰入选原煤如先用筛分的方法脱泥，可以降低水的粘度。有利于细粒煤的分选，从而提高跳汰机的选煤效率。再有，重选产品精煤，为了减少高灰分细泥对它的污染，在进行脱水筛分的同时，在筛面上加强喷水冲洗，也是不可去缺少的脱泥筛分。脱介筛分：重介选煤的产品，在筛分机上采用喷加强力清水的方法，使产品与加重质别离，到达选后产品脱出介质的目的称为脱介筛分。选择性筛分：选择性筛分是指在筛分过程中，煤炭不仅按粒度分级，而且也按质量分级的筛分。例如，在含黄铁矿为主的的高硫煤中，硫分大局部集中在大块煤中，通过筛分可以将硫分除去，又如，某些矿区，其末煤灰分较低而大块煤的灰分较高，通过筛分分出大块，可是末煤质量提高1-2级，反之，有些矿区的末煤灰分比大块煤还要高， 筛分那么可提高块煤质量。再如，煤和矸石硬度差异很大，用简单的滚筒破碎筛分，也能实现按质量分级。4、筛分机设计的意义：培养和锻炼我们综合运用本专业理论知识，分析解决实际中实际问题和地理工作的能力，为以后的学习及工作打下坚实的根底。5、设计原那么：设计的振动筛要结构先进、可靠、工作稳定、噪音小、动负荷小、重量轻、耗电少并且有较高的生产率和筛分效率，寿命长。6、特点：处理能力大、低功耗、结构简单、检修维护方便、噪音低等优点。１设计的目的依据及说明1.1设计的目的和要求1.1.1设计的目的a.熟悉筛分机设计的有关设计资料、手册以及技术标准等；b.掌握筛分机设计的根本方法及步骤和编制系列设计文件的根本技能。c．培养和锻炼学生综合运用本专业根本理论和专业知识，分析和解决矿物加工机械〔筛分机〕设计实际问题和独立工作的能力。1.1.2设计的要求a.根据设计任务和设计大纲的要求，进行资料查询，搜集整理资料和初步的分析探讨，制定设计方案并进行论证比拟。b.进行设备及有关的设计计算和选型，编制设计说明书、设计图纸等系列设计文件。1.2设计依据设计振动筛需要考虑的因素很多，要求满足或限制的条件很多。一般而言，设计一台振动筛需要依据如下条件：①振动筛的用途，②物料特性〔包括有名称、比重、硬度、水分、形状、粒度组成，最大粒度以及粒度等〕、③工作制度、④处理量、⑤规定粒度以及筛分频率、⑥安装方式、⑦使用筛面种类〔板状筛面、编制筛面、条缝筛面、橡胶筛面〕⑧振动筛种类〔圆振动筛，直线振动筛〕⑨工作条件〔尺寸、湿度〕等。设计一台振动筛，要考虑到各方面条件。因此，我们在设计时，需参考一些资料，主要有《机械设计根底》、《矿物加工机械》、《金属材料热处理》、《筛分设备图册》、《机械制图》、《机械零件设计手册》、《振动筛设计的系列图纸》以及专业课知识。根据设计标准的要求，具体设计内容如下：1.振动筛的用途：〔1〕筛分是许多部门和行业不可缺少的作业；〔2〕筛分是煤炭加工的重要环节，它可以为其他的选煤作业创造条件；〔3〕筛分可提高企业的综合经济效益。2.物料的特性3.工作制度4.处理量：上层：90-450t/h；下层：30-90t/h5.规定粒度和相应的筛分效率：效率在90％以上。6.安装方式：座式。7.筛面种类：上层：冲孔筛面；下层：编制筛面。8.振动筛的种类：2ZDM-1556型自定中心圆振动筛9.工作条件：〔1〕尺寸：1500×5600〔宽×长〕；〔2〕环境：枯燥；〔3〕温度：随地域和季节的不同而不同；〔4〕防尘：除尘器。1.3几点说明1.3.1型号说明2ZDM-1556型双层筛筛长座式筛宽单轴煤用1.3.2图纸编号的说明〔1〕设计总图：正视图、侧视图、俯视图共三张编号为2ZDM1556-01、2ZDM1556-02、2ZDM1556-03；〔2〕主要部件图：激振器编号为2ZDM1556-04；〔3〕主要零件图：轴、大皮带轮〔兼做配重轮〕、小皮带轮编号分别为2ZDM1556-05、2ZDM1556-06、2ZDM1556-07。1.3.3系列设计技术资料：共计7张〔其中6张手绘图1张CAD图〕，还有一份说明书.２基型及结构确实定2.1基型确实定由设计任务得知单轴振动筛一般做圆运动。它的基型划分主要是在两个因素上：一方面是激振器皮带轮是否参振〔由此可以将振动筛分为自定中心或纯振动式〕；另一方面是激振器是否通过筛箱重心。2.2纯振动式和自定中心圆振动筛的比拟〔1〕纯振动式振动筛激振器的轴和皮带轮与箱体一起参加振动，筛箱做振幅为A的圆振动，其轴和皮带轮在空间也做半径为A的圆振动。因此皮带轮的中心线在空间的位置是变化的〔2〕自定中心即是筛子工作时，筛箱上传动皮带轮的中心线在空间的位置是不变的。即筛箱上的皮带轮中心线和筛箱一起振动，根据激振器结构的不同，这种筛子分为轴承偏心式和皮带轮偏心式两种类型。轴承偏心式自定中心筛的工作原理如以下图所示:图2-1轴承偏心式振动筛工作原理1.筛箱2.弹簧吊杆3.轴承4.主轴5.不平衡重轮6.配重筛箱1用四个弹簧吊挂在机架或楼板上，该筛子的激振器主轴4是一个偏心轴，两端的偏心局部〔偏心距离为r〕通过轴承3与筛箱连接。偏心轴两端安有不平衡重轮5，重轮上有不平很重块6，工作时偏心轴和皮带轮5均绕O-O轴转动，筛箱和不平衡重轮各自产生惯性力，两个离心惯性力的方向相反。如果根据筛箱的重量适当确实定不平衡重的重量，使两个离心力大小相等，偏心轴的偏心距r等于振幅A。如满足上述条件，就能使筛子在工作时的回转轴线O-O〔即皮带轮的中心线〕固定不动，使筛箱在垂直平面上座圆形运动。皮带轮偏心式自定中心筛的工作原理如以下图所示：图2-2皮带轮偏心式振动筛工作原理这种筛子的主轴没有偏心的轴颈。不平衡重轮〔皮带轮〕的轴颈与不平衡重不同心，具有一定的偏心距，并且轴孔中心处于不平衡重的对方。因此主轴的中心线与不平衡重的中心线不在一根轴线上，OO为不平衡重轮的中心线，O＇O＇为主轴的中心线也绕OO回转。因此它与轴承偏心式的原理一样，必须时筛箱和不平衡重块产生大小相等方向相反的离心惯性力，并且使带轴孔的偏心距r等于筛子的振幅A，当满足这些条件的时候就能到达皮带轮中心OO在空间的位置不变。比拟上述两种形式，皮带轮偏心式的主轴简单，所以我国采用的自定中心圆振动筛定型为这种结构形式。自定中心圆振动筛除了具有简单的结构，便于加工的有点外，还能使皮带轮自定中心。因此在选煤厂中比拟广泛的应用。2.2.3激振器在筛箱的位置方式的比拟(1)激振器轴中心线通过筛箱的重心。这种布局的优点就是：筛箱各点均是是做相同的圆形轨迹，物料在筛面上能均匀的移动，筛箱侧壁高度小，由于筛箱重心较低，对于座式振动筛其工作稳定性强。缺点：激振器的检修不如布置在筛面上方便，尤其是单层筛。假设轴中心通过〔或接近〕筛箱重心，那么激振器安置在靠近筛面，这样会影响附近筛面的正常工作。(2)激振器轴中心线不通过筛箱重心。采用这种布局时，筛子工作中除有圆振动外，还有一个附加的“颠簸”运动。这种运动的合成，使筛箱的排料端〔前〕，激振器附近〔中〕，给料端〔后〕，三局部的运动轨迹不同，前后为椭圆，而中部为圆形。总之，在设计筛分机时，力求使激振器轴中心线通过参振重量〔筛箱、物料等重量〕的重心。机型的选择和确定因为此设计型号为2ZDM-1556，根据上面分析可知，可采用皮带轮偏心式自定中心圆振动筛，激振器轴布置在重心位置的垂线上，原因是皮带轮偏心式自定中心振动筛结构简单，皮带使用寿命长，便于加工。连接方式采用弹性锥形套连接。2.3振动筛结构的选择2.3.1单轴振动筛振动器的结构比拟和选择〔1〕偏心质量分配方式的比拟和选择①不平衡重全部布置在筛箱两侧以外的偏心配重轮上。这样安排的优点是，传动轴各局部加工设有偏心，加工简便，不平衡重量可以增减，从而能到达到调整筛分机振幅的目的。但缺点是偏心配重轮尺寸大，结构不紧凑，并且轴中心的弯矩较其它的分配方式大。②不平衡重量全部布置在筛箱两侧壁之间的传动轴上。其优点是，不需要偏心配重轮；筛箱外侧仅装有偏心皮带轮即可，结构简单，但因为不平衡重量都在轴上，结构紧凑，充分利用了空间。缺点是传动轴中点的弯矩与其他的两种布置方式相比它是最大的；不平衡重的重量无法调节，筛分机振幅不能改变，使筛子工作时适应性受到限制。③不平衡重分别布置在传动轴和筛箱侧壁以外的偏心重轮上。图2-3不平衡重的布置对轴弯矩的影响〔a〕集中布置在两侧〔b〕集中布置在中间〔c〕分别布置在两侧和中间这种分配方式使轴的弯矩到达最小。因此轴的直径可以制的细些，偏心配重轮的直径也可以小些，结构变得紧凑，通过调整两个轮子上的配重，改变筛子的激振力，从而到达改变筛子振幅的目的，但是由于不平衡重分布在轴，偏心配重轮〔偏心皮带轮〕，致使结构复杂。2ZD-1556型振动筛采用激振器的不平衡重采用图2-3〔c〕的分配方式。〔2〕振动器与筛箱的连接方式的比拟和选择一般有两种，一是螺栓连接〔如图2-4a〕,另一种是弹性锥形套连接〔如图2-4b〕图2-4a激振器与筛箱螺栓联结图2-4b激振器与筛箱用弹性锥形套联结激振器采用螺栓与筛箱连接的优点是结构简单，制造方便。缺点是安装位置的精度差，激振器的尺寸要求严格。激振器采用弹性锥形紧定套连接在筛箱上的优点是，便于激振器整体与筛箱别离，用锥形紧定套定心，精度高，便于拆卸；同时还可以降低激振器轴向尺寸的精度。缺点是结构复杂，加工工作量大，需要较大的孔加工设备。我国DD和ZD系列的振动筛都采用这种连接方式。〔3〕轴承的型式的比拟和选择①轴承的型式根据激振器的特点来确定，因为振动筛的主轴的支撑间距比拟大，筛框上装设的轴承座很难严格的对中，所以采用自动调心滚子轴承，以利于安装运转。轴承和轴颈之间采用锥形紧定衬套使之结合〔图2-5b〕，这样装卸方便。假设轴颈磨损，可通过锥形紧定套进行调整。如果轴承和轴直接结合〔图2-5a〕,优点是零件少，结构简单；其装卸不方便，轴颈磨损后难以补偿。②具体型号根据振动器的轴颈加以确定。图2-5a图2-5b〔4〕激振器的润滑与密封圆振动筛的激振器轴承转速高，负荷重，运转时间长，而且工作条件又有差异，所以，要求润滑材料具有较高的承载能力，又能在低温〔-40〕和高温〔+80〕的状态下保持良好的润滑性能，以及使用寿命要长的特点。但一般的润滑材料不能满足要求。目前，各选煤厂使用的二硫化钼复合钙润滑脂效果较好，该润滑脂具有较低的摩擦系数。能抗200的内的高温，适用于转速在1500r/min以下，负荷400MPa以下的各类滚动轴承。为了保持轴承内部的清洁，防止润滑脂的流失，应该采取密封措施。振动筛使用密封式毛毡、挡油板、胶质环、迷宫和组合式〔迷宫加毛毡〕等五种，本设计2ZDM-1556选择使用迷宫加毛毡的方式。筛框结构的选择和确定设计原那么：由于其上的非标准件很多，一般标准很难用计算的方法进行验证，筛框的结构可以根据经验来参照。〔1〕连接方式侧板与横梁的连接一般采用双槽铆钉铆接，这种环槽铆钉铆接禁锢强度比焊接、普通的铆钉铆接要高，环槽铆钉本身具有一定的自锁性能，尤其适用于在振动条件下工作的设备铆接。〔2〕侧壁的设计2ZDM-1556型振动筛宽度为1500mm，侧板与后挡板厚度为8mm，其材质一般采用A5普通的碳素钢，在应力集中的地方加衬板或绞钢。〔3〕横梁的设计横梁包括主梁和管梁两局部，主梁一般采用槽钢，但槽钢在力学上存在一定的缺乏，最好采用无缝钢管做主梁。本设计中，主梁和管梁都采用单梁结构。2.3.3筛面及其张紧装置筛面是筛子所承受被筛物料，并使其完成筛分过程的最重要的工作部件。对筛面的要求就是：有足够的强度、最大的开孔率〔筛孔总面积与筛面面积之比〕、筛孔不易被堵塞、物料运动时与筛孔的相遇的时机多。前一种要求，影响筛面的使用寿命，而后三种要求关系到筛子的工作效率。〔1〕筛面类型的比拟筛面的类型：1板状筛面2编织筛面3条缝筛面4棒条筛面5非金属筛面板状筛面简称筛板。它是一种最牢固的筛面，主要用于大块物料的筛分。根据选煤厂的使用经验，筛孔在25mm以上的大局部，应采用筛板，这这种筛孔由颗粒的入口到出口逐渐扩大，有利于物料的透筛，板状筛面的开孔率一般为40%左右。编织筛面可以分为金属筛网和网状丝布两种。两者没有实质性区别，均有金属丝编织而成。金属筛网的筛孔比拟大，金属丝较粗，多用于对中、细物料的筛分。网状丝布的筛孔很小〔最小的可以到0.038mm或更细〕，金属丝很细，主要用于粉状物料的分级和选煤厂煤泥脱水。在我国还没有统一的规定，选煤厂多使用的是40目的丝布。条缝筛面是用铜条或不锈钢制成的。不锈钢的条缝筛面比铜制筛面的价格高2～3倍，但是它的强度、耐磨、使用寿命也比铜制筛面高2～3倍，而且工作效果好。所以，为了减轻检修的工作量。提高筛分效果，采用不锈钢的条缝筛面较为有利。目前我国生产的有0.25、0.5和.075mm三种。筛条形状有平顶式和波纹型两种。棒条筛面由平行排列的众多钢棒组成。钢棒的横断面呈各种形状。筛面上的筛孔尺寸，由棒条之间的缝隙宽度决定。棒条筛面通常用在固定筛，重型振动筛和概率筛上，它适用于对颗粒大于50mm的粗粒级物料的筛分。非金属筛面，前面讨论的各种筛面，除尼龙网状筛布外，其他的均为金属筛面。随着非金属材料工业的开展，为制造优质高效的新筛面提供了新材质。目前，国内外使用的有天然橡胶、弹性塑料〔聚氨酯〕和尼龙等几种。橡胶筛面可以直接由橡胶制造成型，其筛孔有方形、圆形或缝条形，橡胶筛面也可以由钢条制成框架，在钢条外包裹橡胶。橡胶筛面的尺寸应该比金属筛网或筛板的筛孔尺寸大10～20%。橡胶筛孔一般为20～150mm,橡胶筛面的优点：耐磨损、寿命长、重量轻、颗粒不会轻易被卡住、易于安装、工作时噪音小。但是橡胶筛面不能在较高的温度下工作，一般温度是在70℃以下。聚磬脂是一种新型优质耐磨材料，采用聚氰脂制造的筛面具有耐磨性好、噪音低、可露天堆存和节约橡胶等优点。综上所述：2ZD1556振动筛上层采用板状筛网下层采用编织筛网。〔2〕筛面的张紧板状、编织筛面，一般是在筛面的两侧用木楔压紧进行固定木楔遇水后膨胀，可将筛面压的很紧，这种方法简单可靠，为防止筛面中间局部松动，可以用螺栓压紧〔如图2-6〕。图2-6筛面的固定方法缓冲弹簧缓冲弹簧采用圆柱形金属螺旋弹簧〔非振动系统〕。消振装置目前采用的消振方法主要有电机反接制动、阻尼消振和机械消振。〔1〕电机反接制动电机反接制动的原理是在筛分机停机的时候，待转数降到接近共振转数的时候，即将电源两相换接。由于电子定子的磁场方向改变，迫使转子突然转速降至零，此时共振筛快速越过共振区，是共振跳动成为不可能。该消振方法简单、易行，具有较好的消振效果；假设用带速度继电器的反接制动装置，电机最后停机时不太稳定；如果用双时间继电器的反接制动装置需要精确地调整控制反接终止时间和继电器的延时时间。使用反接制动装置均要注意电机的过载保护。〔2〕阻尼消振振动筛的阻尼消振器的结构如图2-7所示，在筛箱侧板上装有四块摩擦板，而装在套筒中的橡胶块考弹簧压力压于摩擦板上，弹簧的压力利用调整螺栓进行调节，套筒和橡胶块之间有间隙，其间隙一般为正常振幅的1～2倍，当振幅超过工作振幅一定的数值后，阻尼装置的橡胶块收到装在振动筛弹性支承座固定套筒的限制，使橡胶块和摩擦板之间产生相应位移，从而产生摩擦力组织启动和停机过程中的振幅增大，由于在振动筛筛箱两侧各装有两个阻尼消振器，因为可以同时减小筛子的横向振动。图2-7振动筛阻尼消振器1.调节螺栓2.螺母3.法兰4.弹簧座5.螺旋弹簧6.橡胶座7.橡胶块8.套筒〔3〕机械消振机械消振的方法是在振动筛上安装一种专门的消振器。该消振器在振动筛启动或停机过程中，只有当转速高于系统的自振频率的时候，才产生离心惯性力。以鼓励振动筛正常工作。启动时转速没有超过系统自振频率以前，或在停机时转速降到接近系统自振频率以前，激振器的不平衡重，就处于靠近回转中心的位置。因此，该消振方法，在筛分机通过共振区时，根本上也没有强迫振动的激振力，所以，就不产生一般振动筛通过共振区的振幅异常增加大现象。机械消振装置有移动式和转动式两种。机械消振能消除和启动和停机时振动筛的过大振幅；但装置激振器的机构比拟复杂，因此只在一局部振动筛上使用。振动筛在启动和停机过程中的消振问题尚需要进一步实验研究，以便采用较为合理的消振措施。本设计2ZDM-1556振动筛采用电机反接制动的方式消振。３工艺参数的选择和计算3.1筛面长度和宽度确实定筛面长度是质量指标，筛面宽度是数量指标。当给料量和筛分条件一定时，筛面宽度决定处理能力，筛面长度决定筛分效率。正确的选择筛面的宽度和长度，对提高筛分设备的处理量和筛分效率是至关重要的。对于筛分设备，设备的处理能力和筛分效率，是两个相依相存的指标,必须同时兼顾才具有实际意义，所以，筛面的宽度和长度必须综合统一加以考虑，一般采用长宽比指标确定筛面的长度和宽度。我国矿用振动器筛面长宽比多采用2，而煤用的振动筛长宽比为2.5。长度确实定准备筛分筛面长度为4m，最终筛分和脱水、脱介筛的筛面长度为6m。用于粗粒的预先筛分筛长3.5-4m用于中细粒，最终筛分筛长5-6m，本设计的筛长为5.6m3.1.2宽度确实定筛宽以1.25m最小，然后以0.25的间隔增加，本设计中设计的筛宽为1.50m。3.2生产率〔单位时间内处理的物料的重量〕确实定目前计算生产率公式很多，没有统一的标准，本设计采用原煤炭部推荐的标准，采用以下公式：Q=F·q式中：Q-生产率〔t/h〕F-有效筛分面积〔m2〕q-单位面积的生产率〔t/m2〕3.3振幅和频率的选择3.3.1筛上物料的运动分析振动筛的运动学参数(振幅,振动次数,筛面倾角和振动方向)通常是根据所选定的物料运动状态来选取的。筛上物料的运动状态直接影响振动筛的筛分效率和处理能力，为合理地选择筛分机的运动学参数，必须分析筛上物料的运动特性。由于筛面做圆形或近似圆形的运动，并且角速度较高，因而在筛面上可能出现三种运动状态：正向滑动〔朝排料方向，即沿X轴方向滑动〕；反向滑动〔逆排料方向滑动〕和跳动。图3-1筛面上出现正向运动的颗粒受力分析〔1〕颗粒在筛面上出现正向滑动的条件当颗粒与筛面一起运动时，其位移，速度和加速度等于筛面的位移，速度和加速度。图3-1中筛面倾角为α，振幅为A，筛面运动的角速度为w，筛面上任意一点Q经过t时间后的相位角是θ而θ=wt在运动的筛面上，质量为m的颗粒要受到三种力的作用：颗粒的本领的重力G,G=mg颗粒随着筛面做圆运动时所产生的离心惯性力P，P=mAw2③颗粒沿筛面滑动时所受到的摩擦阻力F，F的方向与颗粒的滑动方向相反，当颗粒作正向滑动时，摩擦力F沿着筛面向上，其大小为：F=fn=f〔mgcosα-mAw2sinwt〕F-颗粒对筛面的静摩擦系数N-颗粒对筛面的垂直正压力由图3-1可以看出，颗粒沿筛面产生正向滑动的条件是-Gsinα+Pcosα+F≤0或mgsinα-mAw2coswt≥f〔mgcosα-mAw2sinwt〕颗粒在筛面上产生正向滑动的临界条件是：mgsinα-mAw2cosφk=f〔mgcosα-mAw2sinφ式中φk因为f=tgμ，μ为静滑动摩擦角，代入上式，得：Cos〔φk+μ〕=-令-bk=cos〔φk+μ〕，并将w=πn=30式中:bk-颗粒正向滑动系数从上式可以看出,颗粒出现正向滑动的条件是bk<1当bk=1时(即φk+μ)=πn要使物料颗粒沿筛面正向滑动,必须使筛子的转数>n+min〔2〕颗粒在筛面上出现反向滑动的条件从图纸上可以看出：颗粒沿筛面开始反向滑动的临界条件为：-Gsinα+Pcosφq即mAw2cosφq=mgsinα+f〔mgcosα-mAw2sinφ式中：φq将上式简化后得：Cos〔φq-μ〕=gA2w令bq=cos〔φq-μ〕时，并将w=nπn=30式中：bq从上式知，颗粒出现使颗粒产生反向滑动的条件是bq<1当bq=1时，可求得是颗粒产生反向滑动的最小转数为：n要使物料颗粒沿筛面产生反向滑动，必须使筛分机的专属n>n-min〔3〕筛面上颗粒出现跳动〔被抛起〕的条件从图3-1可以看出，物料颗粒出现跳动的临界条件是颗粒对筛面的法向压力为零〔不存在摩擦阻力F〕即Psinφd=Gcos或mAw2sinφd=mgcos式中：φd-颗粒跳动的起始角〔脱离角〕上式可以写成：sinφd=gcosαA=1kv式中：bd-颗粒跳动系数k-振动筛特性值，称振动强度，是筛箱于东的加速度与重力加速度的比值，可以写成k=Aw2/g。设计振动筛时，筛箱的结构强度一般取决于k值的大小，我国煤用振动筛的振动筛强度k值为3-4.5kv-筛分特性，称抛射强度它表示颗粒受到离心力的可能和急剧程度。将w=πn/30代入上式，课的颗粒跳起的转速为n0=30gcosα=30当bd<1时，那么物料颗粒能出现跳动。当bd=1或者kv=1时，那么可求得颗粒开始跳动时的最小转数。n0=30gcosα要使物料颗粒在筛面上产生跳动，必须是筛子的转数n>n0min。由以上分析可知：Kv=1sinPd=AKv=1是跳动滑动的临界状态单轴振动筛的频率的选择在N=800～1200转。Kv=n本设计：频率1020转/秒振幅3-4mm,倾角12.5°～17°选择倾角为17°频率为1020转/秒Kv=n2×A900000Kv=kcosα所以k=3.6×cos3.3.2振幅A振动筛筛面的振幅为通常按以下数据选取：①单轴预先筛孔大时，取大；反之取小。②单轴最终筛分的圆振动筛A=3-4mm本设计2ZDM-1556自定中心圆振动筛振幅取3mm。3.3.3频率n一般单轴振动筛n=800～1200次/分本设计2ZDM-1556自定中心圆振动筛的频率为1000次/分。3.3.4倾角的选择°故，本设计的2ZDM-1556自定中心圆振动筛倾角取15°。由此，本设计的2ZDM-1556自定中心圆振动筛的参数由图3-1给出：表3-12ZDM-1556自定中心圆振动筛参数明细表型号筛框尺寸〔mm〕筛面面积〔m2〕层数双震幅〔mm〕筛孔尺寸〔mm〕最大入料粒度〔mm〕生产率2ZDM15561550×56007.527上25-100下6-25300上90-450下30-90４动力学分析和参数计算4.1单不平衡重激振器激振的原振动筛的动力学分析振动系统及受力分析〔1〕假设激振器传动轴中心和筛箱的重心重合，激振力和弹簧的恢复力都通过机体(筛箱重心)此时筛箱只做平面平移运动。图4-1圆振动筛的振动系统取机体静止平衡时的重心所在点o作为固定坐标系统〔xoy〕的原点，而以激振器传动轴旋转中心o1作为坐标系统〔x1o1y1〕的原点，并令xy;xý;xÿ;分别表示筛箱沿坐标轴方向的位移、速度、加速度。当振动筛工作时，不平衡重质量m的重心不仅随机体一起作平移运动，而且还绕激振器的传动轴回转中心线作回转运动，所以质量m重心的绝对位移为：xm=x+x1=x+rcosφ=x+rym=y+y1=y+rsinφ=y+r式中：r——不平衡质量的重心至回转轴线的距离ω——不平衡质量的回转角速度t——回转时间φ——不平衡质量的回转角度〔2〕筛子工作时，作用在机体〔筛箱〕质量M上的力有：①不平衡重质量m运动时产生的惯性力②机体质量M运动时的惯性力为-Mx和-My③弹簧作用力-Kxx和-Kyy④阻尼力-Cx和Cy。因阻尼力相对较小，故可忽略不计。当激振器作等速圆运动时，将作用在机体M上的各力，按理论力学中的动静法建立的运动微分方程式为：(M+m)x+Kxx=mrω2cosωt(M+m)ÿ+Kyy=mrω2sinωt①M为振动机体的的计算质量，其值可按下式确定M=Mj+KωMω式中Mj——振动筛机体的质量Kω——物料结合系数，一般Kω=0.15~0.3Mω——筛面上物料的质量4.1.2振动机体运动的轨迹方程从振动学可知，圆振动筛的运动微分方程式①的全解包含两局部，即机体在x轴和y轴方向的运动是自由振动和强迫振动两个谐振动相加而成。其特解为x=Axcosωty=Aysinωt②将②代入①式中得Ax=mrω2/Kx-(M+m)ω2Ay=mrω2/Ky-(M+m)ω2式中AxAy——分别为筛箱在x方向和y方向的振幅将②式平方后相加得x2/Ax2+y2/Ay2=1③上式是典型的椭圆方程式，即筛箱的运动轨迹为椭圆形。假设弹簧的刚度K很小，即Kx≤(M+m)ω2和Ky≤(M+m)ω2时，那么Ax≈Ay=A,于是式③可写成x2+y2=A2④式④为筛箱的运动方程式，故可以看出筛箱是作圆周运动。此时，筛箱的振幅可写成如下形式A=mrω2/K-(M+m)ω2⑤4.1.3筛箱出现共振时的转数np从振幅的计算公式⑤中可以看出，当K=(M+m)ω2时，即自振频率与强迫振动频率相等时，筛箱将出现共振，此时弹簧便有因过载而遭到破坏的危险。由于:w0=kM+m;w=所以产生共振时的转数为np=304.1.4圆振动筛的几种工作状态〔1〕低共振状态在低共振状态，工作转数小于共振转数〔n<np〕,即K>(M+m)ω2。假设取K=(M+2m)ω2，并将此式代入⑤式，那么筛箱的振幅A=r0。在这种情况下，可以防止筛分机在启动和停机时通过共振区，从而可以提高弹簧的工作耐久性，并能减小轴承的压力，延长轴承寿命，还能减少筛分机的能量消耗。但是在低共振状态下工作的筛分机弹簧的刚度必须很大，工作时，必然给地基或几架传递很大的动力，引起建筑物的振动。〔2〕共振状态共振状态时，n=np或K=(M+m)ω2，在这种情况下，筛箱的振幅到达无限大。当然由于阻尼的存在，振幅A实际是个有限值，但当阻力或给料量改变时，将引起振幅较大的变化，弹簧刚度很大，传给根底负荷大，对减振不利。〔3〕超共振状态超共振状态时，n>np，该状态又分为两种情况:①n稍大于np，即K稍小于(M+m)ω2。假设取K=Mω2，那么得A=-r。因为n>np，所以筛分机启动和停车时都要经过共振区，此时筛箱出现较大的摇摆和颠簸，振幅仍显不稳定。图4-2不同阻尼时的最大振幅②n≥np即远超共振状态，此时K≦(M+m)ω2从图4-2可知，角速度ω越大，振幅A越稳定，筛分机工作越平稳。所采用的弹簧刚度可以小一些传给根底和机架的动力也较小，因而不会引起建筑物的振动。同时，因为不需要很多弹簧，故筛分机的构造也较简单。目前设计和应用的振动筛，通常都采用这种工作状态。为了减少振动筛工作时对根底的动负荷，根据隔振原理，使频率比λ=2.5~5即可。采用超共振状态工作的筛分机必须设法消除在启动和停机时，由于通过共振区而产生的共振现象。4.2动力学参数的计算参振重量和参振质量的计算1、筛子工作时参加振动局部的重量WW=W1+W2+W3+W4·Z式中：W1——筛箱重量kg，W1=3051kgW2——弹簧支承装置中振动局部质量kg，W2=110kgW3——振动器参振局部重量〔不包括偏心轴、不参振局部、皮带轮〔配重轮〕及其上调整重块〕kg，W3=743kgZ——筛面层数Z=2W4——物料的重量kgW4=Ｈ１＋Ｈ２２·式中：H1——入料端物料高度cm，H1=30cmH2——排料端物料的高度cm，H2=10cmL——筛面的有效长度cm，L=550cmB——筛面的有效宽度cm，B=140cmг——物料的散比重г=1t/m3C——物料对筛面的比压系数C=0.15～0.2取C=0.18W4=Ｈ１＋Ｈ２２·=30+102×550×140×0.001=277.2〔kg〕W=W1+W2+W3+W4·Z=3051+110+743+2×277.2=4458.4〔kg〕2、参振质量MM=Wg=4.54kg·式中：g=981cm/s23、振动系统重心位置双层筛座标的选择x、y轴分别通过筛箱侧板的中央，如图4-3所示：图4-3⑴筛箱重心座标〔x1,y1〕x1=94.3cmy1=-84.3cm⑵筛面上物料的重心上层筛面物料重心座标〔x2,y2〕x2=L=5502－=45.8cmy2=29cm层筛面物料重心座标〔x3,y3〕x3=L=5504－=22.9cmy3由振动筛的结构定y3=-48cm⑶筛箱与物料的合成座标〔x,y〕x=W=87.5cmy=W=-67.28cm⑷振动器轴中心位置确实定为了使筛箱各点运动轨迹接近于圆，因此双层筛设计成轴的中心位置通过合成重心〔x,y〕几点说明：⑴激振器的轴线在筛面之下，并不意味着在重心之下，反之亦然。⑵对圆振动筛来说，激振器的轴中心线尽量通过重心，才能保证各点为圆运动。⑶对单层筛来讲由于结构限制当振动器中心没通过重心的时候，可以有两种情况，一个是在重心上一个是在重心下，不管重心上还是重心下，却不能太远。主振弹簧刚度K确实定选择弹性元件刚度的原那么：使振动系统在工作过程中传给根底的动负荷最小。根据机械振动的理论：只要使得系统的固有频率ω0为工作频率ω工的15即可获得良好的效果，即ω0ω1、振动筛固有频率ω0ω0=∏式中：n——振动筛工作转速n=10001/mink=ω0=πn2、弹簧总刚度KK=Mω02式中：M——振动筛的参振质量M=4.46kg·s2/cmK=4.46×17.442=1356.5kg/cm3、每个弹簧的刚度K1座式振动筛由四组8个弹簧支撑K1=K振动器的偏心质量和偏心距地验算以及偏心轴和偏心轮主要几何尺寸确实定1振动器所需静力矩确实定振动筛在工作过程中按下式实现动平衡筛箱惯性力+阻尼力+弹簧力+激振力=0因为是在超共振状态下工作所以惯性力与激振力相位差1800，弹性力与惯性力反向。当忽略了阻尼力后，振动筛工作过程中各力的平衡可表示为(m1r1+2m2r2)𝝎2=MA𝝎2-KA式中：r1,r2分别表示偏心轴和偏心轮偏心局部的回转半径M1,m2表示的是偏心轴和偏心轮偏心局部的重量。M————表示振动参振质量A————振幅〔Amax〕K————弹簧总刚度弹性力和惯性力相比很小，可以略去而不影响计算结果的精度，所以m1r1+2m2r2=M·A两边同时乘以g，得到G1R1+G2R2=W·AM1+2M2=W·A式中：M1,M2分别表示偏心轴和偏心轮的静力矩G1,G2分别表示偏心轴和偏心轮的偏心局部的重量。在实际计算中M1,M2要根据设计结构和轴的强度来分配，本设计中可按M1/M2=1.09M1+2M2=W·A=4458.4×0.4得出M1=628.93kg·cmM2=577kg·cm2偏心轴的偏心距E及其主要的尺寸确实定图4-4根据轴上所分配的静力矩M1求偏心距E和轴的主要尺寸偏心轴偏心局部的重量G1G1=π4×d×式中：d—偏心轴偏心局部的直径，1556—22.5cml—偏心轴偏心局部的长度，1556—129cmr—钢的密度0.0O785kg/cm3偏心轴的回转半径r1=M1/G1r1=M1/G1=628.93/402.4=1.56cm式中：G1是偏心轴偏心局部的重量.〔3〕偏心轴偏心距ee=A(max)+r1=0.4+1.56=1.96cm≈2.0cm〔4〕偏心轮的偏心距以及只要尺寸确实定图4-5①凸台及调整块的重心旋转半径X1X1=120°×sinα1‘π×α1[(R13-R23=14.86cm②扇形孔重心旋转半径X2X2=120°×sinα1’π×α1[(R33-R43=15.95cm③凸台以及调整块的重量G2G2=πα1180°(R12-R22)(δ2-δ=65.7kg④扇形孔所包含的金属的质量G3=πα2180°(R32-R42)·δ=10.06kg⑤偏心轮所产生的净力矩M2=G2·X1+G3·X2=65.7KG·14.86cm+10.06KG·11.28cm=1136.8kg·cm与前面的进行验证：M1+2M2=wA中的M2根本一致⑥偏心轮上调整块确实定静力矩之差：M3=W〔Amax-Amin〕=4458.4×0.1cm=445.84kg·cm调整块重量：调整块的变化是由6个调整块，两边各三个产生的。因此每块为G块=M3/6X1=445.84kg·cm/6×14086cm=5kg调整块的厚度δ3=180G块πα1（凸台厚度δ4=δ2-3δ3=10.4-3×0.639=8.483cm表4-11556皮带轮参数单位型号1556R124R210R323R411δ12δ210.4５功率的计算及电机的选择5.1振动筛在负荷状态下工作所需功率NN=〔N1+N2〕/ηkw式中：η—传动效率η=0.95N1—振动消耗的功率kwN2—摩擦消耗的功率kw5.2振动消耗的功率N1N1=cMA2n3/177600kw式中：c—阻尼系数c=0.2M—参振质量kg.s2/mA—振幅〔取大〕mn—频率1/minN1=0.2×4.54×100×〔4×10﹣3〕2×〔1000〕3／177600=8.18kw5.3摩擦消耗的功率N2N2=fMAn3d／177600kw式中：f—轴承的摩擦系数滚动轴承f=0.005d—轴颈的直径d=0.15M—参振质量kg.s2/mN2=0.005×4.54×100×〔4×10﹣3〕×〔1000〕3×0.15／177600=7.67kw在负荷状态下工作所需功率NN==1=16.68kw5.4电机的选择由上面的计算知振动筛在负荷状态下工作所需功率N=16.68kw，选用Y180M-4型电动机。它的额定功率N=18.5kw,转速1470r/min－1,电机质量182kg。5.5验算电动机的起动转矩1、根据所选择的电动机，振动筛起动转矩与电机额定转矩之比对于Y180M－4型电机M起式中：M起—振动筛的起动转矩MH—电机的额定转矩2、起动转矩M起M起=M1+2M2+M摩式中：M1—偏心轴的静力矩M2—偏心轮的静力矩M摩—振动器轴承的摩擦力矩因为WAmax=M1+2M2所以M起=WAmax+M摩3、轴承摩擦力矩M摩M摩=式中：P—轴承的静压力即轴承的反力RP=Rf—轴承的静摩擦系数f=0.007d—轴颈直径d=0.15mM摩==522.65kg·cm两个轴承故M摩=522.65x2=1045.3kg·cmM起=WAmax+M摩=2828.66kg·cm4、电机输出的额定转矩MHMH=97400Ｎ额式中：N额—电机的额定功率kwŋ—效率ŋ=0.95n—振动筛工作频率1MH=97400Ｎ额=2036.5kg·cm因为M起MH=1.所以选择Y180M-4型电机符合要求表5-1电机功率计算及选型表参数N1(kw)N2(kw)N(kw)M摩(kg·cm)WAmax(kg·cm)M起(kg·cm)MH(kg·cm)M规格15568.187.6716.68522.651783.362166.162828.661.39６零件计算局部6.1弹簧计算刚度K及K1确实定根据动力学计算知：K=1356.5kg/cmK—弹簧总刚度K1=169.56QUOTEK8=172.43kg/cmK1—每个弹簧刚度K=K6.1.2弹簧的工作负荷的计算〔1〕弹簧最小负荷P1P1=W/8–K1=4458.4/8-169.56×4=489.48kg〔2〕弹簧最大负荷P2P2=W/8＋K1=4458.4/8＋169.56×0.4=625.12kg图6-1弹簧示意图6.1.3弹簧的行程h=2Amax=2×4=8mm6.1.4弹簧选择如图6-1，通过选型计算，确定：节距p=50mm；中径D2=140mm；内径D1=120mm；外径D=160mm；自由长度H=230mm螺旋升角：α=arctgtπD2=6.49°6.1.5弹簧的材料弹簧承受有冲击性的载荷，所以弹簧材料应具有高的弹性极限和疲劳极限、一定的冲击韧性、塑性和良好的热处理性能。常用的弹簧材料有优质碳素钢、合金钢和有色金属合金。根据弹簧的性能，一般采用抗冲击强度较好的弹簧钢〔60Si2Mn〕制造。6.2三角皮带传动计算6.2.1三角皮带型号的选择根据电动机功率为18.5kw，查表可得，选取C型皮带电机的功率为18.5KW效率为18.5×91%=16.835kw满足振动筛的需求振动筛的频率为1000转/分电机的转速为1470转/分传动比i=1470/1000=1.476.2.2计算查简明机械零件是设计手册选取工况因数KA=1.3功率Pd=KA·P=1.3x18.5x0.91=21.89kw选择C型V带电机的转速为1470转/分选取小皮带轮的直径D2=375mm那么，大皮带轮的直径D1=560mm传动速度V=πD1n60=(3.14×0.56×1000)/60=式中：D1-大皮带轮直径n-大皮带轮转速，振动筛的振动频率皮带条数确实定：带的基准长度确实定：A0-初定的传动中心距0.7(D1+D2)≤A0≤2(D1+D2)选择初定中心距为A=1000mmLd=2A0+(D1+D2)π/2+(D1-D2)2/4A=3470mm查表进行圆整得Ld=3550mm验算三角皮带每秒绕曲次数YY=2000xVL1QUOTE2000×VL1传动实际中心距a=A+QUOTEA2-BA=Ld4-π（D1+D2）8B=(D1-D2)2/8=4278.13mm那么，a=A+A2-B皮带的根数小带轮包角a1=180°-57.3°(D1-D2)/a=169.8°查表取小带轮包角为a1=175°查表取Ka=0.99Kl=0.97所以：z=Pd/(P1+△P1)·Ka·Kl=21.89/(10.05+0.74)×0.99×0.97=2.07P1与△P1均为查机械设计手册取得。由于z≥3所以选取3根皮带。6.3轴的强度计算6.3.1受力分析e=A+r1作用在轴上的作用力：〔1〕回转离心力P1P2〔2〕三角皮带拉力P3〔3〕偏心轴和偏心轴重P4P5〔4〕轴承反力R〔5〕偏心轴和偏心轮振动的惯性力P6P7〔6〕电机产生的扭矩Mn图6-2轴的受力分析6.3.2受力及扭矩的计算〔1〕偏心轴产生的离心力P1P1=m1r1w2=M=628.93=7023.44kg式中：m1—偏心轴偏心质量r1—偏心轴回转半径w—偏心轴回转角频率〔2〕偏心轮产生的离心力P2P2=m2r2w2=M=577=6443.52kg式中：m2—偏心轮偏心质量r2—偏心轮回转半径w—偏心轮回转角频率〔3〕三角皮带拉力P3P3=1.5Tsinα=1.575NVsin=64.04kg式中：T—圆角力〔kg〕N—传动功率V—三角皮带传动速度a—三角皮带在带轮上的包角〔4〕偏心轴的重力