《自动筛沙机的设计》7700字（论文）

自动筛沙机的设计摘要我国是人口大国，而随着人口的不断增多，住房问题成了我国的一大难题，在我国的各项经济快速发展的同时，“建筑”这一行业，也开始飞快的发展，促进无数高楼拔地而起，解决了所有人居住的问题的时候，对“建筑”的基础材料沙子的需求，也越来越多。这时，设计出一种高效率的筛沙机便显得十分重要了,而相对于引进别国成品，自主研发属于我国的筛沙机技术更为重要。我国二十世纪初期，分离沙子主要以人工为主，时间漫长，效率低，人工费用较高，近年来我国飞速发展，各行业相继引进筛沙机以取代人工。通过了解市场上筛沙机的结构和一些资料，理解筛沙机的工作原理和其传动机构。设计出更加实用的自动筛沙机，减少工人工作的时间，提高效率。促使自动筛沙机更简单化，更经济化，并且使其工作寿命更长。关键词：筛沙；传动；高效；人工目录1绪论 11.1筛沙机的简介 11.2国内外研究现状 11.3自动筛沙机的选择 22振动筛沙机的结构和工作原理 32.1振动筛沙机的工作原理 32.2振动筛沙机的基本结构 32.2.1筛箱 32.2.2激振器 52.2.3支撑装置和隔振装置 52.2.4传动装置 53振动筛沙机的参数计算 63.1运动学参数的确定 63.2振动筛工艺参数的确定 73.3动力学参数 73.4电动机的选择 84主要零件的设计与计算 94.1轴承的选择 94.2轴的设计 104.3轴的选材 104.4弹簧的选择 115振动筛沙机的安装和维护 135.1振动筛沙机的安装及调试 135.1.1安装前的准备 135.1.2安装 135.1.3试运转 135.2维护 136设备的环保性 156.1设备的环保性 15结论 16参考文献 171绪论1.1筛沙机的简介筛沙机人们又形象的称它为砂石分离机，是用来把采集的沙石进行筛分的设备，分类出石块和沙子。筛沙机整体结构易于操作，制造成本低，经济实用。分为滚筒、摆动、摇动和振动式筛沙机等。比如滚筒式筛沙机，由铲刀车上料，通过料转斗上安装的小振动器振动把料漏进滚筒筛，物料进入滚筒后，通过网孔进行物料的分离，成品料会漏下来，经过皮带机传送出来，废料从滚筒尾部漏出。而振动式筛沙机，则由铲车上料，通过料斗上安装的小振动器振动把料倒入振动筛面，物料进入平筛后，通过偏心轮电机电动整个筛面振动进行物料的分离，成品料会漏下来，经过皮带机传送出来，废弃的沙石在筛沙机的后面漏出。现在，振动筛成为了目前国内最主流的自动筛沙设备，工业科技树的进步，更让我相信未来的筛分设备将会以振动筛分作为主要的发展路线，而其他型号的筛分设备，就比如摇动筛、圆筒筛、摆动筛等筛分设备，都将被被振动筛而取代。1.2国内外研究现状16世纪开始，国外的研究人员就开始对筛分机械设备进行研究与生产，而到了18世纪，欧洲的工业革命开始，筛分机械设备更是快速发展，而到了本世纪，筛分机械设备已经发展成了个更高级的水平。筛分设备的生产公司遍布世界地，有STK公司，其生产，制作的大型筛分机械样式众多，应用广泛，为最先进技术，德国自工业革命开始，就是机械大国，研发制作了上百种的筛分机械设备;且其适用于各个地形区域。而国内筛分机械设备从建国初期才开始发展，从开始的模仿其他国家的机器技术，到现在的自行研发相关产品，不断改进，提高，发展，我们强大的国家正在一步一步拉近甚至超越国外甚至全世界的企业，达到全世界最为先进水平，唯一不足的，就只有机械的寿命了，我国自主研发的产品，寿命相别国外，明显少了几年。我国的振动筛技术从无到有，经历了无数困难，发展至今，各大中小企业已经可以做到满足不同客户的要求，大型的筛分机械设备产品技术也日渐成熟，但是在一些技术领域，我国和国外还存在着一定的差距，未来工业的发展，振动筛沙机将会发展到一个新的阶段，逐渐趋向于大型化，生产力高，筛分类型广泛，设备可靠耐用，在振动筛分机械的研发和制造技术上还需要不断地完善、提高。我相信，在不久的未来，我们国家的大型振动筛分机械设备的进口的局面一定会结束的。1.3自动筛沙机的选择1.我国制造的振动筛，因其不同的振动频率，研究并分类了两种，一种是共振筛，还有另一类惯性振动筛，自国内自主研发以来，共振筛得到了各国的研究和迅速发展；然而，随着生产实践的发展，设备的缺点也一点一点暴露出来，没有专业人员，操作，修理，调整都不便。没有学习过专业的知识，自行操作，会导致故障频发，惯性振动筛因其结构简单、结构简单等特点得到了广泛的应用。惯性振动筛采用惯性振子驱动，性能稳定，维护方便。将偏心轴安装，在筛箱的中间，并用螺母禁锢，安装完毕后，启动筛箱使其振动，根据振子的类型可分为单轴振动筛和双轴振动筛。2.根据筛面运动轨迹，将振动筛分解为两种，圆形运动和直线运动两种。一般筛箱按照椭圆的形状运动，就算是按照直线运动的振动筛，筛箱的运动线路，也不完全是一条直线。但由于振动筛的创造和组装都有一定的差距，接近线性振动，由于圆形振动筛的振动为单轴振动，所以又称为单轴振动筛，线性振动筛的振动励磁机由两轴组成。所以也称为双轴振动筛。振动筛振动机理将突破传统的振动筛振动形，而采取新的振动形式。从根本上解决振动筛目前所难以解决的一些主要问题。从所采用的振动理论方面看，会突破传统的确定性线性振动理论，而采用更符合实际情况的平稳线性随机振动理论及非线性随机振动理论REF_Ref25935\r\h[10]。2振动筛沙机的结构和工作原理2.1振动筛沙机的工作原理振动式筛沙机采用类似于圆振动筛的结构。由于这种筛沙机利用惯性，且只有一根轴。因此被称为单轴振动筛，振动筛沙机由两种方式支撑，分别是悬挂式，和底座支撑式。悬挂式，安装和维修都十分麻烦，且应用范围并不广泛。而座式支撑方式，将底座用落地式地脚螺钉与地面固定，其简单实用，适用的场合较广，且耐用。筛箱的结构一般采用铆钉、高强度螺栓连接。振动发生装置为轴偏心式激振器，用稀油润滑，采用调心滚子轴承。由电动机通过带轮，由V带把动能传递激振器，然后带动偏心轴高速旋转运动，使筛箱产生高频振动[3]。2.2振动筛沙机的基本结构振动筛沙机由筛箱、隔振装置、激振器、底座和传动装置等结构组装而成。2.2.1筛箱筛箱主要主要组成部分为筛框、筛面。1.筛框是由两个侧面板与多个横梁两部分组成。侧面采用甲类普通碳素钢钢板，选择10mm的厚度进行安装。横梁选择日常中，应用最多的的圆形钢管、槽钢、方形钢管或者是工字钢制造。以及刚性足够的筛框。筛框可以以铆接、焊接和高强度螺栓任选其一的方式连接。内侧加强版横撑承料版外侧加强板侧板支撑架抗磨板排料嘴螺栓夹座横梁内侧加强版横撑承料版外侧加强板侧板支撑架抗磨板排料嘴螺栓夹座横梁图2-1筛框示意图2.筛面，用来让物料在震动中下料，因为沙子的需求量都较大，所以振动筛的筛面需要一定的承重能力，较强的耐磨和耐冲击性能。施工中为了降低噪音，提高耐磨性，此次设计中我采用成型橡胶条对筛面进行加固，用螺栓将橡胶条固定在筛面框架上。上筛面采用不锈钢材质，下筛面采用编织筛网接合。筛框上用螺母螺钉固定，冲孔筛板和条缝筛面可选用木楔将其固定在在筛框上，两侧压紧。在筛箱两侧对称后，用焊枪焊住两侧面的较长的三角形钢柱，用来支撑筛面。并用木楔和木条压紧实。木楔在浸泡后可以将筛面变得更加牢固。最后用方头的螺钉压紧筛面中间，因为方头螺钉易操作，简单可靠方便更换[4]。图2-2箱体零件图图2-3筛箱装配图1-箱体，2-压块，3-压条，4-筛面，5-螺栓M16X80，6-螺母M16，7-弹簧垫圈，8-弹簧上座。2.2.2激振器考虑到制作的效率和设备的情况，本次振动筛沙机，经过调查，确定使用激振力度大，方便安装拆卸，普通工人就可以操作的，能够快速调整大小的惯性激振器，安装轴心旋转产生惯性，偏于中心产生力，作为激振器产生的的激振力。2.2.3支撑装置和隔振装置筛箱用于弹性的机械零件，经调查共分为两种类型，一种是把筛箱吊起，振动筛沙，采用上部固定支撑。另一种为用下座固定，支撑筛箱的方式，用下座支撑筛箱启动运转。应用板弹簧和橡胶弹簧作为阻遏运动的机械零件。2.2.4传动装置此次振动筛沙机选择结构简单的带传动装置。带传动易于操作，传动方式快捷平稳，安装后能起到缓冲震动的效果，制造方式经济实惠REF_Ref30758\r\h[1]。3振动筛沙机的参数计算3.1运动学参数的确定以下类型的波动是常见的：谐波线性波动，非线性线性波动，振动器可用于不同的参数运动（振幅，粒子，角度波动和角度倾斜）正向运动，反向运动，抛掷运动，还有反向滑动[7]。1.振动强度K选择震动强度K时，材料受到构件刚度和材料强度影响，目前正常的机械水平K值大概在4～8的范围值内，振动筛值在4～6之间。本次设计中，我选择K=4。2.抛掷指数根据振动筛的用法选择本次设计的筛子，圆形振动筛取一个大概的数3～5，直线的振动筛取一个大概的数2.5～4；。可以简单获取的物料，选取最小值，相对困难不容易筛取的物料，选取最大值。振动筛筛孔较小时，选取最大值，振动筛筛孔较大时，选是取最小值。本次设计的振动式筛沙机，选取。3.筛面倾角单轴振动筛的倾斜角：作为提前预测分级用作最终分级用对于圆振动筛取值在取150~250之间本次设计采用。4.筛箱的振幅筛箱振幅是设计振动筛沙机的筛子最重要的参数，应当选取最合适值，确保物料在分料时能够充分分层，以免发生堵塞。通常取值在3mm～6mm之间。本次设计选取筛箱振幅为5mm。5.筛箱每分钟振动次数：rmp(3-1)本式中：，为抛掷强度；，为筛面的倾角；=5mm，为振幅。代入公式(3-1)n=845rmp实际振动强度KS为：(3-2)将A=5mm，n=845rpm代入计算公式，取值符合振动强度要求。筛子的实际强度为：；频率和振幅：A=5mm；n=845rmp；=4。3.2振动筛工艺参数的确定1.根据文献选取工艺参数，选取筛面面积F=7.5,选取筛面长度L=4.8m.B=F/L=7.5/4.8=1.56m(3-3)2.筛分效率在筛分操作中，筛分效率以百分比表达。可按照以下公式计算：(3-4)公式中——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；为了将需要的筛分物料精准筛分，根据实验筛分后的结果，计算出筛分含量，分为和。用来筛沙的筛沙面的筛孔的大小和样式等，计算并与制作的机器成效对比，两者选择相同的数值。振动筛沙机的运动学参数和工艺学参数如下表。表3-1筛沙机的各项参数名称数值名称数值长度4.8m宽度1.56m振动强度4抛射强度4筛面倾角20振动方向角——筛箱振幅5mm筛子频率845rmp处理量17物料运动速度0.033m/s3.3动力学参数计算机器的振动器，确定偏心距的数值和偏心质量的数[9]。在常规控制机器中，弹性零件的刚度远远小于其他数，所以计算数值中K值可以省略不计。单轴振动筛的计算公式：(3-5)在公式中带入数值：M约为883kg，为振动机械设备的总量；m为偏心机械设备的总量；A约为5mm，为计算的筛箱的振动的物理量差准确数值的最大值的数值；r为24mm。3.4电动机的选择惯性振动筛正常操作时，功率会有损耗。此外振动式筛沙机启动时，力矩影响大，变极调速技术是通过采用变极多速电动机实现调速的.这种多速电动机大都为笼型转子电动机,其结构与基本系列异步电动机相似，现国内生产的有双速、三速、四速等3类。我们选用的是三相异步电动机,因为适用范围广，价格实惠。对电动机的调试,我们主要是利用变频器来改变电动机的转速,利用变频器连接电机,把电机的转速调到能最好地筛沙,选择传动电机型号为Y160L—4型REF_Ref6215\r\h[8]。电动机功率N的计算：kW(3-6)公式中：——传动效率，取；——振动消耗的功率；kW(3-7)C——阻尼系数，正常取数范围选择C取值0.25；——参振部分总的质量，由估算得=5070kg；n——每分钟振动次数（rmp）；——摩擦消耗的功率；kW(3-8)——轴承摩擦系数，取=0.0025~0.001；对于球轴承，取=0.001~0.004；本次设计选择滚子轴承，取=0.002。d——轴承内圈直径，d=0.11m。经计算可得：=10.99kW，=1.76kW，=13.4kW本次设计选择电动机的型号为Y160L—4传动型计算的最终功率为15kW，n=1460rmp.转速N=1460rmp，功率kW=15kW。4主要零件的设计与计算4.1轴承的选择调心滚子轴承：选择调心滚子轴承来配合此次设计振动式筛沙机，因为振动筛沙机的操作以及工作情况适宜调心滚子轴承，因为调心滚子轴承拥有调心性，由于外圈滚道的圆弧中心与轴承中心一致，具有调心性能，因此可自动调整因轴或外壳的挠曲或不同心引起的轴心不正。可承受径向负荷与双向轴向负荷。特别是径向负荷能力大，适用于承受重负荷与冲击负荷。轴承外圈滚道是球面形，当轴受力弯曲或倾斜而使内圈中心线与外圈中心线相对倾斜不超过1°~2.5°时，轴承仍能继续工作。在受力状态下对比，本次设计我选择调心滚子轴承。按照基本额定动载荷来选取轴承N(4-1)=910.024=17.1kN(4-2)设为预期寿命，设=8000h；工件的正常操作可以达到的寿命，设本次设计的球轴承=3，滚动的子轴承=10/3；为寿命系数，=2.3(4-3)为转速系数，=0.38(4-4)根据公式计算数值，确定得C约等于126kN翻阅和选用电动机有联系的材料，本次电动机的轴承运用调心滚子轴承。确定选择调心滚子轴承（GB/T288-1994）。内径110mm，外径240mm。4.2轴的设计轴是组成轴机械工件中，最为重要的机械工件。它可以帮助其它工件进行传递，取值。同时，确定轴，让其与机器工件相连通。轴工件的各个部位都会围着整个轴心旋转。所以在这次设计中，不能只考虑轴零件，必须将整个轴系零件都结合起来。轴零件本身，无法在没有精准的作用点和对应的支撑固定点之前，精准定位，所以无法准确确定轴力作用与过渡点之间的跨距，所以无法计算弯矩的准确数值和位置分布。在轴机械工件的设计中，必须考虑到材料的选择、结构、强度以及刚度等多方面的要求。最后需要计算出轴的振动稳定性。4.3轴的选材本次设计根据轴的耐磨性，强度和刚度等要素选择轴的材料，运用热处理方式，在材料制作方面考虑，选择最经济的材料制作。本次设计选择其中最适用的45号碳素钢。对于不需要承载外部的外力的或者只需要应对较小的力的轴，选择用A和A普通的碳素钢。对于受力载荷较大的轴，轴的尺寸和轴的重量需要特别限制，以及有特别要求的轴，选择采用合金钢制作轴。本次设计选用45优质碳素钢，许用应力=80MPa。图4-1轴的受力分析扭转与弯曲变化组合图4.4弹簧的选择弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用下产生较大的弹性变形，弹簧在各类机械中应用十分广泛。根据筛箱的设计，近似的计算出筛箱的重量约为883.48kg，总参振质量约为5070kg。根据振动式筛沙机实际情况，选择弹簧的材料为硅锰弹簧钢，该材料具有良好的力学性能,根据查阅选择弹簧参数，弹簧具体参数见表4-1。表4-1弹簧的设计参数弹簧类型圆形截面圆柱螺旋弹簧材料硅锰弹簧钢弹簧丝直径d12mm总圈数n7中径D130mm节距p36.4mm螺旋角α5.1°数量N8个图4-2弹簧装配图5振动筛沙机的安装和维护5.1振动筛沙机的安装及调试5.1.1安装前的准备整理并进行振动筛沙机的安装前，严格检查所有设备零件和相关附件，查看设备是否因为存放时间较长有老化，生锈等问题，或者因为操作不当导致零件有损坏。如有不合格之处，立即对零件进行整改，替换。最后的安装前，确保零件完好后，注入润滑油以防止零件生锈。5.1.2安装安装基础底座时，安装基础应当调试平整。然后根据支架组件图和滤网安装图安装组件。安装前，根据端面上显示的实际刚度选择弹簧。安装完毕后，将筛箱固定在支吊架上。调整到规定的倾斜角度。为了消除筛箱受到外力重击导致，整个箱体变斜，立即中断机器，拿出专用的工具，拆除零件，再调整筛箱的扁形的地方，施加在绝缘弹簧上的力应均匀，在安装电机和V带时，电机支座的基础应平整。校正电机支架的水平度，并及时校正两个V轮对应的槽轴。V带张紧度适中，按要求安装固定筛，检查筛箱连接件（如筛板、激振器等）的紧固情况。护罩应均匀张紧，防止一处，或者任何一处的工件变化、不适、不稳、不均。检查工件运动，工作，发生变型的零部件们的湿润和顺滑情况。并用带了专用手套的手，转，恩机器的操作部分，检查操作是否正常，检查每日的工作时所有箱体、支架是否发生碰撞。5.1.3试运转安装完成后，应进行空车试验，初步检查安装设备的质量，并进行基础调试，以满足设备的运行要求。在此期间，激振器的安装是否符合要求的高度，V带是否过紧，必须在调试后的4小时内调整改进。检查轴转动是否灵活，润滑是否良好等。如果松动，拧紧后启动。只有经过8小时的无故障调试，安装工作才完成。5.2维护筛网表面应定期清理，剥离部分应修补。检查是否有锈迹，及时除锈和防锈。工件的胶状带时时拧紧。检查滤网，应特别注意偏心重块，如果没有发现，那设备运行时，偏心轮很可能与飞轮分离，造成安全事故。检查筛箱侧面的板与螺钉对接的正中位置是否时紧固的，螺栓与侧板是否有个别的空动，如果有，更换新螺钉并用专业用具加紧固住，检查筛面是否磨损，筛面是否有明显的局部磨损。检查整个筛框，主要检查主梁及各梁的焊接情况，仔细检查焊接处有无局部裂纹。对设备定期检查中发现的问题要及时整改。维护内容包括及时调整V带张紧度，更换新皮带，更换螺旋弹簧，更换筛面磨损及纵向加强带，更换定心辊轴承及垫片，不得焊接。有龟裂的，损破的下层主梁应及时换取最新的工具工件。在有破裂的外部中心点的尖端钻一6mm孔，然后在裂纹处加加强板。励磁机解体后，由专业人员在干净的地方进行解体、修理和安装。检查各部件的连接及轴承磨损情况，清理箱内润滑回路使其畅通，拆下各接头附件，更换所有损坏的垫片及其它部件在修理筛沙机器的时候应十分当心，当拆卸或者安装体积大的部分零件时，必须由老员工或者懂得零件如何装配的人来进行零件的安装，不可盲目的对零件进行装配，另外，也不可以对零件进行强制毁坏，防止机器故障。零件设备，拆除的零件确保干净，整洁，避免沾染灰尘异物。6设备的环保性6.1设备的环保性对于振动筛沙机在操作时会发生巨大的声音，这些噪声将会直接导致劳动环境嘈杂，影响工人及周围居民的工作与影响。因此必须要设置消音器，以降低噪声的发散。经分析振动式筛沙机产生的噪声，很大程度上式由于零部件间的联接不够紧密，或者弹簧的弹性性能降低而造成的。故可以通过定期检查设备的联接是否紧固，弹簧的弹性性能是否正常，如有异常及时进行修理或者更换，在适当的位置，增加一些软性缓冲，可以较大的降低设备噪声的产生。经理论分析，振动式筛沙机经过改进后后效果比较明显。设备不仅确保了正常的生产进行，而且在一定程度上减少了备件的需求。结论我本次设计的是自动筛沙机，经过多