毕业设计（论文）-复合式振动筛设计（双轴式直线振动筛）

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复合式振动筛的设计摘要本文对双轴式直线振动筛进行了系统的分析，根据其在生产中的应用场合，研究了双轴振动筛的总体结构，并对其整体结构进行了设计以及主要零部件的详细设计、计算和校核。在以往双轴直线振动筛的基础上对其总体设计进行了较大的改进。使用隔振弹簧的底座，减小了激振器的噪音和振动损坏。有效的延长了使用寿命，使振动筛的性能更加稳定。关键词：双轴式，直线，振动，激振器

CompositevibratingscreenAuthor:Tutor:AbstractThispaperofdoubleshafttypelinearvibratingscreenisanalyzed,andaccordingtothepracticalapplicationsoftheoverallstructureoftwoaxlevibratingscreen,andtheoverallstructuredesignandthedetaileddesignofthemainparts,calculationandcheck.Onthebasisoftheprevioustwoaxislinearvibratingscreen,theoveralldesignofthetwoaxislinearvibratingscreenhasbeengreatlyimproved.Usethebaseofthevibrationisolationspringtoreducethenoiseandvibrationdamageofthevibrationexciter.Effectivelyprolongtheservicelife,sothattheperformanceofthevibratingscreenismorestable.Keywords:biaxial,straightline,vibration,vibrationexciter

目录1绪论 11.1课题研究背景 11.2振动筛的发展现状 11.3直线振动筛的工作原理12总体方案的确定 22.1设计任务分析 22.2.1设计要求 22.2.2任务分析 22.2总体方案的设计 22.2.1支撑形式与隔振装置 22.2.2传动方案的设计 32.2.3电动机的选用 32.3总体结构简图 43双轴直线振动筛的设计计算 53.1振动筛上物料的运动分析 53.1.1工艺参数的选取 63.2总体设计计算步骤 …...63.2.1计算振动筛筛面面积 63.2.2振动次数的计算 73.2.3物料运动速度的计算 73.2.4验算生产率 73.2.5估算振动筛的重量 73.2.6激振器偏心块的质量及其偏心距的确定 83.2.7隔振弹簧刚度的确定 93.2.8筛箱的设计 93.2.9电动机的选择 94主要零部件的设计和计算 104.1筛面的设计和选择 104.1.1筛面的功用及结构特点 104.1.2筛面的选择及加工要求 104.1.3筛板的设计 104.1.4橡胶弹簧的设计 114.2激振器的设计 124.2.1激振器的特点分析 124.2.2轴的计算与设计 124.2.3轴承的选用和设计 154.2.4圆轴法兰的设计 164.3底座的设计 164.3.1底座的功用 164.3.2底座材料的选择 164.4轴承压盖的设计计算 164.5密封件的设计计算 174.6偏心块的设计 174.6.1偏心块的结构 174.6.2偏心块的安装要求 184.7联轴器的设计 184.8键的选择 194.8.1轴与偏心块连接处键的选择与校核 194.8.2轴与联轴器的连接处键的选择与校核 195筛箱的结构设计 205.1筛箱的结构 205.2筛箱的设计 205.2.1筛箱材料的选择和结构设计 205.2.2筛箱部件的连接 215.2.3筛箱的支撑 216齿轮箱的设计 226.1齿轮的布置 226.2齿轮的设计 226.2.1齿轮的设计参数 226.2.2齿轮的材料及热处理及传动方式 226.2.3齿轮的模数和齿数 226.3齿轮的校核 23致谢… 24参考文献……………….……25

1绪论1.1课题研究背景振动筛是企业广泛应用的筛分机械，筛分设备生产效率和能源利用率的高低都直接影响企业的经济效益。而振动筛以它简单的结构、可靠地稳定性和巨大的处理能力在目前所有筛分设备中占有很大优势，这也使振动筛成为迅速发展的一种新型机器。1.2振动筛的发展现状从上世纪70年代开始，国内开始在大型筛分机的研制方面，做了大量工作，取得了很大成绩。但是我国大型筛分机仍然存在很多问题，比如筛分机的结构强度不足，筛分精度不能满足高标准的生产需要，结构设计不合理使用寿命不长等。这也是未来需要研究和改进的地方。1.3直线振动筛的工作原理直线振动筛的振源是激振器，激振器由两个轴组成，每个轴上安装有一个偏心块，而且分别以相反的方向运转。当两个安装有偏心块的圆盘运转时，离心力在x轴上的分力总是互相抵消，但是其在y轴上的分力互相相加，于是y轴方向上形成了一个循环往复的激振力，这个激振力带动筛箱上下振动。

2总体方案的确定2.1设计数据及任务分析2.1.1设计初始数据(1)用于粉状、颗粒状物料的筛选和分级；(2)具有结构简单、运转平稳、零部件经济耐用、筛网容易更换等优点；(3)设备操作简单，保养维修方便；(4)主要参数：筛面尺寸：长度，宽度；筛面层数：层；2.1.2任务分析我们设计的是双轴直线振动筛，此振动筛主要应用于对粉末状和颗粒状的物料进行分级，该设计题目的完成需要解决以下几个主要的问题：（1）尽量使其结构简单，并且满足生产加工需要。（2）机身尺寸既能满足强度要求，又能保证振动筛能够平稳的工作。（3）选择合适激振力的参数。2.2总体方案的设计2.2.1支撑形式与隔振装置振动筛的支撑方式分别是吊挂式和座式。吊挂装置可以将筛子悬挂起来，筛面的倾角可以通过钢丝绳的长度来调节。钢丝绳的上方安装有防摆锤，其作用是减少筛箱的横向摆动。当为了减轻此共振现象的发生，可以改变防摆锤的位置来调整，减少共振现象的出现，减少横向摆动。座式结构的地层隔振装置采用刚度大的弹簧，弹簧的刚度大小对弹性系统的工作状态以及筛机的工作稳定性起着决定性作用。座式固定方式能够明显改善吊式结构出现的横向摆动，而且座式结构比较简单，使用范围广，综合考虑，应该选用座式总体支撑方案。2.2.2传动方案的设计图2.1传动方案图对于联轴器有万向联轴器、轮胎联轴器、膜片式联轴器。（1）万向联轴器：结构紧凑，维护保养方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统中。（2）轮胎联轴器：由橡胶或者橡胶织物制做而成，具有良好的减震能力，能够很好地降低动载荷，并且它的绝缘性能非常好，减小运转时产生的噪声。（3）膜片联轴器：结构比较简单，但是它的扭转弹性比较低，缓冲效果和减震性能比较差，主要使用于载荷相对比较平稳的高速传动。2.2.3电动机的选用通过设计方案的对比，本振动筛采用座式结构，联轴器的类型采用轮胎式联轴器，可以减少二级传动。使传动更加简单，同时也能减少电机的转速，选取电动机型号为：型。表2-1电机参数表额定功率7.5kw最大转矩2.0kN·m同步转速1000r/min质量120kg满载转速970r/min2.3总体结构简图双轴直线振动筛的总装配结构简图如图所示，底座用于对设备进行固定，支撑部件为筛箱和电机提供支撑力；支撑弹簧用来辅助机构产生振幅，振动器为振动筛提供了动力来源。其他的辅助零件轮胎联轴器也是此振动的重要组成部件。1齿轮箱支架2激振器3电动机支架4电动机5筛箱6筛板7橡胶垫8支撑座图2.2振动筛结构简图

3双轴直线振动筛的设计计算3.1振动筛上物料的运动分析在振动筛面上聚集的颗粒大小不同，形状各异的碎散物料群，物料的运动状态决定了筛分机的筛分效果和生产能力。筛机工作时下层物料有机会与筛面接触，其余物料只能在上面振动，各自在各自的系统内工作。因此，我们可以轻易判断整个运动筛的运动轨迹没有那么简单。所以，机器在实际运动过程中，运动会受一些因素影响，综合考虑才可下结论。（1）查阅相关资料筛面的运动方程如下。筛面系统分析计算。整个筛面系统中振次和振幅各项数据大有不同的，在筛面的物料作不同状态的运动。筛面应选择倾斜方式安装，与水平面夹角为，当筛分机工作时，作用在颗粒上里的平衡方程式可表示为：图3.1物料的运动分析所以消去m，得物料的抛掷指数 ，因此，由上式可知 3.1.1工艺参数的选取表3-1工艺参数表编号项目指标1处理量70吨/小时；2抛射强度=3；3振动筛的振幅AA=4mm4筛面倾角=5振动方向角=6筛下物最大颗粒=23mm7物料层的厚度100mm8筛分方式末煤最终筛分，孔尺寸选用25mm。3.2总体设计计算步骤3.2.1计算振动筛筛面面积由《破碎与筛分机械设计选用手册》P461得，末煤单位筛面面积的生产率为=18-22吨/·小时。取=20吨/·小时由煤用振动筛的生产率计算公式：·，所以,代入数据得，查阅相关资料根据实际的脱水振动筛的型号取筛面面积为。3.2.2振动次数的求取振动次数计算结果为：；校核经相关计算满足要求3.2.3物料运动速度的计算查阅相关资料，可以知道物料运动速度，可运用以下公式经计算可以得到结果最后求得：3.2.4确定生产率由公式t/h，经如下公式计算得：符合要求。估算振动筛的重量按照以往计算经验可以确定：振动筛总重是振动筛单位面积的重量和筛面面积的乘积即,最终得到：3.2.6激振器偏心块的质量及其偏心距的确定根据相关数据我们可以明确选取偏心距，即计算公式如下：计算结果为：kg3.2.7弹簧刚度的计算振动筛频率比的范围：4～5这次我的设计取=5计算公式如下：经过认真的计算振动筛的角速度:ω==弧度／s，最终求得N/mm综合考虑各种因素弹簧受数量的限制，每一个弹簧应该刚度为=N/mm3.2.8筛箱的确定筛箱的材料应满足机器的使用性能，为了更好地运作机器筛箱用为钢，厚度取，采用座式结构3.2.9电动机的选择查阅资料后可得，当惯性振动筛在运作时，它的功率消耗可以分为两个部分：第一部分是振动体动工作时的能量消耗，第二部分是轴承内的摩擦消耗。式中—传动效率，取0.9；(1)动能消耗的功率kw式中C—阻尼系数；推荐C=，取其为0.25；—振动次数，r/min；代入数据得kw(2)轴承内摩擦消耗的功率kw式中——轴承的摩擦系数，=0.005；d——激振器轴的直径，m，=0.05m；代入数据得kw将、代入公式(14)得kw电机需符合以下条件：﹥综合和考虑各种因素选取电动机型号为：型；额定功率，同步转速，满载转速，最大转矩kN·m，质量。

4主要零部件的设计和计算4.1筛面的选取与确定4.1.1筛面的选材和功能特点作为一个能正常工作运行的机器，必须符合相应的技术标准。像这台机器有对筛面的要求特别高。首先它的强度必须足够大，耐磨耐腐蚀好以及确保它有最大的开孔率符合要求的开孔率，最重要的是确保物料能从筛孔落下去，这样才能展现这台机器存在的价值。当然一台机器所创造的价值需要很多相关因素进行配合，像开孔率与筛孔的形状要慎重对待，它们对整个机械系统的运作影响很大，是否能提高生产效率和筛分速度，就要看你的筛丝选择。4.1.2筛面的选择及加工要求（1）筛板。筛板对于筛面非常重要，它的主要功能就是筛分大块物料，固定得非常牢固。经过一番实地考察和查阅资料，如果有筛孔在毫米以上进行的工作分类，应该采用筛板，这样会对整个系统运作优化很多，延长了筛面使用年限还不下降工作效率，对系统运作有益无害。（2）筛网。筛网的优势就在开孔率上。相对于筛板，它的固定的不像筛板那样牢固，因为每个部件分工的分工不同所起到作用也不一样，它主要筛分细小物料，工作频率强，所以寿命自然很短。此次我的设计是用于干煤的筛分所以根据筛面来确定筛板。不同的部件使用不同的材料制作，振动筛筛板的材料按照要求普遍会选和或者，至于厚度我暂取毫米，然后根据实际需要可以做相应的调整，加工程序一般是钻孔也有可能是冲孔。筛孔形状有很多种，根据不同的情况和实际需要来做选择。筛板的确定振动筛生产能力的计算虽然有不少试验公式，但是在生产过程中会受外界不同因素得影响，所以筛板的确定应采用比较合理的公式经计算。结合筛子的单位面积的生产率，运用以下公式来求取筛子的生产能力：查阅资料：。已知为所以筛孔尺寸确定为和。4.1.4橡胶弹簧的确定圆柱形橡胶弹簧尺寸分布图图4.1圆柱形橡胶弹簧此次我的设计m参考公式，这次取m，取m查阅相关资料运用静弹性模量和邵氏硬度的关系计算结果如下：正常情况下H取值范围在45-50之间，本设计选强度的校核与确认：，满足要求。4.2激振器的确定4.2.1激振器的特点分析激振器为振动筛提供激振力，其结构简图如图4.2所示。在振动器中安装偏心轴或者是采用直轴加偏心块的设计。1偏心块2套筒3轴承盖4轴承座5轴承6轴7密封圈图4.2振动器简图筒式式振动器具有以下优点：（1）质量偏轻，高度低，增加了座式振动筛在生产工作中的稳定性。（2）偏心块的加工制造较方便。（3）方便布置传动的电动机。4.2.2轴的计算与设计(1)轴的直径需确定。轴对整个运作影响甚大，所以它的材料选取选用，处理方式调质。取,计算公式如下每个部件与部件之间的传动效率不同，联轴器的传动效率为，轴的转速为===考虑到轴上有键槽，A需要调整幅度，所以最小直径也会有所变化(2)轴的分段设计。安装联轴器部位恰好就是轴的最小直径阶段，为了使轴与联轴器配合得当，所以对于联轴器的选取一定要得当。考虑到各种使用因素的影响易磨损，所以选用十字轴式万向联轴器。联轴器的计算转矩==9550N·m求取结果如下=N·m考虑部件与部件之间的配合，这次我的设计选用联轴器以及，它们的额定转矩参考相关资料分别是和。综合考虑各种因素影响，每段轴与轴孔的配合首先首先需要确定轴的直径，第一部分最左端有一轴肩，则此段轴孔的大小，第二部分有键槽，所以这段直径。简单计算可以得到偏心块的厚度为，加上轴段有挡圈的限制，所以这段轴的距离取。轴承的安装需和轴间隙配合，轴承与各个面必须保留足够安全距离，综合这一切以后我可以的轻易取此段轴的长度为，轴承的型号为。为了更好地装卸，轴端应有轴肩其高度为。综合考虑，查阅相关资料后得：这次我的设计键的材料是，它的尺寸为：；轴的定位考虑联轴器与键的配合此段键的尺寸：；轴的校核。从图上我们可以知道轴的分布是对称的，受力也一样。所有受力如图所示：图4.3轴的结构简图图4.4轴的受力分析简图==21643.6N弯矩：N·m：N·m图4.5弯矩和扭矩图此段轴强度的轴应首先从参考第三强度理论进行校核，取≈应力计算公式和结果如下:=最终得:=<经校核之后，符合要求，此段轴能运用实际工作中。4.2.3轴承的选取径向力为：额定负载为：、、、、寿命时间为10000h。KN考虑整套机械系统的运作，经过计算可得到可以选择的轴承是:圆锥滚子轴承。4.2.4圆轴法兰的设计法兰的材料是钢材，模型铸造而成，壁厚，外径尺寸，管长。图4.6法兰4.3底座的设计4.3.1底座材料的选择底座对整个机器非常重要，它的耐磨耐性性和稳定性影响着整个机器的使用年限，本次设计选用的材料适用于焊接，整个机架焊接成型字钢结构更加稳定，在实际运作中强度更好，批量生产十分方便，降低了不少成本。4.3.2焊接注意事项（1）不同的材料含碳量不一样，所以在焊接过程中焊接的难易程度和焊缝的的大小都有材料本身的性质决定的，所以焊接时需特别注意！（2）焊缝出现的位置对整个机架稳定性和牢固状态影响很大，所以焊缝的位置一定要合理。（3）截面的形状直接影响物件的抵抗震动的能力，需认真对待布肋和加强筋的位置；（4）焊接头抵抗脆断和抵抗弯曲的能力一定要强。4.4轴承压盖的计算查阅相关资料，综合考虑后得：轴承外部直径 D=130mmd=60mme=1.2=14mm=10mm=155mm图4.7轴承压盖4.5密封件的设计计算采用毡油式密封件，型号为D=80mm4.6偏心块的设计4.6.1偏心块的结构本设计采用了圆盘式偏心块，圆盘旋转的过程中产生了离心力。偏心块做圆周运动产生一个大小循环往复变化的离心力，这个力就是激振器离心力使筛箱上下往复运动。筛箱的两边分别放置激振器可以达到简化筛箱结构的目的，而且可以改善其受力状况。由可知=mm==由键的工作强度条件得，偏心块宽度尺寸设计为：查阅资料可得偏心块和轴之间使用键连接在一起=；4.6.2偏心块的位置安装要求偏心块在自身重力的作用下，质心就在如图所示的最低位置。这样两个偏心块在初始位置时都处于最低位置，保证了它们的初始相位角相等，当系统开始工作时两偏心块在电动机的作用下就开始在两个不同的方向运转。图4.8偏心块4.7联轴器的设计联轴器的选择要符合各方面的使用需求，振动筛上所承载的物料不断改变,而且振动筛工作起来运转速度很快,产生很强烈的振动,综合考虑联轴器应该选择橡胶式联轴器。联轴器的转距计算过程：==N·m式中—工作情况系数，；—动力机系数，；—=1=1。计算得=N·m查阅相关资料，综合考虑部件与部件之间的配合，这次我的设计选用联轴器以及，它们的额定转矩参考相关资料分别是和。键的确定轴与偏心块连接处键的选择与校核查阅相关资料对轴和偏心块进行了全面的分析研究，最终确定与偏心块连接所处的地方轴段直径为，在我的设计中键的类型选择平键，它的尺寸大小为，总个数为个。应保留的长度为强度条件==<<按照上述计算结果，此次校核满足条件，符合生产需求。轴与联轴器的连接处键的选择与校核在此次设计中，我查阅相关资料得知联轴器在轴上的定位使用圆头普通平键连接固定，经过仔细研究，满足机器工作要求时此键应有的尺寸为。强度条件==<<按照上述计算过程，此次校核满足条件，符合要求。

5筛箱的结构设计筛箱的结构根据相关设计资料我所设计的振动筛筛箱的材料应该选择钢板，其厚度取，座式结构选用的非常普遍，此结构应该选择座式。筛箱的结构简图如下1进料槽2横梁3加强版4横撑5侧板6支撑架图5.1筛箱的结构简图侧板和横梁两处焊接而成，形成很强的结合体。值得一提侧板和横撑用用螺栓连接，更加方便稳定。5.2筛箱的总体结构确定筛箱的设计振动筛固定在箱体上，箱体的稳定与否直接影响振动筛的工作效率。所以箱体的结构造型十分重要，它由侧板和横撑以及加强板和横梁四个部分组成，相当牢固。对于每个参与组成的部分，都需要符合相应条件的材料加工而成，侧板的材料是钢，两个侧板和横梁焊接成主要的箱体结构，另外侧板还有传递激振力的功能，激振器用螺栓固定在侧板上，既方便又有非常好的作用。筛箱抵抗弯曲变形的能力，是一个它的刚度的表现。筛子处于工作状态时，筛框会因为受来来回回次数过多的惯性力局部物件产生动力变形，这种变形后期很可能会出现故障像横梁或侧板会断裂这就是会出现的一种结果。因此，筛框整体结构的刚度必须满足机器运作需要，尤其是连接部位的刚度一定重视对待。在横梁间纵向小梁、横梁上交叉铺设筛板，在侧板连接处用相对大的弯钢板以代替型钢等来提高箱体的整体刚度。5.2.2筛箱的支撑筛子该怎样安装，我们要根据现场实际情况拟定有效可行的方案，有时候会架在机座上，但大多数时候都会选择把它悬吊在承重结构上。如今市场上流通的筛子座式占绝大多数，相对于其它筛子这种筛子结构简单，对外界环境要求也相对较低，因此应用比较广泛。双轴直线振动筛整套结构焊接而成，筛网的尺寸我们选择：，筛面的面积为，侧板为钢，厚度为。物料流向控制筛箱支撑方式是座式，底座用橡胶弹簧包裹减少与地面直接接触使支撑更加持久，弹簧通过地脚栓固定于地面，螺丝松紧调节着两边的高度，使筛网两边高度不等，物料受重力的影响倾斜而下，这样物料进料槽流到出料口处。

6齿轮箱的设计6.1齿轮的布置根据设计的两轴中心距为，连线与水平方向所成倾斜角度角，经考虑四个齿轮位置摆放如下图所示图6.1齿轮摆放图6.2齿轮的设计6.2.1齿轮的设计参数表6-1齿轮参数传递功率齿轮1转速传动比P=6.75kWi=1.00传递转矩齿轮2电动机满载转速预定寿命T=66.45N·mH=10000h齿轮的材料及热处理及传动方式由于传动时齿面与齿面相磨损硬齿面传动更为合适，45钢表面用淬火方式进行处理加强表面硬度，封闭式传动。齿轮的模数和齿数初选齿轮的模数，齿数。表6-2齿轮1参数齿顶圆直径齿顶高全齿高分度圆直径齿根圆直径齿根高齿顶压力角表6-3齿轮2参数齿顶圆直径齿顶高全齿高分度圆直径齿根圆直径齿根高齿顶压力角6.3齿轮的校核表6-4齿轮1强度校核接触强度极限应力抗弯疲劳基本值接触疲劳强度许用值MPaMPaMPa弯曲疲劳强度许用值弯曲疲劳强度计算应力弯曲疲劳强度校核MPaMPa满足表6-5齿轮2强度校核接触强度极限应力抗弯疲劳基本值接触疲劳强度许用