振动筛毕业设计

学院(部):材料科学与工程学院2ZD1556自定中心园振动筛摘要VibrationsieveisoneofthemostwidelyuButthevibratingscreenislargerthgradualimprovementofthedesign,circularmotionvibrationsieveofadevelopmentpresentsituation,describedthistimehasdesigned2zd1556circularmotionvibrationsieveofautocenterdesigncomputationalmethodbasisandthestep,aswellasthemainvcharacteristicsofvibratingscreenanddeterminationofdesigofmaterialsanalysis,Dynamicanalysisofvibrationsieveandkineticparameterscalculated,rationaldesignofthestructurevibratingscreedesignparameters,motordesignandver 11.1筛分的概念 1.2筛分设备的作用 1.3筛分作业的分类 1.4筛分机械设计的意义 21.5振动筛设计的原则 31.6筛分机械研究的现状 31.7将来的发展趋势 32目的依据及说明 42.12ZD1556自定中心园振动筛设计的目的 42.2设计的依据及参考资料 42.3设计的有关说明 3工艺参数的选择与确定 43.1筛面长度及宽度的确定 43.2生产率的确定 53.3振幅和频率的选择 53.4筛面倾角的选择 74动力学分析及参数计算 8振动筛动力学基本理论 84.1参振重量及参振质量的计算 4.2主弹簧刚度计算与选择 4.3激振器偏心质量及其偏心距的验算 4.4重心计算 5功率计算及电机的选择 5.1筛分机在负荷状态下工作所需功率的计算 5.2电动机的选择 5.3验算电动机的启动转矩 6零件的计算 6.1弹簧计算 6.2三角皮带的传动计算 6.3轴强度验算 6.4轴承寿命验算 7基型及结构的选择 7.1筛分基型的比较和选择 7.2筛分机结构的选择和确定 30 32 致谢 振动筛，其支承方式有悬挂支承与座式支承两种，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1.2筛分设备的作用1.3筛分作业的分类(1)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2(2)辅助筛分这种筛分主要用在选矿厂的破碎作业中，对破碎作业起辅助作用。(3)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(4)选择筛分如果物料中有用成分在各个粒级的分布差别很大，则可以筛分分级(5)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。1.4筛分机械设计的意义振动筛作为一种高效的筛分设备，被广泛地用于冶炼行业防止筛孔堵塞；筛分效率较高；可以变化筛面倾角，从而改变物料沿筛面的运动速度，反，物料沿筛面运动速度降低(在筛面倾角与主轴转速相同的情况下),以提高筛分效动学参数、动力学参数、结构参数)满足结构的可靠性和合理性。3(2)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，42目的依据及说明(1)熟悉矿物加工机械(筛分机)设计的有关设计资(2)掌握矿物加工机械(筛分机)设计的基本方法及步骤和编制系列设计文件的基本2ZD1556-02:左视图2ZD1556-05:偏心轴2ZD1556-06:大皮带轮(配重轮)2ZD1556-07:小皮带轮3工艺参数的选择与确定5筛的处理能力(生产率)。经验表明，作为预先筛分用的振动筛的长度一般为4m左右，最终筛分用的振动筛长度一般为6m左右，这样的长度可保证振动筛有较高(90%以上)的筛分效率。筛面的宽度以1.25m为最小，按0.25m的间隔增加系列。因此，本设计振动筛用于最终筛分，筛面长度取5.6m,筛面宽度取1.5m。3.2生产率的确定生产率是指单位时间内的处理物料的重量。目前常用的公式为：其中：Q-生产率t/hF-筛面有效面积m²q-单位面积的生产率t/(m²·h)计算可得上层筛面处理能力为90～450t/h,下层筛面处理能力为30～90t/h。3.3振幅和频率的选择a.筛面上物料的运动分析物料在筛面上运动取决于振幅和频率，为防堵和获得较高的生产率和生产效率，筛子多采用颗粒的跳动状态。要选择合适的振幅和频率，先分析物料在筛面上的运动。筛面上单个颗粒运动的手图3-1筛上物料受力分析YYG6单个颗粒出现跳动状态的临界条件是w-角频率rad/s图3-2筛上物料跳动状态yX本设计单轴惯性筛用于最终筛分，振幅取A=4mm对于单轴筛的频率一般选择800～1200r/min,本设计选择振动筛的频率至此，可以计算出实际抛射强度78表3-1振动筛有关参数筛框尺寸筛面面积m²最大入料粒度筛孔尺寸2上层90～450下层30～90上层25～100下层6～254动力学分析及参数计算惯性振动筛的振动系统是由振动质量(筛箱和振动器的质量)、弹簧和激振力(由回转的偏心块产生的)构成。为了保证筛子的稳定工作，必须对惯性振动筛的的振动系图4.1表示圆振动筛的振动系统。为了简化计算，假定振动器转子的回转中心和机体(筛箱)的重心重合.激振力和弹性力通过机体重心。此时，筛子只作平面平移运动。9今取机体静止平衡时(即机体的重量为弹簧的弹性反作用力所平衡时的位置)的重心所偏心重块质量m的重心不仅随机体一起作平移运动(牵连运动),而且还绕振动器的回转中心线作回转运动(相对运动),则其重心的绝对位移为：ym=y+y₁=y+rsinφ=y+r式中：r——偏心质量的重心至回转轴线的距离。偏心质量m运动时产生的离心力为：式中mrw²cosot和mro²sinot为偏心质量m在x与y方向之相对运动离心力或称激振力。和K,表示弹簧在x和y方向的刚度，弹簧作用力的方向永远是和机体重心的位移方向相反)及阻尼力-cx和cy(c称为粘滞阻力系数，阻尼力的方向与机体运动速度方向相在单轴振动系统中，作用在机体质量M上的力除了和之外，还有机体的惯性力和 (其方向与机体的速度方向相反)、弹簧的作用力，(表示弹簧在方向的刚度),及阻尼力(称为粘滞阻力系数，阻尼力的方向与机体的运动方向相反)。当振动器在作等速圆周运动时，将作用在机体M上的各力，按照理论力学中的动静法建立的运动微分方程式为：式中：M——机体的计算质量根据单轴振动筛运动微分方程式的全解可知，机体在x和y轴方向的运动是自由振动和强迫振动两个简谐振动相加而成的，事实上，由于有阻尼力存在的缘故，自由振动在机器工作开始后就会逐渐消失，因此，机体的运动就只剩下强迫振动了。所以，只需要讨论公式的特解：其特解为：系统的自振频率为：4.1参振重量及参振质量的计算参振重量W的计算：Z-筛面层数Z=2H₂-排料端物料高度cmL-筛面有效长度(型号长度减去10cm)B-筛面有效宽度(型号宽度减去10cm)C-物料对筛面的比压系数C=0.15～0.2现取C=0.175参振质量M的算：4.2主弹簧刚度计算与选择弹簧刚度K的选择应遵循的原则是：使振动筛系统的工作过程中传给基础的动负荷尽可能的小。一般地，座式振动筛只要a.振动筛的固有频率b.弹簧的总刚度KK=MXw²=4.294×21.36²=1959根据国标要求，选择弹簧高径比取弹簧用钢丝直径中径圈数自由高度4.3激振器偏心质量及其偏心距的验算4.3.1偏心轴的主要尺寸确定L-偏心轴偏心段长度cm偏心轴旋转半径e=Y₁+Amax=17.15mm凸台及调整块的重心旋转半径扇形孔的重心旋转半径凸台及调整块的重量扇形孔包含的金属重量调整块的厚度每块凸台厚度4.4重心计算筛箱的重心(x₁,y₁)=(94.3,84.3)下层物料重心(x₃,y₃)筛箱与物料的合成重心(x,y)5.1筛分机在负荷状态下工作所需功率的计算M-参振质量A-最大振幅n-振动频率振动筛摩擦消耗的功率N₂式中，f-轴承摩擦系数取0.005M-参振质量kg·S²/m振动筛在工作状态下消耗的功率N式中，η-传动效率取0.955.2电动机的选择电机型号选择JQ02-62-4电动机转速n额=1460r/min电动机额定功率传动效率额定转矩5.3验算电动机的启动转矩振动筛启动时，电动机需要克服偏心质量的静力矩和摩擦力矩，启动后由于惯性作用功率消耗较少，因而选用电动机是需要选用高启动转矩的电动机。摩擦转矩启动转矩M起=M₁+2×M₂+M摩=1531.9kg·cm因此选择的电动机符合要求。6零件的计算6.1弹簧计算c.弹簧的行程hd.弹簧用材料e.查机械零件设计手册，得到弹簧其参数弹簧钢丝直径图6-1支撑弹簧6.2三角皮带的传动计算a.三角皮带型号的选择三角皮带根据工作转速选用C型带b.传动速度vn-大皮带轮的转速r/minc.确定三角皮带的数目Z式中，Ka-不稳定系数取1.4d.传动比in-振动筛激振器的转速r/mine.小皮带轮直径D₂i-传动比D₁-大皮带轮的直径g.验算三角皮带每分钟挠曲次数yL-皮带总长度h.传动的实际中心距A6.3轴强度验算轴是组成机械的一个重要零件。它支承着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动。所以，在轴的设计中，不能只考虑轴本身，还必须和轴系零、部件的整个结构密切联系起来。轴设计的特点是：在轴系零、部件的具体结构未确定之前，轴上力的作用和支点间的跨距无法精确确定，故弯矩大小和分布情况不能求出，因此在轴的设计中，必须把轴的强度计算和轴系零、部件结构设计交错进行，边画图、边计算、边修改。设计轴时应考虑多方面因素和要求，其中，主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。对于高速旋转地轴还应考虑振动稳定性问题。轴的材料种类很多，设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。轴的常用材料是35、45、50、优质碳素钢，最常用的是45钢。对于受载较小或不太重要的轴，也可用A、A等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受的限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢。本次设计选用45优质碳素钢。a.受力分析偏心轴的结构简图如下：图6-3偏心轴的结构简图图6-4偏心轴的受力分析图W-偏心轴的回转角速度の-偏心轮的回转角速度v-三角皮带的传动速度N-传动功率α-皮带在皮带轮上的角G-配重块的重量g-重力加速度A-振幅P₇=0n-振动筛激振器的转速r/min⑨轴承反力Rb.轴各断面处的弯矩图6-5偏心轴所受弯矩图c.弯矩作用下个断面的内应力①载荷种类的确定6.4轴承寿命验算选用调心滚子轴承22334,其基本额定动负荷R-偏心距A-振动筛激振器的振幅n-振动筛的振动频率m-偏心重量当量动负荷P基本额定寿命h式中，ε-寿命系数滚子轴承7基型及结构的选择对于单轴振动筛基型的划分，考虑从两个因素：振动筛的皮带轮是否参与振动(可分为纯机械式和自定中心式);振动器的轴心是否通过振动筛的重心(通过重心的具有通过比较，合理的选择是自定中心(皮带轮偏心)的圆运动振动筛。7.2筛分机结构的选择和确定a.激振器结构的比较和选择图7-1结构图及受力图图7-2弯矩图b.筛框结构的选择88筛面宽度特点方便，但是抗扭能力差，制造简单，抗扭能力弱，适合于单轴振动筛制造复杂，但抗扭能力等均较强，适合于大型双轴振动筛c.筛面及张紧装置①上层筛面的筛孔直径大于25mm,采用冲孔筛面；下层筛面采用编织筛网，保证了图7-4筛面张紧装置d.缓冲弹簧e.消振装置图75自移式偏心重消振装置③弹性限位消振通过固定在刚性支架上的橡胶缓冲件，将振动筛在各个方向限位，使之不能有大的跳动。④阻尼消振基本原理如下图所示：图7-6阻尼消振示意图正常工作时，摩擦块和侧板一起振动，无相对移动，阻尼装置不起作用。当启动和停车经过共振区域时，筛箱振幅增大，超过间隙后，摩擦块受到限制筒的限制，使摩擦块的侧板之间产生相对滑动，从而产生阻力。这种阻尼消振装置，同时能减少筛子的横向摆动。通常，每台筛子上采用四个阻力装置。由于电机反接制动