振动筛计算过程

1、.振动筛的设计参数术语见表1。表 1序术语定义或基本概念曾用名号筛分效率s评定筛分效果所用的指1标efficiency of screening脱水效率t评定脱水效果所用的指脱水效果2efficiency of dewatering标规定粒度 designated在粒度分级作业中，使分离粒度3size原料分离所遵循的粒度开孔率筛孔总面积与筛面面积开孔面积4之比percentage open area振动筛的应用术语见表2。表 2序术语定义或基本概念曾用名号1粒度特性曲线筛分曲线，筛分特性characteristic size curve表示各粒级产率或累计产率与各粒级关系的曲线曲线2粒度上限粒

2、级中最大的粒度top size3粒度下限粒级中最小的粒度lower size4最大给料粒度给料中最大的粒度maxsize in feed5筛上物未透过筛孔的物料筛上产品，筛除物screen overflow6筛下物透过筛孔的物料筛下产品，透筛物screen underflow.7筛上粒物料中粒度大于筛孔尺寸的颗粒超粒oversize8筛下粒物料中粒度小于筛孔尺寸的颗粒undersize9限下率限下含量，含末率undersize rate小于规定粒度的物料占试样重量的百分比10限上率筛下物中大于规定粒度的物料占筛下物重量的百oversize rate分比11难筛颗粒粒度接近筛孔尺寸的颗粒临界颗粒

3、nearmesh material12水分表示物料的湿度，即试样中所含水的重量占试样moisture重量的百分比13全水分外在水分和内在水分的总和total moisture14外在水分在规定条件下试样与周围空气湿度达到平衡时，风干水分，湿存水分free moisture所失去的水分，是物料表面湿度15内在水分试样的毛细孔湿度，在规定条件下试样在空气干inherent moisture燥状态下保持的水分16散密度单位体积内散状物料的重量容积比重，堆比重bulk specrfic grakty17 筛分screening物料通过筛面按粒度大小分成不同粒级的作业18干法筛分不借助水的筛分dry s

4、creening19湿法筛分借助水的冲洗作用的筛分wet screening20准备筛分分级筛分， 预先筛分，preliminary screening按下道工序要求将原料分成不同粒级的筛分选前筛分21检查筛分控制筛分control screening从破碎物中分出粒度不合格的物料的筛分22最终筛分生产出粒级商品的筛分独立筛分final screening23脱水以脱去水分为目的的筛分dewatering screening24脱泥以脱去泥质为目的的筛分desliming screening25脱介medium drainage screening以脱去重介质（多为磁铁矿粉）为目的的筛分26分

5、级泛指：将物料分成若干粒级的作业。专指：在介sizing screening质（水或空气）中物料按其沉降速度的差别分成若干粒级的作业.4 产品分类根据 JB/T 1604 ，矿用座式振动筛按其运动轨迹分为圆振动筛、直线振动筛和复合振动筛。其种类、特点及用途见表 3 。表 35 设计总则5. 1 振动筛的设计应符合机械制图、公差与配合及形位公差等基础标准的规定。5. 2 振动筛的设计应按其用途、 要求和物料特性等实际条件进行， 其参数、 结构应满足先进性、可靠性以及经济合理的要求。5. 3 振动筛各构件的选材应力求合理，注意减少制造和安装工作量，注意抗蚀、抗磨要求。重要构件拼接时，应在图样中注明

6、部位、接法和要求。5. 4 易损件、备用件、通用件和外购件等，在同一品种规格中，应能互换并符合相应标准或图样的规定。5. 5 振动筛设计除符合本标准规定外，还应符合现行的有关专业技术规范和规程的要求。6 设计依据6. 1 振动筛的用途。6. 2 物料特性a） 名称；b ） 散比重；c） 硬度；d ） 水分；e） 颗粒形状；f） 粒度组成（筛析结果） ；g ） 最大给料粒度；h） 物料粘度。6. 3 工作制度。6. 4 处理量。6. 5 规定粒度及相应的筛分（脱水）效率。6. 6 安装方式。6. 7 希望使用的筛面种类。.6. 8 希望使用的振动筛种类。6. 9 工作条件（如尺寸限制、环境温度、

7、防尘装置等）。7 结构7. 1 振动器本系列振动筛采用两种振动器，即块偏心振动器和激振电动机。块偏心振动器见图1，它由两对主、副偏心块，一根轴，两套大游隙（3G）轴承及轴承座等构件组成。激振力由主、副偏心块产生，激振力大小可由主、副偏心块的夹角调整。1主偏心块； 2副偏心块； 3轴承盖； 4轴承座； 5筛箱侧板；6压圈； 7 挡圈； 8轴承； 9轴； 10 轴端压盖图 1圆振动筛使用两套块偏心振动器，分别安装在筛箱两侧板上；或一台激振电动机安装于筛箱上部的支撑梁上。直线振动筛使用四套块偏心振动器，筛箱两侧板各安装两套振动器。小规格直线振动筛亦可使用两台激振电动机，其激振力的大小可通过调整其偏心

8、块的夹角实现。7. 2 筛面及其紧固装置7. 2. 1 为适应大块、大密度物料的筛分与煤矸石脱介的需要，重型振动筛的筛面需有较大的承载能力、耐磨和耐冲击性能。设计中宜采用梯形断面的钢棒作为筛条。为减少噪声，提高耐磨性，亦可使用成型橡胶条，用螺栓固定在筛面托架上，见图2 。.1侧板； 2 橡胶条筛面；3筛面托架； 4型螺栓； 5 横梁图 27. 2. 2 圆振动筛与复合振动筛， 可采用不锈钢焊接筛板、 冲孔筛板、 聚氨酯筛板和橡胶筛板等。其紧固方式为中间用螺栓固定在梁上，见图3。当筛宽小于 900 mm 时，中间可不固定；筛宽超过 2100 mm 者，中间应固定两排螺栓，筛面两侧用张紧板压紧，见

9、图4。图 3图 47. 2. 3 直线振动筛的筛面，单层筛和双层筛的下层，采用带框架的不锈钢筛面；双层筛的上层筛面，当筛宽不超过1.5 m 时采用自承重筛板，超过1.5 m 时采用冲孔筛板或编织筛网等。其.紧固方式是沿筛面两侧板处采用压木、木楔压紧，见图5。中间各块筛板之间则用螺栓经压板压紧，见图6 。图 5图 67. 3 筛框筛框由侧板、后挡板、横梁、承料板和排料嘴等组成。直线振动筛的筛框结构见图7，圆振动筛的筛框结构见图8。1振动器支撑梁；2侧板； 3橡胶条； 4后档板；5横梁； 6 筛面托架； 7高强度螺栓；8竖筋图 7.1横撑； 2承料板； 3内侧加强板；4外侧加强板；5侧板； 6支撑

10、架； 7 抗磨板； 8横梁； 9螺栓夹座； 10 排料嘴图 8筛框所用横梁一般用两端带法兰的封闭型材构成，目前多为圆形和矩形。当无合适的规格选用时，矩形梁亦可压制对焊，其成型方式冷热均可，但在长度方向同一形态只能一次成型。焊接必须焊透，并进行退火处理，焊缝位置对直线振动筛宜布置在振动方向的垂线上。筛框侧板和后档板、排料嘴及横梁宜采用高强度螺栓或环槽铆钉联接，受力较小部位也可采用普通螺栓加锁紧螺母联接。7. 4 传动装置采用两种传动方式，直接传动和非直接传动。7. 4. 1 直接传动电动机通过联轴器直接驱动振动器，见图9。其中联轴器有三种型式，设计中视需要选用。1电动机； 2万向联轴器；3振动器

11、； 4筛面图 9a） 万向联轴器：该联轴器是汽车的通用件，见图10，该联轴器也可用于两振动器的联接；.图 10b ） 轮胎联轴器：它由法兰和数片胶带组成，见图11。由于其周向刚度较大，可以传递很大扭矩，但径向刚度很小，因而可承受较大的径向跳动变形，可用于电动机与振动器的联接。它的轴向尺寸较小，可以减少振动筛的宽度；图 11c）橡胶联轴器（三爪挠性联轴器）：该联轴器由法兰、圆形平带、压板和螺栓等件组成，见图12。这种联轴器轴向尺寸较大，可用于两振动器的联接。图 127. 4. 2非直接传动电动机经过一级V 带减速，再通过联轴器与振动器联接，见图13。可根据需要选用7.4.1 中所述的三种联轴器之

12、一。.1电动机； 2V 带； 3轮胎联轴器；4 振动器； 5万向联轴器；6筛面图 137. 5 支撑装置根据 JB/T 3687.1，振动筛安装方式为座式。每台振动筛由四组弹簧支撑，每组弹簧视振动筛的规格不同，可由一个至三个弹簧组成。支撑弹簧可用橡胶弹簧或螺旋弹簧。 亦可用复合弹簧， 一般在支撑装置中还设计有摩擦阻尼器，其结构见图 14 。鉴于橡胶弹簧和复合弹簧的橡胶内阻较大，对过共振区时的振幅有一定限制作用，故亦可不设计阻尼器和其它的限制装置。1调整螺栓； 2法兰； 3 弹簧座； 4螺旋弹簧； 5橡胶座； 6橡胶体； 7筛箱侧板； 8 套筒图 148 参数的确定8. 1 工艺参数8. 1.

13、1筛面的宽和长应符合JB/T 145 的规定。8. 1. 2 处理量的校核，由于实际工况十分复杂，国内外的计算方法很不统一，查阅文献标准推荐下列计算方法：冶金及建筑材料的筛分Q：Q= FqKxiLcuJxNkOshEft/h 1）（式中： q单位筛分面积的平均容积处理量，32m / （ hm ），（见表 1）；材料的松散密度，3t/m ；Kxi、 Lcu 、Jx、 Nk、 Osh、 Ef修正系数（见表2）。表 1.表 28. 1. 3 处理量的校核还可参照下述公式进行。8. 1. 3. 1 用于筛分时（包括煤炭、冶金及建材行业）a） 修正平均法：Q= FqLcuKxiIsEfGkHxDcJx+

14、 Qd t/h 2）（式中： q单位面积的小时透筛量（见表3）， t/ （ hm2）；Gk筛面开孔率的影响系数 ,按照公式3 进行计算：Gk3）（A 实际使用的筛面开孔率；B 设计选用的筛面开孔率；Dc筛面层数影响系数，上层1.0，中层 0.9，下层 0.8；Hx筛孔形状影响系数，短长孔（L/ B=34 ）为 1.15 ，长孔（ L/ B 4）为 1.20 ；Qd 单位时间内给料中大于筛孔尺寸的物料含量，t/h ；Lcu 、Kxi 、Is、 Ef、 Jx修正系数（见表4 表 8）。表 3.表 4表 5表 6表 7表 8b ） 流量法Q=3600 Bhvt/h 4）（式中： B筛面宽度，m；h筛

15、面上物料层的厚度（见表9）， m；v物料运动的平均速度，m/s ；3物料的松散密度，t/m 。对于直线振动筛，物料运动平均速度v 可按下式计算：v=0.9 ACa ChCmCwcos m/s5）（.式中：角速度， rad/s ；A振幅， m ；Ca倾角对平均速度的影响系数（见表10）；Ch 物料厚度影响系数（见表11）；Cm 物料形状影响系数，对块状物料取0.80.9 ，对颗粒物料取0.91.0 ，对粉状物料取0.60.7 ；Cw滑行运动影响系数（见表12）；振动方向角， （）。表 9表 10表 11表 128. 1. 4 筛分效率a） 煤炭筛分根据 GB/T 15716 的规定，筛分效率按下

16、式计算：6）（式中：s筛分效率，有效数字取到小数点后一位；.入料中小于规定粒度的细粒含量，%；筛上物中小于规定粒度的细粒含量，%；筛下物中小于规定粒度的细粒含量，%。限下率按MT 1 确定。而限上率按下式计算：WD限上率 =100%7）（WX式中：Wd 煤样中大于规定粒度的煤的重量，kg；Wx筛下物中所取煤样重量，kg 。b ） 冶金部门按下式计算S()8）（(100)8. 1. 5 脱水效率煤炭脱水，根据 MT/Z 7 的规定，脱水效率为评定脱水设备工艺效果的综合指标，产品水分为辅助评定指标（双层筛上层的脱水效率只用“产品水分”指标评定）。脱水效率为：t(ba)(100c)100 9）（(b

17、c)(100a)式中：t脱水效率，有效数字取到小数点后一位；a入料重量浓度，%；b筛下水重量浓度，%；c脱水产品的重量浓度，%。a、b、c 通过采样试验获得，取小数点后两位。8. 2 运动学参数8. 2. 1振动强度 K，根据目前的机械水平， K 值一般在 38的范围内。 取 K=5。8. 2. 2抛射强度 Kv，根据振动筛的用途选取，直线振动筛宜取Kv=2.54.0 ；难筛物料取大值，易筛物料取小值；筛孔小时取大值，筛孔大时取小值。故取 Kv=.8. 2. 3 筛面倾角，对直线振动筛一般取 0 ，为适应不同需要可在 10 内选取；振幅小时取大值，振幅大时取小值。故取 =8. 2. 4推荐方向

18、角 ，是直线振动筛的重要参数之一，一般取=30 65 。难筛物料取大值，易筛物料取小值，我国目前多用40 45。故取 =8. 2. 5 筛箱振幅 A，是设计振动筛的重要参数之一，其值必须适宜，以保证物料充分分层，减少堵塞，以利透筛。通常取A=36 mm ，其中筛孔大者取大值，筛孔小者取小值。故取A=8. 2. 6 振动筛振动频率 f，按下式计算：对直线振动筛：1gkv cosfAsin10）（2式中：f振动频率，Hz；Kv抛射强度；筛面倾角， （）；振动方向角， （）。8. 2. 7实际振动强度Ks，按下式校核：AjKSg式中：2K 11）（K预选的振动强度（见 8.2.1），若 Ks 值过大

19、，应在调 A 和 的同时并验算 Kv（见 8.2.2）； g=9.8 m/s 2 。8. 3 动力学参数8. 3. 1 参振质量M= M 1+ M 2 +M 3 + M4 + M 5+ M 6 kg 12）（式中： M 1筛箱质量，kg；M2 振动器质量，kg ；M3 支撑装置的上弹簧座总质量，kg；M4 联轴器及其罩的质量，kg ；M5 物料质量，kg；M5 = fwBLHifw物料结合系数，取0.2；L筛面的长度，m；.Hi各层筛面上料层平均厚度的总和，m；M6其它参振质量， kg。8. 3. 2 弹簧刚度 K对单质量系统：K= g 2M13）（式中：K系统中弹簧的总刚度，N/m ；g系统

20、的固有频率， rad/s ；g= （1/31/7 ） j；j振动的圆频率， rad/s ；jn 14）（30n筛箱振动次数，r/min ；M参振质量，kg 。8. 3. 3 块偏心振动器的偏心块质量和回转半径关系MA= nzWkr15）（式中：M参振质量，kg ；nz偏心块的组数；Wk每组偏心块的质量，kg；r偏心块的回转半径，m。这种振动器通常用改变主、副偏心块的夹角的方法来改变激振力，从而达到调整筛箱振幅的目的。参考图 15 得：WkrWZ 2 rz 22WZ rZW f r f COSWf 2r f 2 16（）式中：Wz主偏心块的质量，kg ；Wf 副偏心块的质量，kg；rz主偏心块的

21、回转半径，m ；.rf副偏心块的回转半径，m；主、副偏心块的夹角，（）。图 1在主、副偏心块已定的情况下，可按式（16）计算其夹角。8. 3. 4 筛箱重心计算及振动器位置的选择a） 鉴于振动筛筛箱的对称性，重心可在垂直于筛面的纵平面内进行计算，筛宽方面的重心即在筛箱宽度的中间；b ）平面坐标系原点的选取尽量与设计基准一致， 一般选在筛箱侧板的左下角， 垂直方向为 Y 轴，水平方向为 X 轴，如图 2 所示。图 2c） 重心计算(Wi X i )Xmm 17）（Wi(WiYi )Ymm 18）（Wi式中：Wi第 i 个构件的重量，kg ；Wi i 个构件重量的总和，kg ；xi、 yi第 i

22、个构件的重心坐标，mm 。实际重心可根据物料分布特性作适当的调整；d ）圆振动筛的振动器，多装在略偏于给料端的接近参振重量的重心的位置；直线振动筛的振动.器多装在重心的上方，并使振动力的合力通过参振重量的重心，因物料粒度过大或结构需要亦可装在下方。8. 4 电动机的计算选择8. 4. 1根据振动筛起动力矩较大的特点，采用Y 系列电动机。计算中需进行静转矩的校核。8. 4. 2 电动机功率 N 的计算N1（ N1N 2）kW19）（式中：传动效率；取0.95；N1振动消耗的功率；CmA2n3N1kW 20）（1740480C阻尼系数，推荐C=0.20.3 ；n振动次数，r/min ；N2摩擦消耗

23、的功率；f m mAn3dN2kW21）（1740480式中：fm摩擦系数；d振动器轴的直径，m。8. 4. 3 起动转矩的校核所选电动机静起动转矩应满足：MqMj 22）（式中：Mj静转矩；Mj=9.8 nzWkr NmMq 电动机的静起动转矩（查有关电机手册）， N m。9 主要零件的设计与计算9. 1 轴承9. 1. 1轴的受力分析.圆振动筛和直线振动筛所用的块偏心振动器，有一根通轴，其上装有两组偏心块，偏心块的旋转产生强大的激振力，激发振动筛也使自身振动，因此该轴承受着偏心块旋转产生的离心力F1及偏心块产生的惯性力Fg，轴及偏心块的自重Wz 及 Wk，支撑反力RA、 RB，静转矩 M

24、J。当 F1、Wz、 Wk 方向一致时，轴受力最大。受力状态如图3 所示。图 39. 1. 2 轴承的计算与选择图 3中，力 Wz 及 Wk 与 F1 相比很小，为简化计算略去不计；力Fg 与 F1 方向相反，略去Fg 使之偏于安全。这样轴承上的轴向力为零，径向力为：=A=B= 1= Wk r j2NR RR F23）（式中：j 振动的圆频率，rad/s 。轴承的额定动负荷为：f h f pC P 24）（f n f t式中：轴承额定动负荷， N；CP当量动负荷 P= R， N；fh、fp、 fn、 ft在轴承手册的有关表中选取，其中额定寿命为10000 h 。根据振动器的工作特点，选用大游隙

25、（3G）轴承。9. 2 轴的强度验算根据振动器的结构，轴的形状、载荷分布及弯矩、扭矩图见图4。.图 4轴材料为45 钢，按类载荷计算，其许用弯曲应力为：w=93.1 MPa 。危险断面的当量弯矩M t 为：M tM 2( T )2 N m25）（式中：M弯矩， N m；.M= F1LF1离心力， N；L危险断面到F1 点的距离， m；根据扭矩性质而定的折合系数；对不变扭矩取 0.3；T扭矩， Nm ；N3T9.5510N输入的功率，kW ；n轴的转速，r/min 。危险断面的应力应满足：WM tW26）（Z式中： w弯曲应力，Pa；Z截面模数，m3。9. 3 弹簧9. 3. 1 圆柱型橡胶弹簧

26、的计算圆柱型橡胶弹簧几何尺寸见图5。图 5.jZ0=3727）（g式中： Z0 频率比，小型筛取小值，大型筛取大值。KKd28）（式中： Kd 单个弹簧的刚度，N/m ；K弹簧的总刚度，N/m ；nt支撑弹簧的个数。h=（ 46 ） A（对小型筛h=0.014 m ）29（）式中：h弹簧的最大变形量，m 。h0.15 0.2030）（H 0D0.51.031）（H 0式中： H0弹簧的自由高度，m ；D弹簧的外径，m。Dd32）（4H 0式中： 受压面积与自由面积之比；d弹簧内孔直径，m 。Kx=1.2 （ 1+1.652 ）33）（Ed =1.2 Ej34）（式中：Kx外形系数；Ed 动弹性

27、模量，N/m 2；Ej静弹性模量，N/m 2。静弹性模量与邵氏硬度的关系式为：Ej3.57 105 e0.033 Hsh 35）（.式中：H sh 橡胶弹簧的邵氏硬度，度。静弹性模量与橡胶邵氏硬度关系曲线见图6。kdEd K X F 39）（H 0h式中：弹簧的受压面积，m 。F2强度应满足：jhK dj 39）（F式中：j橡胶的压缩应力，Pa；j 橡胶的许用压缩应力， Pa，取 =980 kPa 。j图 6.9. 3. 2金属螺旋弹簧的设计计算按机械设计手册（弹簧）的规定进行。9. 3. 3 振动筛还可使用金属螺旋弹簧与橡胶弹簧组合而成的复合弹簧。因国内尚无成熟公式，不作推荐。9. 4 筛框

28、筛框强度的设计计算， 对筛宽大于 2000 mm 的大型振动筛， 建议进行动强度计算， 可在微机上应用 NT 网络的有限元软件计算应力和模态。其中侧板及横梁的应力值应小于所选材料的疲劳强度许用应力值；计算出的各阶固有频率应远离其工作频率。本标准仍对筛框一些重要构件作些静强度计算和推荐。9. 4. 1筛框侧板及后挡板的厚度，用类比法确定。见表13 。表 139. 4. 2 筛框横梁横梁断面形状及结构应符合7.3 的规定，并应进行下列验算：a） 横梁受力分析横梁与其附件（筛面托架、筛面、紧固件等）构成一体，按频率f 和振幅 A 振动，因此其受力由动载（惯性力）和静载（自重力）组成。为计算方便，将附

29、件重量均匀地分配给各梁，然后将动载的最大值和静载合成作为外载均布在横梁上，即将横梁简化为受均布载荷的简支梁，作静态计算，其载荷分布及弯矩图见图21。均布载荷：q9.8W1Smax 41）（l式中：q梁的均布载荷，N/m ；W1 梁及其附件的重力（包括物料重力）， N；Smax 梁的最大惯性力，N；2SmaxW1Ajl梁的长度，m 。.图 7b ） 横梁强度计算 :WMW 42）（ZMq Jl 2N m43）（8式中：w梁的弯曲应力，Pa；M梁的弯矩，Nm ；Z横梁截面模数， m 3 ；Pa，取 =24.5 MPa ；梁的许用弯曲应力，wwq j 均布截荷，N/m ；l横梁长度，m 。c） 横梁固有频率的验算按简支梁计算，固有频率为：an2EIgl23 j 44）（m1式中：.g 梁的固有频率，rad/s ；an 振型常数，an= nn（nn =1 ， 2， 3 ，nn，这里取 nn =1 ）；E材料弹性模量，N/m 2 ；I惯性矩， m4 ；ml单位长度上的质量，kg/m ；j振动圆频率，rad/s 。9. 4. 3 紧固件振动筛的关键联接部位（例如：振动器体、横梁、后挡板及排料嘴与侧板）应采用高强度螺栓或环槽铆钉联接。螺栓与环槽铆钉的工作原理基本上是一致的。在联接中，构件间