ZS1842直线振动筛设计【通过答辩论文设计及图纸】
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ZS1842直线振动筛设计【通过答辩论文设计及图纸】,zs1842,直线,振动筛,设计,通过,答辩,论文,图纸
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目录 1 绪论 . 1 程研究背景 . 2 动筛的发展史 . 2 动筛的工作原理和特点 . 5 响筛分过程的因素 . 6 动筛在实际生产中的应用 . 8 2 总体方案的确定 . 9 动筛的选择 . 9 直线振动筛的工作原理，结构特点及优点 . 10 箱的设计 . 13 面的设计 . 14 振器 . 19 撑装置的选择 . 20 传动装置的确定 . 20 3 直线振动筛的设计计算 . 21 料的运动分析和振动筛的工艺参数 . 22 动筛参振质量的确定 . 27 激振器偏心块的质量和偏心距的确定 . 28 的计算和设计 . 29 上键 的校核计算 . 34 轮的设计与校核 . 34 激振器联接螺栓的校核计算 . 37 动筛横梁的计算 . 38 轴器的计算 . 47 4 振动筛安装、使用与维护 . 48 装及调试 . 48 动筛的操作、维护和维修 . 49 滑 . 50 动筛的安全技术 . 51 子的常见故障和消除措施 . 51 总结 . 53 参考文献 . 54 附录 . 55 附录一 . 55 致谢 . 66 1 绪论 程研究背景 近年来， 随着科技水平的提高，人们对商品的需求也越来越精细，质量越来越高，振动筛的技术在制造业上也有更高的要求，同时 随着国民经济的发展，筛分技术和设备在各行各业中的应用越来越广泛，但是在振动筛的技术研究西方国家如美国德国等比我国早几十年，为了满足振动筛在国民经济中的各行业中高速发展，加快振动筛的发展进度是非常必要的，我们对安徽 钱营孜煤矿的振动筛设备参观实习后，对此进行了研究探讨并做出了详细的设计方案。 动筛的发展史 用筛分机把碎散物料筛分成不同的颗粒，已经有悠久的历史。从英国 煤炭工业的文献记载，在 1589 年提到煤的筛分，并随着 英国在煤炭工业使用第一以台固定筛以来，世界上先后出现过圆筒筛、摇动筛、滚轴筛、振动筛等筛分设备。为了向市场提供各种颗粒的商品煤，广泛的对煤进行筛分，是到 19世纪下半年才盛行起来。 建国 50 多年来，我国的筛分设备走过了一个从无到有、从小到大、从落后到先进的发展过程，前后经历了测绘仿制、自行研制和引进提高三个阶段。 （ 1）测绘仿制阶段 仿制了波兰的 我国筛分机械的发展奠定了坚实的基础，并培养了一大批技术人才。 （ 2）自 行研制阶段 研制了一批性能良好的新型筛分设备，有 15 2m 、 30 2m 共振筛及系列，等厚、概率筛系列，冷热矿筛系列。这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但是他们的研制成功基本上满足了国内的需求，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。 （ 3）提高阶段 改革开放以后，我国筛分机的发展进入了一个新的发展阶段。成功研制了振动概率筛系列、旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、自同步重型等厚筛系列、螺旋三段筛的研制。 固 定筛是古老的筛分机。当时，有的固定筛用若干木条构成，也叫棒筛，后来出现了有传动机构的棒条筛，这就是沿用至今的辊轴筛，为了满足刚也生产的需要，圆筒筛，摇动筛和振动筛也先后问世。 与固定筛相比，虽然辊轴筛，圆筒筛和摇动筛的工作效率有很大改善，而且仍不失为结构简单和工作可靠，但是却不能满足生产发展的需要，因此，早在 60 年代，这种筛子在我国开始逐步淘汰，固定筛不消耗动力和非常简单可靠的结构，仍具有很强的生命力，目前仍大量用于初步筛分。 至今，许多行业筛分作业成了重要的生产环节，对筛分设备的要求也越来越高。 要求筛分机械不但具有结构简单、制造容易、安装维修方便等良好的机械性能，而且还要求它有更大的生产能力，更高的筛分效率和脱水、脱介、脱泥的效果以及更低的动力消耗。因此，在目前煤用筛分机中，由于滚轴筛、圆筒筛和摇动筛性能较差，使用上受到限制便逐渐被工艺效果更好，结构简单和维修方便的振动筛所替代。 动机械的组成 振动机械通常由三部分组成 （ 1）激振器 用以生产周期变化的激振力，使工作机体产生持续的振动，常用的激振器有惯性式激振器、弹性连杆式激振器、电磁式激振器，液压式和气动式激振器以及凸轮式激振器等 。 （ 2）工作机体或平衡机体 工作机体完成工艺过程、平衡架、平衡惯性力，起保护作用。如：输送槽、箱体、台面、平衡架体等，为完成各种工艺过程，它们通常做周期性运动。 （ 3）弹性元件（弹簧） 弹性元件包括隔振弹簧（其作用是支撑振动质体，使机体实现所需要的振动，并减小传给地基或结构架的动载荷）、主振弹簧（即共振弹簧或称蓄能弹簧）和连杆弹簧（传递激振力等）。 动机械的特点 振动机械同其它类型机械相比：优点是结构简单、制造容易、重量较轻、成本较低、能耗少、安装方便、维修容易等。缺点是传给地基的振动较大 ，零部件工作寿命短、噪音较大，并且有些振动机械还存在着振幅不够稳定、调整复杂等。 动机械的用途 物料的输送，物料的筛分、脱水、冷却和干燥，物料的粉磨、物件的清理，松散物料的成型或紧实，仪器、机器及其它零部件的测试等等。 动筛的分类 筛分机械被广泛用于许多工业部门，种类繁多，一般按筛面的结构形式和运动形式，将其分为以下几种类型。 （ 1） 固定筛 固定筛是最简单，也是最古老也是一种最简单的筛分机械，由许多平行排列的钢棒用横杆连在一起构成筛面，筛面按一定倾角放置、固定不动。根据筛缝 大小，筛面可采用圆钢、方钢、钢轨或 料由倾斜筛面的上方给入，靠自重由上而下沿筛面下滑，并进行筛分。 安装固定棒筛时，要把筛面的倾斜角度找好，因为角度过小，筛上物料不能自行滑落；角度过大，将使筛分效率降低。筛分原煤时，如用输送机直接给料，可取 3525 的倾角；如给料速度不大，可采用 4035 。合适的倾角与煤的粒度及水分有关。粉煤多或煤的水分高时，倾角可适当加大些。 固定筛的优点是构造简单，寿命长，不需要动力，坚固可靠，设备成本 和使用成本低，但是，它的缺点是单位面积处理能力低，筛分效率低，而且安装时要求比较大的落差。所以这种筛子一般只用于分级粒度 50 （ 2）辊轴筛 辊轴筛的筛面由许多根垂直筛上料的辊轴排列而成，各辊轴用电机通过链传动或齿轮传动带动而同向旋转，安装在辊轴上的是星轮对物料颠簸和输送，生产能力和筛分效率比固定筛高。 辊轴筛结构坚固、工作可靠、运转平稳，但结构复杂、笨重，生产能力和筛分效率低。辊轴筛适用于入料粒度比较大时的原煤预先筛分。 （ 3） 滚筒筛 滚筒筛的筛面为圆柱面或圆锥面筛筒，沿筛筒的对称轴线装 有转轴，当传动装置带动转轴转动时，筛筒也随之回转。圆锥面筛筒水平安装，物料由筛筒小端给入，并随筛筒旋转被带起，当达到一定高度时，因受重力作用自落下，如此不断起落运动，使细粒透筛，粗粒则逐渐被运送到筛筒大端排出。 滚筒筛运转平稳可靠，但生产能力低、筛孔易堵塞、筛分效率低，可用于粗、中粒物料的筛分。 （ 4） 摇动筛 摇动筛的筛分工作面是一个带平面的矩形筛箱，筛箱利用吊杆吊挂在机架上，利用偏心连杆机构使筛箱作往复摆动。为使筛面上的颗粒能够向前运动，常常把筛面安装成倾斜的。吊杆与筛箱成一定角度，筛面在向前运动的同时 ，就会稍微向上抬高一些，物料则被抛起并落在筛面上的靠前位置，即向前跳动一次。筛箱不断摇动，物料不断缶前跳动。 摇动筛在老选煤厂中还有应用，除了倾斜弹性支杆摇动筛、弹性吊杆摇动筛外，还有快速摇动筛。徭动筛的优点是筛箱的摇动幅度不因给料量的变化而变化，即运动稳定，缺点是生产率和效率较低，因此在新设计的选煤厂中已不再被选用。 （ 5）弧形筛 弧形筛是一种具有一定曲率半径和包角的固定条缝筛，在选煤工艺中用于脱水、脱介、脱泥。它的优点是结构简单，不 需动力，处理能力和筛分效率都较固定平面条缝筛高，在某些情况下甚至比振动筛 的单位处理能力也大很多。但其主要缺点是筛上产物的水分较高。 在选煤厂弧形筛主要用地细粒煤和煤泥的预先脱水、脱泥和脱介。由于弧形筛的泄水能力很大，故选煤厂亦将其用在脱水筛之前作为预先脱水的设备。 （ 6）振动筛 振动筛是目前许多工业部门应用最广泛的筛分机械。在选煤厂的筛分、脱水、脱泥、脱介等到生产环节，基本上都是振动筛在工作。 振动筛按产生振动方法不同 (即激振器产生激振力的原理不同 )可分为偏心振动筛 (也叫半振动筛 )、惯性振动筛和电磁振动筛三种。由于惯性振动筛结构简单，工作性能好，发展很快，结构日趋完善，性能越来 越好。 惯性振动筛按振动轨迹不同可分为圆振动筛和直线振动筛。 圆振动筛是选煤厂使用较多的一种筛分机。这种筛子和其他筛分机械比较，结构简单、造价低廉，维修工作量少，我国用于筛分粗粒级的物粒，在选煤厂中主要用于选前块煤的准备筛分，也可用在对煤炭的一般分级筛分作业上。 圆振动筛按使用激振器的个数分为单轴圆振动筛和双轴圆振动筛。单轴圆振动筛按激振器方式双可分为偏心式圆振动筛、简单惯性式圆振动筛和自定中心式圆振动筛。其中偏心式圆振动筛逐渐被淘汰，简单惯生式圆振动筛只有少数厂家有，应用最多的是自定中心式圆振动筛。 直线 振动筛是目前我国选煤厂使用最多的一种振动筛。这种筛子的激振器是由两根带有不平衡重量的轴组成，两根轴作反向同步回转，所产生的离心力使筛箱发生振动。根据不平衡重在轴上的相对位置不同，筛箱振动的轨迹可以是直线或椭圆两种形式，目前，一般使用的双轴筛筛箱的运动轨迹都是直线，所以这种筛子又称为直线振动筛。直线振动筛有很大的加速度，因此特别适用于煤炭中细粒级的脱水、脱介和脱泥，也可用于中、细物料的筛分。 直线振动筛与其他的筛子比较，具有结构简单、使用可靠、制造容易、筛分效果好等优点，是目前我国选煤厂中使用最广泛的一种较好 的筛分设备，现在我国的直线筛已有 S 两个系列产品，并且性能良好。 动筛的工作原理和特点 将颗粒大小不同的碎散物料群，多次通过均匀布孔的单层或多层筛面，分成若干不同级别的过程成为筛分。理论上大于筛孔的颗粒留在筛面上，称为该筛面的筛上物，小于筛孔的颗粒透过筛孔，称为筛面得筛下物。 碎散物料的筛分过程，可以看作由两个阶段组成：一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面；二是细颗粒透过筛孔。要想完成上述两个过程，必须具备最基本的条件，就是物料和筛面之间要存在相对运动。为此，筛箱应 具有适当的运动的特征：一方面使筛面上的物料层成为松散状态；另一方面，使堵在筛孔的粗颗粒闪开，保持细颗粒透筛之路畅通。 实际筛分的过程是：颗粒的粒度大小不同，粗细混杂的碎散物料进入筛面后，只有一部分颗粒和筛面接触，而在接触筛面的这部分物料中，不全是小于筛孔的细粒，大部分小于筛孔尺寸的颗粒分布在料层的各部。由于筛箱的振动，筛上物料层被松散，是大颗粒本来就存在的间隙被进一步扩大，小颗粒穿过间隙转移到下层或运输机上。由于小颗粒的间隙大颗粒并不能穿过，因此大颗粒在运动中位置不断升高。于是原来杂乱无章排列的颗粒群发生了 分离，即按颗粒的大小进行了分层，形成了小颗粒在下，粗颗粒在上的排列规则。到达筛面的细颗粒，小于筛孔的透过筛子，最终实现了粗细颗粒分离，完成筛分过程。然而，充分的分离是没有的，在筛分时，一般都有一部分筛下物留在筛上物中。 细颗粒透筛时，虽然颗粒都小于筛孔，但它们透筛的难易程度不同，和筛孔相比，颗粒越易，和筛孔尺寸相近的颗粒，透筛就较难，透过筛面下层的颗粒间隙就更难。 振动筛一般分为三大类为圆运动振动筛，直线运动振动筛和共振动筛。 响筛分过程的因素 筛分过程进行的好坏，或说筛分效率如何，实际上是与很 多因素有关，但归纳起来有三个方面：物料的性质；筛分设备的性能；操作和管理。 1、 物料性质对筛分过程的影响 对筛分过程有影响的物料性质有：粒度特性、含水量、含泥量、颗粒形成和密度等。 (1) 粒度组成的影响 在实际生产过程中，很显然，物料的粒度和筛孔尺寸相比较，在一定处理量的情况下，物料中细粒含量越多，筛分效率越高；反之，细颗粒含量越大，筛分效率越低。 (2) 物料温度的影响 物料的水分很小时，筛分过程受水分的影响很小；随着水分含量的逐渐增加，筛分过程受水分的影响随之增大，筛人发效率随之减小；但当水分增大到某一定 值时，筛分过程受水分的影响最大，筛分效率达到最小；如果继续增大水分，那么筛分过程受水分的影响又逐渐减小，筛分效率又逐渐增大。可得用图 1 4 所示筛分效率与物料水分的关系来表示湿度对筛分过程的影响。 图 1 3 筛分效率与物料湿度的关系 1吸湿性弱的物料； 2吸湿性强的物料 (3) 物料含泥量的影响 物料含泥量越多，物料越难筛分；含泥量越少，物料越易筛分。这主要是因为泥易结团堵住筛孔。脱泥筛分，一般要加喷水或用电热筛面来改善筛分的条件。 (4) 颗粒形状的影响 颗粒形成对筛分过程的影 响程度与筛孔形状有很大的关系，方形或圆形筛孔易使颗粒形成是球形、立方体或者多角形的物料透筛，但对条片状、板状就不容易透过；条片状、板状的颗粒易透过长方形的筛孔，也就是说，筛分物料易透过与颗粒形状相似的筛孔。 (5) 物料密度的影响 物料所有颗粒如果是同一密度，对筛分没有影响。但是当物料是由不同密度颗粒组成的时候，则对筛分过程产生影响，物料密度大的将影响密度小的透筛，但影响不大。 2、 筛面对筛分过程的影响 筛分设备的性能包括设备的筛分工艺性能和机械性能两部分，主要讨论工艺性能。筛分设备的工艺性能集中体现在筛分设备 的主要工作部件筛面上。 (1) 筛面运动方式的影响 我们常用筛分设备的类型有固定筛、振动筛和摇动筛，筛面固定不动的固定筛，筛分效率低；在振动筛的筛面上，颗粒以与筛面较大的夹角方向被抖动，振动频率适当，筛分效率很高；在摇动筛面上，颗粒主要是沿筛面滑动，而且摇动的频率一般比振动的频率小，所以效率也低。 (2) 筛面的长度和宽度对筛分过程的影响 图 1 4 筛分效率与筛分时间的关系 筛面越宽，处理量越大，但受筛框结构等方面的影响，一般不大于 随着筛子大型化，筛面宽度有的 已超过此数，最大可达 粒在筛面上停留的时间越长，筛子的筛分效率越高，但筛面长度增加到一定程度后，筛分效率会增加得很慢，所以筛子不必过长，一般筛子长宽比为 2 3。如图 1 5是筛分效率与筛分时间的关系。 (3)筛面倾角对筛分过程的影响 筛面与水平面的夹角为筛面倾角，倾角的大小与筛分设备的生产效率和筛分效率有密切关系。倾角大，生产能力大，筛分效率低（主要是因为料群在筛面上向前运动速度 快，颗粒透筛时的通道相应变窄 ）；反之，倾角越小，生产能力越小，筛分效率越高。一般来讲，筛子的倾角安装好以后是固 定的。 (4)筛孔形状对筛分过程的影响 圆形筛孔易透过方形等与其形状相似的颗粒。长方形筛孔易使条状的颗粒通过。在筛孔公称尺寸相同时，透过各种形状筛孔的筛下产物粒度不同。 (5)筛孔尺寸对筛分过程的影响 筛孔愈大，筛面单位面积的生产率越高，筛分效果也较好。这是因为对于同一粒度组成的物料，筛孔增大，相当于“易筛粒”增多。如何确定筛孔的大小，要取决于采用筛分的目的和要求。在满足筛分目的和要求的情况下，尽量采用大筛孔。 筛面形状对筛分效率也有一定的影响。多段坡形筛面比平面筛面筛分效率高。 3、 操作管理对筛分过程的影响 操作管理对筛分效果影响也是很大的。往筛分设备上给料，要求均匀连续，要使物料沿整个筛面宽度布满和等厚度层，这样不但能充分利用筛面，而且有利于细颗粒的透筛，从而为得到较高的生产率和较好的筛分效率创造好的条件及时清理和维修筛面也是有利于筛分过程的重要条件，否则会造成处理量小，筛分效果低的后果。 动筛在实际生产中的应用 当今社会很多行业中都会应用到振动筛，大部分的振动筛的作用是对物品的分级或者脱水。 像冶金，机械，水利，建筑，建材和铁路等部门，经常为了提高物品的精度，常常利用振动筛对其物品进行分级。 在 煤炭工业部门，振动筛的作用不仅是分级，大部分振动筛还用于对煤炭的脱水或者脱介，甚至用于除泥。 随着社会的发展，对振动筛的品种和质量提出了更高的要求，目前它正处在迅速发展过程中。 2 总体方案的确定 动筛的选择 世界上生产和使用的筛分设备有几百种，其中约 95%以上为振动筛，生产产值约占 99%。还有少部分圆筒筛，摇动筛和滚轴筛。振动筛的主要品种有轻型和重型的圆振动筛，直线振动筛，重型筛，共振筛，等厚筛，概率筛。 振动筛中圆振动筛和直线筛是两种很重要的筛子，它们各有优缺点，现将二者简单简绍并作比 较。 （ ）圆振动筛 圆振动筛是一种最基本的振动筛形式，它是利用不平衡量产生惯性离心力使筛箱振动进行工作的，其轨迹为圆或近似为圆。这种运动轨迹有利于被筛分物的松撒，分层和透筛，分级精度高。因此，圆振动筛通常用于选煤厂或筛选厂的原煤预先筛分和最终筛分，用与选矿厂的矿石分级准备回收。在这些工艺环节中需要振动筛的处理能力大，分级精确，运转可靠，坚固耐用，所以圆振动筛的振动强度，结构强度，筛面的耐磨性，轴承，减振弹簧等零部件的使用寿命是圆振动筛的重要技术性能。圆振动筛一般采用低频高振幅的振动特性，倾斜安装，角度一般 为 5动强度 。与直线振动筛相比，圆振动筛具有结构简单，造价低，维修费用小等优点，因而普遍用与选煤厂的预先筛分，准备筛分和脱水作业中。 （二）直线振动筛 直线振动筛是在圆振动筛的基础上发展而来的，直线振动筛是由两个圆振动筛合成而来的。它是将不平衡量在反向回转中产生的两个大小相等，方向相反的离心惯性力，在某一方向上叠加，而在与其垂直的方向上相互抵消形成的与筛面成一定角度的直线运动，直线振动筛筛体的动平衡比圆振动筛好，输送能力强，防堵筛孔性能好，它的动力平衡与物料在筛面上的运动情况良好 ；由于筛箱在运动中有较大的加速度，所以特别适合煤炭的脱水，脱泥，脱介，当然也适合物料的分级，在金属矿选矿厂进行筛分选用的高频细筛都是直线振动筛；直线振动筛采用偏心式激振器，它是一套激振器，由两对主、副偏心块，一根轴，两套大游隙轴承及轴承座组成。激振力由主、副偏心块产生，其值可由主、副偏心块的夹角调节。采用大游隙轴承可解决在振动过程中轴承温升过高的问题。直线振动筛采用 4套块偏心激振器，在筛箱两侧器各安装两套。横梁及各部件与筛箱侧帮采用环槽铆钉连接。这种激振器的特点是：质量轻、维修方便、激振力可调，可使筛箱结构 简化，适用于大型筛分机上。虽结构物较复杂，造价较高，维护装配较复杂，但其优越的性能及广泛的应用，使得直线振动筛在产品设计的制造中占有很重要的地位。 直线振动筛按驱动电机数目分为单电机驱动直线振动筛和双电机驱动直线振动筛。 双电机拖动的直线振动筛，其激振器的两根轴分别由两个异步电动机拖动，它们之间并无强迫联系。两轴的同步完全靠力学关系来保证。双不平衡重激振器械采用双电动机拖动，从激振器的结构来看，虽然仅仅是省掉了一对加工精度要求较高的齿轮，但从技术效果上看却带来了不少好处。首先简化了激振器的传动结构，从根 本解决了发热和漏油的问题，同时也使得振动筛的润滑、维护和检修大为简化，再有噪音显著减小，净化了工作环境。当然，双电动机拖动的自同步直线振动筛，用了两台电动机，成本稍高一些；耗电量也较单电动机拖动的大；筛分机的占地面积也稍大些，但从总的收益来说，还是合算的。 所以，综上所述还是选择直线振动筛。 直线振动筛的工作原理，结构特点及优点 线振动筛的工作原理 直线振动筛的基本组成与工作原理如图 2 1所示。 双轴惯性激振器 3差不多就是两个单轴惯性激振器，装在两根激振轴端部的一对惰齿轮使它们 强迫地联系起来。当电动机 5通过传动装置 4带动其中一根激振轴转动时，另一根激振轴也同步但异向转动。两根激振轴所产生的离心惯性力在 方向总是完全抵消 ; 0在 方向总是完全叠加； )2(c o y 。为达到此目的，一种常见的情形是两根激振轴的不平衡质块 m 、偏距 r 都相同，而且由一对惰 齿轮所确定的各不平衡质块的初相位也相同。 图 2 1 直线振动筛的基本组成与工作原理 （ a） 筛机简图 ; (b)偏心块在 特殊位置时激振力的合成情况； （ c）偏心块在一般位置时激振力的合成情况 1筛箱； 2弹簧； 3双轴惯性激振器； 4传动装置； 5电动机 显然，双轴惯性激振器所产生的合激振力幅值为22 方向取决于激振器相对筛面 的安装方位，图中的 角是两根激振轴中心边线的垂直中分线 相对筛面的夹角，它表征了整个振动体在不产生附加力矩，并且使其在平行于筛箱侧板的平面内摆动， 线必须穿过振动体（包括筛箱、激振器及筛上物料）的重心 直线振动筛也是超共振系统，与圆振动筛的原理相同，其弹簧刚度 较小，由于振动系统存在内阻尼，使振动体的直线运动滞后合激振力 相位，即2 。此时特别注意， 方向和筛箱运动的方向虽然始终都是直线，但是 大小和振动运动惯性力的大小均按余弦规律变化。 同步直线振动筛的工作原理 单电机驱动的直线振动筛是由单个电机驱动，两根激振轴之间必须 采用一对惰齿轮强迫联系。双电机驱动的直线振动筛，两根激振轴之间无齿轮对联系，各轴分别由一台电动机驱动，两个轴系是相对而言的。虽然两台电机的转速相同，转向相反，但两根转轴上不平衡块的初相位0并无保障，各电机的灵敏性和启动操作也不一定完全一致。双电机驱动的直线振动筛就是在这种条件下，完全依靠力学原理，在启动后很短时间内使本来不具相同初相位的两根轴转轴达到同相位，即实现自同步、使两根转轴产生的激振力的合力在筛机需要振动的方向完全叠加，在另一垂直方向完全抵消。 自同步原理可 用下面的方法解释。假设在筛机启动中，两根激振轴存在相位差，它们产生的激振力此时不能按希望的那样叠加或抵消，产生附加力 F ，如图 3 2所示。 图 2 2 双电机驱动的直线振动筛 1电动机； 2挠性联轴器； 3不平衡质块； 4轴承； 5筛箱 图 2 3 双电机驱动的直线振动筛受力分析 在图 2 3 实线图中： 1m 、 2m 为不平衡块质量， 21 ； 1O 、 2O 为激振轴的中心（ x 、 y 轴交点）； 1F 、 2F 为离心惯性力， 21 ； 1F 的方向 11方向； 2F 的方向22方向； 1 、 2 为 1m 、 2m 的相位角，即 1F 的方向线与 y 轴夹角和 2F 方向线与 y 轴夹角，图中 1 2 （注意 1 、 2 方向）。因此有： F 、 2F 在 x 、 y 轴方向上的分量，令1 ，2 分别为不平衡力 F 在 x 、 y 轴方向上的分量，把成到 1O 点。 至此可以发现，由于两激振轴相位不同，导致除在 y 轴方向叠加一部分激振力（它使筛箱在 y 轴方向产生直线振动）外，还派生出一个附加力 F 。 F 使筛箱产生移动，并对整个振动体的重心 构成附加力矩，使筛箱产生摆动。下面证明，正是由于这各移动和摆动 效应，使 1m 和 2m 的相位差逐渐消除。 在 处添加一对大小相等、方向相反的力 F ，它们平行于 1O 点的 F ，则 向左的 F 与 1O 点的 F 构成力偶 M ，其作用是使筛箱顺时针摆动， 向右的力 F 的作用是使筛箱向右移动。综合作用结果是使筛箱运动到图 3 3 的虚线位置。相应地， 1O 、 2O 、 分别运动到 1O 、 2O 、 点， x 、 y 分别变为 x 、 y 轴， y 轴与 y 成 角。而 1m 、 2m 是通过转轴和轴承与筛箱铰接的，且高速转动，故不会像 1O 、 2O 、 点及 x 、 y 轴那样运动，而是尽量保持其原有的惯性位置。实际上 1m 、 2m 仍在转动，并产生角位移，但这个位移不是原有同向位置上，继续绕 1O 、 2O 转动。此时的离心惯性力分别为 1F 、 2F ， 1F 和 2F 与 y 轴的夹角分别为 1 和 2 。 已知三角形的一个外角等于两个不相邻的内角和，因此： 在 1 中： 在 1中： 在 中： 在22： 令 12 ， 12 ， 则 )2()2()()()( 1212 。 因为 0)2( ，所以 ，这意味着 1m 与 2m 的相位差从 1m 与 2m 变 到 1m 与 2m ，相位差减小了，就是同相位进了一步。 可以证明，当 1m 与 2m 转到任何象限时，都可得到 的结果。总之，两个作反向旋转的偏心质量 1m 与 2m ，一旦出现相位差 。即可产生附加力 F ，使 筛箱产生附加的移动和摆动，从而使 1m 与 2m 互相追随， 越来越小直至为零，即达到正常的反向同步旋转。这就是双电机驱动的直线振动筛的自同步原理。 线振动筛的结构特点 如图 2式激振器结构的振动筛，激振力的方向于水平成 45度。箱式激振器结构紧凑，一台振动筛上安装有两个激振器，安装与水平成 45 度，激振器的四个偏心重成双的布置在箱体的外部，箱体内有一啮合的齿轮，其作用是保证两对偏 心重旋转方向相反，转速相等以及两者相位关系正好相互对正，以使箱体做直线往复运动。 直线振动筛由于筛箱倾斜角小，筛子的高度减小，便于工艺布置。由于筛面是直线往复运动，上面的物料层在跳动和下落过程中受到压实的作用，有利于脱水，拖泥，脱液和重介选矿时脱除重介质。 线振动筛的优点 直线振动筛的动力平衡与物料在筛面上的运动状况较好。 11111111 2222221） 物料在筛面上的移动不是依靠筛子的激振力，故筛面一般水平安装，所占厂房高度较低 （ 2） 由于筛箱在运动中有较大的加速度，所以特别适合于煤炭的脱水，脱介和脱泥，当然也用于物 料的分级 （ 3） 直线振动筛激振器又有激振器与筛面呈 45 度倾角，故筛面上物料的抛射角为45 度。物料在抛起时被松散，在与筛面相遇撞击时水和小于筛孔的颗粒透筛，从而实现脱水，脱泥，脱介和分级。 （ 4） 直线振动筛的激振器分为箱式和筒式两种。这种激振器的主要区别在于轴的轴的长短和不平衡的形式，箱式激振器采用偏心块的短轴而筒式激振器则采用长偏心轴 箱的设计 筛箱是筛子的承载部件，由筛框及固定在它上面的筛组成。它是由侧板，横撑，加强板和横梁组合而成。侧板是用钢板制成，利用横梁将两块连接起来，使筛框成整体结构，侧板用以传递激 振力，激振器用螺栓连接在侧板上。为了加强侧板的刚度，在侧板两侧采用双层的钢板，并在适当部位铆接角刚补强，横梁和横撑都采用无缝钢管给料溜槽和排料溜槽用螺栓固定在筛帮上。螺栓连接可以克服采用焊接法引起筛箱易破裂的缺点，在需要时，溜槽可用耐磨钢板制成或表面衬以橡胶。 侧板和横梁是筛框主要的受力部件，由于筛箱是借助侧板支撑，所以侧板承受着物料和筛箱的重量，并将激振力传递到筛框的各部分。侧板一般用 810 毫米的钢板和角钢组合而成，从侧板的结构来看，它队 的惯性矩较大，所以，在垂直方向上的抗弯能力较大；但是，它对 的惯性矩较少，不利于承受水平方向的力量。所以在有可能生产水平方向力量的地方，应适当地进行补强。 横梁承受筛板和物料的重量及它在工作中的惯性力。横梁可以采用槽钢，工字钢，无缝钢管，箱型梁和压型梁等几种。采用钢管作横梁，由于它在和各方面的惯性矩相同，所以受力状态较好，它特别适用于圆形运动的筛箱。但是，由于钢管在与侧板铆接时比较困难，所以其使用收到一定的限制。应当注意，由于梁的弯矩和长度平方成正比，所以从强度观点来看，筛箱的宽度不宜过大，目前一般的筛箱很少大于 。 筛箱的刚度是指它抗弯变形的能力。在筛 子工作时，筛框受振动产生的高频惯性力可使局部构件发生动力变形，这种变形往往是横梁或侧板断裂的一个原因。所以，加强筛框结构的刚度，特别是连接部位的刚度是个重要的问题。在横梁间设置纵向小梁，横梁上铺设筛板，横梁与侧板连接处采用较大的弯矩板以代替角钢等措施都可以提高筛箱整体的刚度的有效方法。 箱部件的连接 筛箱的部件，如给料和排料溜槽，横梁和横撑原来是焊接在筛帮上的。但是，这种焊接结构易产生局部应力集中，在工作一定时间后，常常导致破裂，近年来，为了提高承载能力都改用铆钉和螺栓连接。 筛箱的支撑 筛子安装方式取决于现场的条件，或者架在机座上，目前坐式筛子占多数，因为这种支撑方式比较简单，对厂房的高度要求较低，对筛子也没有特殊的安全要求，但是要传给地基一定的水平力和垂直力。 框的结构和材质 对于大型筛子，应该采用高强度和高冲击韧性的钢材，其常用的材料是 16锅炉钢板，采用优质钢材可以提高材料的强度，而且还能减轻筛框的重量。 筛框结构常用的连接方式有铆接 焊接和螺栓连接三种。铆接结构的尺寸准确而无内应力，对振动负荷有较好的适应能力，但是制作工艺繁杂；焊接结构施工简便，但是由 于焊接复杂，内应力大，在强烈的振动负荷下往往发生率、焊接开裂甚至造成构件断裂，焊接结构产生内应力的原因是由于焊接是构件仅在局部地方受热，构件各部分温度变化不均匀，发生不同程度的膨胀和收缩。因为焊接时金属受热要膨胀，距焊缝越近的金属膨胀越大，但这些膨胀程度不同的金属是处在不同一个构件上，必须相互牵制和影响。距离焊缝近的金属在高温下不能自由的伸展，而被周围温度低的金属所阻止，这样温度高的金属就发生了压缩性的变形，冷却以后，这部分金属比原来的尺寸要短，可是，冷却时它由于周围金属的牵制，缩短不能全部实现，造成这部分 金属存在拉应力，其它部分金属也发生了与之平衡的压应力，这些压应力就降低了构件承受动负荷的能力，在强烈的振动下，构件容易在内应力大的地方产生开裂 要消除焊接后的内应力，最常用的方法是高温退火处理，这个方法是将构件均有加热到 600氏度，并保温一定的时间，然后缓慢冷却。显然，若采用上述方法，结构庞大的筛子就需要很大的加热炉，这在一般的制造厂很难办到的。 根据上述原因，在使用和修理振动筛时，一般不宜在筛箱上焊接辅助部件，在受力大的地方尤其是不允许的，如果侧板或横梁上出现裂缝，可以现在裂缝末端钻一个小孔，以防止裂缝的发展，若需要焊接，可以用扁铲将裂缝完全消掉，比较自习的进行焊接。 所引，在本次设计中对于重要的地方连接采用螺栓连接，螺栓的材料是 40面的设计 筛面是筛子的主要工作部件。其性能的好坏不但影响生产率和筛分效率，而且对延长筛分机的使用寿命，提高工作率和降低生产成本有重大意义。 筛分机对筛面的基本要求是：有足够的强度，最大的有效面积（筛孔总面积与整体面面积之比），耐腐蚀，耐磨损，有最大的开孔率，筛孔不宜堵塞，在物料运动时与筛孔相遇的机会较多。前一种情况要求影响工作的可靠性和使用寿命，后 三种要求关系到筛子的工作效果。 筛面的材质要具有耐腐蚀，耐磨损和耐疲劳的性质。用作大块分级筛面时，采用高碳钢。强烈冲击的筛面，可选用高锰钢制作，用于脱介，脱水，脱泥等湿式筛分作业时，通常采用不锈钢筛面较适宜。 筛面种类和选择 常用筛面有板状筛面、纺织筛面、条缝筛面、棒条筛面和非金属筛面五种。为了提高筛分的效果和保证工作的可靠性，一般要按筛分物料的粒度和筛分作业的工艺要求选择筛面。筛面一定要正确固定在筛框上，这不仅能提高筛分效率，而且还会延长筛子的寿命。 （ 1）板状筛面又称筛板，它是一种筛孔最 大、筛面最牢固的筛面。筛孔可用冲压和钻孔两种方法制成，筛孔有圆形、方形和矩形等多种。主要用于粗粒物料的筛分。在本设计中，采用圆孔 ,如图 2 4。应用长方形孔时，其长边应与物料运动方向一致或呈一定角度。圆形筛孔一般布置在等边三角形的顶点，方形筛孔可按直角等腰三角形斜向排列。为了防止筛孔堵塞，可使圆形筛孔做成底部扩大的圆锥形。筛孔间的距离应考虑筛面的强度和开孔率大小，板面筛面的开孔率一般为 40%左右。 图 2 4 为圆形筛孔的筛板 图 4筛板的固定方法 在固定时 ，板状筛面一般是在筛面两侧用木楔压紧进行固定，如图 2 5（ a） ,木楔遇水后膨胀，可将筛面压得很紧，这种方法简单可靠。为防止中部发生松动，可用螺栓或 如图 2 5（ b）。 （ 2）编织筛面 编织筛面分金属筛网和网状丝布两种。两者无实质性区别，都是用金属丝编织而成。 金属筛网的筛孔较大，金属丝较粗，多用于以中细物料的筛分，在选煤厂往往用于筛孔小于 13煤炭筛分作业上。孔形多为方形，也有长方形的，开孔率达 70% 75%。筛网材料常用低碳钢。金属筛网常用平纹编织和斜纹编织两种编织方法，如图 2 6所示。 。 图 2 6 筛网结构 (a) 简单方形孔 (b)中间折弯式方形孔 筛网一般是利用筛框两边的特制夹板从横向拉紧，然后用螺栓把夹板固定在筛框上。 为了使被筛物料能在筛面上分布均匀，筛网往往要安装成拱形。筛网拉紧可提高其使用寿命，所以在工作中要注意筛网的张紧程度。金属筛网的固定如图 2 7 所示。 筛网突出的优点是开孔率大，可达总筛网面积的 70%。但是与筛板比较，牢固性较差，使用寿命短，所以一般只用在细粒度物料的分级上。在选煤厂往往用于粒度小于 13煤炭分级。 网状丝布类似纺织的粗布，开孔率一般为 %50%40 ，常用的材料有不锈钢，紫铜、磷
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