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型砂处理机筛分机构设计【15张图纸】【全套图纸】【优秀】

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型砂处理机筛分机构设计【15张图纸】【全套图纸】【优秀】.rar

型砂处理机筛分机构设计论文.doc---(点击预览)

型砂处理机筛分机构设计开题报告.doc---(点击预览)

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关键词：: 型砂处理机筛机构设计图纸全套

资源描述：

型砂处理机筛分机构设计

38页-15000字数+说明书+开题报告+中期报告+15张CAD图纸

中期报告.doc

侧面筛箱组件.dwg

凸轮轴.dwg

型砂处理机筛分机构设计开题报告.doc

型砂处理机筛分机构设计论文.doc

带轮.dwg

平衡轮.dwg

底面筛箱组件.dwg

弹簧上支座.dwg

弹簧下支座.dwg

弹簧定位块.dwg

总装图.dwg

端盖.dwg

筛箱筛网连接件.dwg

筛网.dwg

设计图纸15张.dwg

轴承前端盖.dwg

轴承后端盖.dwg

摘要

　　　本设计为型砂处理机筛分机构的设计，主要研究内容：激振器的机构设计；筛箱的结构设计；筛网的结构设计。

　　　本设计是由激振器，参考圆振动筛的相关参数，初步确定凸轮轴的转速，从而确定线速度、筛箱的大小、筛网的孔径等相关数据。在保证生产率和筛分粒度的前提下完成总体结构的设计，然后根据总体结构，从而确定本设计的筛分机各个主要零部件的设计。

　　　在主要零部件的设计中，主要包括运动参数的选择、振动工艺参数的计算、动力学分析和参数计算、电动机的选择、筛箱的设计、激振器轴承的选用及校核等，其中最重要的就是动力学分析和参数计算。凸轮轴采用铸钢做成，并使用新型材质以提高其的耐磨性和利用率。

　　　本设计整体圆振动筛基础上更进一步提高了其筛分性能，结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全、操作方便、便于维修和管理。

关键词：振动筛；激振器；筛面；筛分

1绪论1

1.1背景介绍1

1.2筛分机构研究内容3

1.3具体方案与措施4

1.4设计方案综述5

2 运动学参数的选择6

2.1筛面的倾角6

2.2振动方向角7

2.3振幅7

2.4 振动次数n7

2.5 物料的运送速度8

3 振动筛工艺参数的计算9

3.1 生产率的计算9

3.2 筛面的长和宽的确定9

3.3 筛面设计10

3.4 筛面开孔率的计算11

3.5 筛分效率11

4 动力学分析及参数计算12

4.1振动筛的动力学分析12

4.2单轴振动筛的工作状态14

4.3 隔振弹簧的确定16

4.4 激振器偏心质量偏心距17

5 电动机的选择18

6 筛箱的设计21

6.1侧板和横梁21

6.2筛箱结构的焊接21

6.3筛面的固定方法21

7 V型带的设计23

8 激振器轴承的选用及校核26

8.1振动筛轴承的选择26

8.2轴承的校核26

8.2.1寿命校核27

8.2.3结论28

9 总结29

参考文献30

致谢31

　　　（1）可能组合方案N=4 X 4 X 4 X 4=64

　　　（2）执行机构：根据型砂中含有的杂质选择振动筛、滚筒筛。

　　　（3）传动机构：由于经济条件和工作条件选择v带传动、连杆传动。

　　　（4）驱动机构：根据现实的供能方式选择交流电动机、直流电动机。

　　　方案一：执行机构选择振动筛，传动机构选择齿轮传动，驱动机构选择交流电动机。

　　　优点：振动筛设计简单、功能可靠。齿轮运动精确。交流电动机运用广泛。

　　　缺点：齿轮造价高，有严格的中心距限制

　　　方案二：执行机构选择滚筒筛，传动机构选择连杆传动，驱动机构选择交流电动机。

　　　优点：滚筒筛的执行效率高、功能可靠。连杆机构运动简单易于实现。交流电动机运用广泛。

　　　缺点：连杆机构运动非匀速运动，滚筒筛设计复杂。

1.4设计方案综述

　　　振动筛砂机是一种实现往复传送的机械，电动机通过传动装置，驱动滑架往复移动工件，行程时滑架上的推爪推动工件前进一个步长，当滑架返回时，由于

　　　推爪与轴间装有扭簧，推爪得以从工件底面滑过，工件保持不动，当滑架再次向前推进时，已复位，往返推动工件前移。

　　　设计意义：振动筛砂机在自动化流水线上的充分运用能提高工厂的生产率，减轻工人的劳动强度，为实现车间无人化提供了可靠的条件

侧面筛箱组件.gif

弹簧定位块.gif

弹簧下支座.gif

底面筛箱组件.gif

平衡轮.gif

筛网.gif

筛箱筛网连接件.gif

设计图纸15张.gif

凸轮轴.gif

总装图.gif

内容简介：: 毕业设计（论文）中期报告题目：型砂处理机筛分机构的设计系别机电工程学院专业机械制造及其自动化班级姓名学号导师 2013年 3 月 18 日设计（论文）进展状况1 完成了传动方案对比分析经查阅文献机械零件简明设计手册，方案（A）中减速器为圆柱齿轮展开式二级减速器；方案（B）中减速器为圆锥、圆柱齿轮二级减速器；方案（C）中减速器为下置式蜗杆一级减速器。显然，方案（C）结构最紧凑，但在长期连续运转的条件下，由于蜗杆传动效率低，功率损失较大；方案（B）的宽度尺寸较方案（A）小，但圆锥齿轮加工比圆柱齿轮困难。所以，传动方案的选择不但要考虑整个机器的动力特性和运动要求，还要十分注意传动机构的类型特征及应用范围，即在拟定运动简图时通常注意如下几点：（1）带传动承载能力较低，在传递相同扭矩时结构尺寸较啮合传动大，但传动平稳，能缓冲吸震，且有过载打滑保护作用，因此宜放在传动装置的高速级；（2）链传动具有运动不均匀性和多边效应冲击，故宜布置在低速级；（3）蜗杆传动工作平稳，无噪音、传动比大，体积小，重量轻及结构紧凑，但因摩擦发热，其效率较其它普通齿轮啮合传动低，只适宜用于中，小功率和间歇工作的场合。（4）圆锥齿轮的加工比较困难，特别是大模数圆锥齿轮，应尽量置于高速级，以减小其模数或直径，但圆锥齿轮速度过高时，其精度相应也需提高，还应考虑能否制造及加工成本问题。（5）斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，相应地用于高速级；（6）制动器通常设在高速轴，但制动器后面的传动机构不应设置带传动和摩擦传动。（7）为简化传动装置，总是将改变运动形式的机构，如（连杆机构，凸轮机构）布置在传动系统的末端或低速级。（8）传动装置的布局要求结构简单，紧凑，匀称，刚度和强度要好，并适合车间布置情况和工人操作，便于装拆和维修。通过三种方案的对比分析，方案（A）圆柱齿轮二级减速器具有工作平稳，无噪音，传动比大，体积小，结构简单，紧凑，匀称，刚度，强度要好。适合车间布置情况和小批量生产和相对较低的载荷和阻力。因此，选择方案（A）传动系统2初步完成了连杆机构的设计连杆机构的选择在设计要求上也不再局限于运动学要求的范围内，而且已注意到考虑机构的动力特性。根据构成连杆机构的各构件间的相对运动为平面运动还是空间运动，连杆机构可分为平面连杆机构和空间连杆机构两大类，在一般机械中采用的多数是平面连杆机构经分析，参考方案中给出的工作机构是铰链四连杆机构。铰链四连杆机构简图构件之间都是用转动副连接的四杆机构，成为铰链四杆机构。如图所示：其中，固定不动的杆4称为机架，与机架相连的杆1和杆3称为连架杆，而连接两连架杆的杆2称为连杆。连杆2通常做平面运动，而连架杆1和3则绕各自回转中心A和D转动。其中能做整周回转运动的连架杆称为曲柄，仅能在小于360的某一角度范围内往复摆动的连架杆称为摇杆。经查阅文献机械原理，在铰链四杆机构中，按照连架杆是曲柄还是摇杆，将其分为三种基本形式：曲柄摇杆机构；双曲柄机构和双摇杆机构。（1）曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中，若两连架杆中，有一杆为曲柄，另一杆为摇杆。（2）双曲柄机构具有两个曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。双曲柄机构中，通常主动曲柄做等速运动，从动曲柄做变速转动。（3）双摇杆机构若两连杆均为摇杆，则成为双摇杆机构。根据设计要求，机器工作时，沙箱支承摆杆CD绕垂面左右作对称摆动。我们可以判断连架杆CD为摇杆，而根据减速器工作原理，可知连架杆AB可做整周回转运动，因此它是曲柄。综上所述，我们选择方案（1）中的曲柄摇杆机构。由上述我们所得到的资料，可以给出筛沙机系统的运动简图：筛砂机系统运动简图平面四连杆机构有曲柄的条件（1）最短杆与最长杆的长度和应小于或等于其他两杆的长度和,此条件通常为杆长条件。（2）组成该周转副的两杆中必有一杆为四杆中的最短杆。上述条件表明:当四杆机构各杆的长度满足杆长条件时,其最短杆参与构成的转动副都是周转副。由此可知,上述四杆机构中的转动副亦为周转副,而转动副则只能的摆转副。于是,四杆机构有曲柄的条件是各杆的长度需要满足杆长条件,且其最短杆为连架杆或机架。当最短杆为连架杆时,该四杆机构将成为曲柄摇杆机构。3 开始进行机构的运动和动力分析用矢量方程图解法作平面连杆机构的速度和加速度分析根据构件上已知一点的速度和加速度可以求出另外的点的速度和加速度(包括大小和方向),故在以图解法作机构的速度和加速度的分析时,应先从具备这个条件的构件着手,然后再分析与该构件依次相连的其他各构件。4准备进行电动机的选择选择电动机类型和机构形式电动机是常用的原动机，并且是系列化和标准化产品。机械设计中需要根据工作机的工作情况和运动，动力参数，合理地选择电动机类型，结构形式，传递的功率和转速,确定电动机的型号。电动机有交流电动机和直流电动机之分,工业上常采用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最广泛。如无特殊需要,一般优先选用Y系列笼型三相异步电动机，因其具有高效，节能，噪音小，振动小，安全可靠的特点,且安装尺寸和功率等级符合国际标准,适用于无特殊要求的各种机械设备。根据工作场地的要求:每天二班制工作，载荷中有中度冲击，工作环境清洁,室内，三相交流电源。选择电动机为Y系列380V三相笼型异步电动机。存在问题及解决措施在设计过程中遇到若干问题，现简述如下：(1)砂粒的粗细程度：湿型砂的砂粒较细将降低型砂透气率，有可能引起铸件产生气孔缺陷。但适当降低透气率可改善铸件表面光洁程度和防止粘砂。粒度就可细逃表示砂粒粗细程度可以按照国家标准GB/T9442-1998铸造用硅砂，用标准筛筛分后主要粒度组成三筛中头尾筛的筛号表示。例如砂粒集中在标准筛的50 , 70和100三筛上，可以表示为50/100。我国铸造工厂还习惯用100/50表示在100号筛上停留量比50号筛上多。有些高密度造型工厂用粒度为50/140(表示主要分布在50, 70, 100和140号筛上)。（2）筛箱的排砂问题：在铸造中型砂的粗细程度必须控制在一定的范围内，不可太粗或太细。所以选择了两层筛网，但连杆机构的运动为往复运动。如果不设计合理的排沙机构，被筛的型砂又会混合到一起使之不能起到筛分的作用。于是设计了将太粗或太细的型砂排到筛分机两侧而将粗细合适的型砂排到筛分机前侧的机构。后期工作安排（1）第1112周完成筛分机构的设计。（2）第1315绘制零件图和装配图。（3）第1617撰写毕业论文。（4）第18周准备答辩。指导教师签字：年月日注：1）正文：宋体小四号字，行距20磅，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。2）中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。毕业设计(论文)开题报告题目：型砂处理机筛分机构设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2012 年 12 月 26 日8毕业设计（论文）综述课题背景：筛分机（筛粉机）screening machine 利用散粒物料与筛面的相对运动，使部分颗粒透过筛孔，将砂、砾石、碎石等物料按颗粒大小分成不同级别的振动筛分机械设备。筛分的颗粒级别取决于筛面，筛面分篦栅、板筛和网筛三种。篦栅适用于筛分大颗粒物料，篦栅缝隙为筛下物粒径的1.11.2倍，一般不宜小于50毫米。板筛由钢板冲孔而成，孔呈圆形、方形或矩形，孔径一般为1080毫米，使用寿命较长，不易堵塞，适用于筛分中等颗粒。网筛由钢丝编成或焊成，孔呈方形、矩形或长条形，常用孔径一般为685毫米,长条形筛孔适合于筛分潮湿的物料，网筛的优点是有效面积较大。筛分机类型筛分机分固定筛和活动筛两类，活动筛又分转动筛和振动筛。固定筛大多采用篦栅装在破碎机进口上方，以防止超规格的物料落入。转动筛大多由板筛折成多角形或圆形筒体而成，其结构简单、寿命长,但生产率低、机体笨重、庞大,目前很少采用相关研究情况：进入21世纪以来，又经过将近10年的不断改进和提高，日臻完善，形成了系列化产品，能适应不同细度不同产量的各种难筛物料的筛分要求，实现了节能、高效和环保的客观效果。经过将近30年的发展，3代技术科研革新，现在已经日益成熟，广泛应用于化工、食品、建材、涂料等几十个行业。1、气流筛气流筛具有独特的旋转空气喷射式喷口设计, 并具有高效的1200w工业真空清洁器，能持续清理筛分网面，不易堵塞筛分网面，筛分精度好高，筛分时间短，高效，耐用，操作简便，广泛适用于各种类型的干燥粉末状及颗粒状物质分析。作用与原理：从理论上讲，气流筛摈弃了传统的重力势能作业原理，开辟了载流体动能做功的筛理新途径，它是在密闭状态下利用高速气流做载体，使充分扩散的粉料微粒以足够大的动能向筛网喷射，达到快速分级之目的。通俗地讲：气流筛利用粉料微粒质量小而轻、易漂浮、流动性好的特点，将其充分扩散到气流中，粉料不再团聚，而是以单个微粒依次随气流透过筛网,因此气流筛的产量大、效率高、不粘网、不堵网孔、细度精确。2、滚筒筛滚筒筛分机是继电动振动筛，国内各大公司生产的普通型网状滚筒筛之后的又一代新型自清式筛料专用设备，它广泛适用于粒径小于300mm以下各种固体物料的筛分，具有筛分效率高、噪音低、扬尘量小、使用寿命长、维修量小、检修方便等诸多特点，其筛分能力为60吨/小时1000吨/小时。目前以燃烧劣质煤为主的综合利用电站（主要为循环流化床锅炉）在国内迅速兴起，以煤矿石、煤泥为主的燃料通常存在粘、湿、脏、杂等特点，输煤系统普通存在着筛分机堵塞、筛分效率低、破碎机磨损大、能耗高等现象。笼式滚筒筛分机，因其独特的结构特点，完全有效地解决了其他型式筛分设备所存在的缺点，是综合利用电站的首选筛型。作用与原理：滚筒筛主要有电机、减速机、滚筒装置、机架、密封盖、进出料口组成。滚筒装置倾斜安装于机架上。电动机经减速机与滚筒装置通过联轴器连接在一起，驱动滚筒装置绕其轴线转动。当物料进入滚筒装置后，由于滚筒装置的倾斜与转动，使筛面上的物料翻转与滚动，使合格物料（筛下产品）经滚筒后端底部的出料口排出，不合格的物料（筛上产品）经滚筒尾部的排料口排出。由于物料在滚筒内的翻转、滚动，使卡在筛孔中的物料可被弹出，防止筛孔堵塞。滚筒筛砂机、滚筒筛分机与滚筒筛的原理构造几乎相同，是人们对它的认识和叫法上存在差异。振动筛振动筛有偏心环动筛、惯性振动筛和共振筛等，其共同特点是筛面作高频、小振幅振动，使筛面上的物料发生离析。筛孔不易堵塞，筛分效率高,构造简单,重量较轻，耗电少，还能筛分粘性或潮湿的物料，应用广泛；当原物料中含有粘土、淤泥或其他杂质时，还可在筛分机上用压力水冲洗，进行湿法筛分。作用与原理：基本原理系借电机轴上下端所安装的重锤（不平衡重锤），将电机的旋转运动转变为水平、垂直、倾斜的三次元运动，再把这个运动传达给筛面。若改变上下部的重锤的相位角可改变原料的行进方向。本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施一、研究的主要内容：（一）型砂的主要成分和形态1、型砂的水分：入料型砂的外在水分是影响筛分的主要因素，一般外在水分在6%以下，可以很好地进行干式筛分；如外在水分超过6%，筛分困难。冲水的湿式筛分往往取得较好的筛分效率。一般筛选厂都采用干式筛分，选煤产品可应用湿式筛分。在外在水分6%以下，筛孔采用13mm可用一般振动筛进行干式筛分取得较好效果，如筛孔6mm进行干筛，用一般筛子则得不到好的效果。 2、型砂的粒度组成：如果型砂中与筛孔大小相近的某含量较少时，其筛分效率较高；如果该粒度的含量较多，就影响透筛的效率。（二）筛分机构研究内容1、筛板和筛孔的形状：筛分粒度在25mm以上，一般用冲孔或钻孔筛板，孔眼多数采用圆孔，菱形排列。25mm以下可用编织筛网，编织筛网为方孔。25mm的筛孔，可以用冲孔筛板，或编织筛网，编织筛网应防止筛条滑动，筛孔变形。对于1mm以下筛分（包括脱泥、脱水、脱介）采用条缝筛板0.5mm以下的可以用条缝筛板（用螺杆穿筛条上圆环或焊接的）或尼龙筛网。不论是筛板或筛网，本身须绷紧，并和筛箱紧固，这是十分重要的。既可以延长筛板、筛网、筛箱的寿命，提高筛分效率，而且可以减轻噪音。对于50mm以上的筛板，经常由钢筋或轻轨制成。尤其是固定筛使用旧钢轨更是合适。棒形筛条都制成楔形的，上宽下窄，便于物料通过。圆形筛孔，以圆的直径标明筛孔的大小，能保证通过的粒度都小于筛孔的尺寸，其筛下产品基本不含大于筛孔的大小，但天上石麟形的对角线是边长的1.414倍，有的资料认为通过方孔的最大颗粒，相当于通过圆孔的最大粒度的1.23倍。矩形筛孔以矩形的短边作为筛孔的名义尺寸，在这种情况下，超过筛孔尺寸的粒度，特别是扁平颗粒将顺着筛眼长边透筛。还有一些不规则形状的筛孔，如一些编织筛网。概率筛的筛孔常大于分离粒度而用筛孔的投影进行计算。无论如何，筛分产品的粒度是衡量粒度标准。2、筛面的长度和宽度：筛面的宽度决定筛分机的处理能力，若筛面宽物料的通过能力大；筛面的长度决定筛分机的筛分效率，筛面越长物料经过筛分的时间越长，筛分越彻底，但是，过长的筛面对提高筛分效率并不显著，而仅仅多余地加长了筛分机的尺寸。我国现有筛分机其筛面长度，粗粒级的筛分3.5-4m，中细粒级的筛分5.5-5.6m，脱水、脱介6.5m。 3、筛面的倾角：筛面倾角的大小，影响筛上物料的移动速度。倾角大，物料的移动快，处理能力高。筛面的倾角和筛子的结构形式与筛分产品的质量要求有关。一般筛孔在50mm以上，作预先筛分时，都采用圆运动筛分机，如惯性振动筛和自定中心振动筛，其倾角为15-20。而直线运动的筛分机，一般作水平安装，其倾角为零度，物料在筛面上运动，依靠筛面对物料的抛射力，这种筛分机一般用于煤的脱水、脱泥和脱介。 4、振幅和频率：振幅是指筛箱行程的一半，频率是指筛箱分种往复振动的次数。筛箱除筛面倾角外必须具备足够大的速度才能使筛面上的物料前进。经试验研究得出煤用振动筛筛箱的加速度不超过70-80m/s2,振幅大致为2-5mm，转速为800-1500r/min。为了测量直线运动筛分机的振幅，一般直线振动筛筛帮上都画着测量振幅的三角形，在测量三角形画着一组平行于基线的平行线，上面标有刻度，表示三角形相应截割的宽度。当筛箱振动，人在视觉上的滞留，将看到两个三角形，斜边的交点所指截宽，就是筛分机的行程（两倍的振幅）。 5、抛射角：抛射角是筛箱运动方向与筛面所形成的角度。如抛射角较大，有利于物料透筛，但处理量较小。直线运动筛主要靠抛射作用推动物料前进，并使细粒透筛。直线运动筛的抛射角一般在30-55之间，我国采用45，圆运动筛分机，也有抛射作用，但其抛射角不固定，并与筛分机的频率和振幅有关。 6、处理量:过大地加大处理量（单位面积或是单位宽度的处理量），严重的影响筛分效率，使筛上物中含小于筛孔粒级的数量增加。二、具体方案与措施通过物理功能分解功能元得：型砂处理机筛分机构的低层形态学矩阵分功能分功能解 1234执行机构振动筛滚筒筛气流筛固定筛传动机构齿轮传动蜗轮传动连杆传动丝杠传动驱动机构步进电机直流电动机交流电动机液压机1、可能组合方案N=4 X 4 X 4 X 4=642、执行机构：根据型砂中含有的杂质选择振动筛、滚筒筛。3、传动机构：由于经济条件和工作条件选择齿轮传动、连杆传动。4 、驱动机构：根据现实的供能方式选择交流电动机、直流电动机。方案一：执行机构选择振动筛，传动机构选择齿轮传动，驱动机构选择交流电动机。优点：振动筛设计简单、功能可靠。齿轮运动精确。交流电动机运用广泛。缺点：齿轮造价高，有严格的中心距限制方案二：执行机构选择滚筒筛，传动机构选择连杆传动，驱动机构选择交流电动机。优点：滚筒筛的执行效率高、功能可靠。连杆机构运动简单易于实现。交流电动机运用广泛。缺点：连杆机构运动非匀速运动，滚筒筛设计复杂。重点及难点: （1）筛分机构设计时的计算和分析。（2）筛分机构与传动机构、驱动机构的相容性的鉴别。完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）1-3周：接受设计任务，查阅相关资料，了解课题的背景和发展状况。4-5周：了解学习常用筛分的基础知识，初步原理方案的提出。6周：设计方案的优化比较，论证并选择最优方案。7-8周:筛分机设计。9-10周:绘制相关设计的零件图和装配图11-12周:撰写毕业论文。13-15周：准备答辩。5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日 6 所在系审查意见：系主管领导：年月日注：1. 正文：宋体小四号字，行距22磅。2. 开题报告由各系集中归档保存。参考文献：1.芮延年，机电一体化系统设计，北京机械工业出版社,2004.2.纪名刚，机械设计（第七版），高等教育出版社，20053.叶修梓、陈超祥，Pro E基础教程：零件与装配体，机械工业出版社，20074.尹志强，系统设计课程设计指导书，机械工业出版社5.章浩、张西良，机电一体化技术的发展与应用，农机化研究,2006(7) 6.阎昌春，一种柔性轴承研制的关键技术.柔性轴承，2010（3）：23-25.7.滕晓艳、张家泰，产品模块化设计方法的研究，J应用科技2006,33,28.袁峰，UG机械设计工程范例教程，M北京机械工业出版社20069.王志、张进生、于丰业、王鹏、任秀华，基于模块化的机械产品快速设计，J机械设计2004,21,810.朱龙根，简明机械零件设计手册（第二版），机械工业出版社，200511.裴仁清，机电一体化原理，上海大学出版社，199812.杨晓蔚，机床主轴轴承最新技术，主轴轴承,2010(1)13.蒋继宏王效岳主编注射模具典型结构100例.中国轻工业出版社.200014.颜智伟塑料模具设计与结构设计.北京.国防工业出版社.200615.廖念钊莫雨松互换性与技术测量M.中国计量出版社.200016.黄立本,张立基,赵旭涛.PVC树脂及其应用M北京:化学工业出版社，2001.9.17.Gao J S，Chase K W，Magleby S P. Generalized 3D tolerance analysis of mechanical assemblies with small kinematic adjustments， Transactions18.T.Ramayah and Noraini .Ismail Process Planning Concurrent Engineering Concurrent Engineering,2010.19.Creveling C M.Tolerance Design：A Handbook for Developing OprimalSpecificationsAddison-Wesley,1997本科毕业设计(论文)题目：型砂处理机筛分机构设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级： B090201 学生：学号：指导教师： 2013年05月型砂处理机筛分机构设计摘要本设计为型砂处理机筛分机构的设计，主要研究内容：激振器的机构设计；筛箱的结构设计；筛网的结构设计。本设计是由激振器，参考圆振动筛的相关参数，初步确定凸轮轴的转速，从而确定线速度、筛箱的大小、筛网的孔径等相关数据。在保证生产率和筛分粒度的前提下完成总体结构的设计，然后根据总体结构，从而确定本设计的筛分机各个主要零部件的设计。在主要零部件的设计中，主要包括运动参数的选择、振动工艺参数的计算、动力学分析和参数计算、电动机的选择、筛箱的设计、激振器轴承的选用及校核等，其中最重要的就是动力学分析和参数计算。凸轮轴采用铸钢做成，并使用新型材质以提高其的耐磨性和利用率。本设计整体圆振动筛基础上更进一步提高了其筛分性能，结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全、操作方便、便于维修和管理。关键词：振动筛；激振器；筛面；筛分Sand sieving mechanism design of processorAbstractThe design for the design of molding sand sieving mechanism of the processor, main research contents: mechanism design vibrator sieve box; structure design; structure design of the screen.The design consists of a vibration exciter, referring to the related parameters of circular vibration sieve, preliminary determine the cam shaft speed, so as to determine the line speed, screen size, screen size and other related data. In ensuring the completion of the overall structure of the design condition of productivity and screening granularity, then according to the overall structure, so as to determine the design of main parts of each of the design of the screen.The design of the main components, including the motion parameters, vibration parameters calculation, dynamic analysis and parameter calculation, the choice of motor, the design of screen box, vibrator bearing selection and checking calculation, in which the most important is the dynamic analysis and parameter. Cam shaft made by casting, and the use of new materials to improve their wear resistance and utilization. The design of the whole circular vibrating screen based on further improving its crushing performance, simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy to repair and management.Keywords: sieve; sieving ; shaker ; vibration; exciterI目录1绪论11.1背景介绍11.2筛分机构研究内容31.3具体方案与措施41.4设计方案综述52 运动学参数的选择62.1筛面的倾角62.2振动方向角72.3振幅72.4 振动次数n72.5 物料的运送速度83 振动筛工艺参数的计算93.1 生产率的计算93.2 筛面的长和宽的确定93.3 筛面设计103.4 筛面开孔率的计算113.5 筛分效率114 动力学分析及参数计算124.1振动筛的动力学分析124.2单轴振动筛的工作状态144.3 隔振弹簧的确定164.4 激振器偏心质量偏心距175 电动机的选择186 筛箱的设计216.1侧板和横梁216.2筛箱结构的焊接216.3筛面的固定方法217 V型带的设计238 激振器轴承的选用及校核268.1振动筛轴承的选择268.2轴承的校核268.2.1寿命校核278.2.3结论289 总结29参考文献30致谢311绪论1.1 背景介绍本课题来源于现场实际,属于工程设计。车间振动筛砂机是一种很常见的机械结构，在自动化流水生产线上有着广阔的用途和作用，在石油工业和自动进给的输送系统中都有很好的运用，特别是在一些需要有间歇传动的进给机构中，振动筛砂机承担了相当一部分的工作任务，如自动化的包装流水线上。通过该毕业能使学生将大学四年所学的知识能灵活的运用于实践。对于一个工程的整体设计有了更好的理解。有助于形成工程化的思想,对以后的设计打下很好的基础。随着国民经济的不断发展,多种类型的工件传送机广泛的运用于石油，化工，农业，轻工和服务业等不同的行业的各种场合。同时在各种场合对不同的工况所使用的振动筛砂机也不尽相同，近年来由于振动筛砂机的应用范围的扩大，品种的增多以及质量的不断提高，对加工设计振动筛砂机提出了更高的要求，特别是在一些大型的流水线上，振动筛砂机承担了很重要的工作任务。这些振动筛砂机要求传输距离和速度，精度比较高。为此各厂家为了根据自己的需要，出于经济性和战略方向的考虑，自行设计结构简单可靠，生产价格便宜的振动筛砂机。随着国民经济的发展，技术的进步，筛分机械广泛应用于矿山、冶金、化工建材工业、筑路行业及环卫行业中。无论是露天开采或者是经过破碎的物料，或是其它某些工业产品所用的天然原料、人工原料，在未处理前常常是以大小不同的颗粒混合在一起的形式存在，有些物料甚至含有许多水分或其它有用或无用的介质。为了正确合理的使用物料和满足产品的质量要求。所以要对物料的筛分、分级、洗涤、脱介、脱水之用。筛分设备技术水平的高低和质量的优劣，关系到工艺效果的好环，生产效率的高低和能源节省的程度，从而直接影响企业的经济效益。筛分机在工业上正式应用，有上百年的历史，筛分机械的在这过程中，由手动筛发展到机械摇动筛、快速摇动筛、共振筛、振动筛等。自16世纪英国在煤炭工业使用第一台固定筛以来，世界上先后出现过圆筒筛、摇动筛、滚轴筛、共振筛等筛分设备。而振动筛以它结构简单、处理能力大、工作可靠等优点在所有筛分设备中占有绝对优势，其占有量约为95%。上世纪70年代以后，筛分技术的进步：如强化振动参数，设备大型化，筛机零部件的三化，自同步技术的推广应用，新筛机的出现等，都是围绕着振动筛发展起来的，而其它滚轴筛、圆筒筛、摇动筛等，逐步被淘汰。 (1)仿制阶段上世纪50 年代，我国的筛分设备极为落后，生产上使用的都是从前苏联引进的TY11型圆振动筛；波兰的Wp1 型和Wp2型吊式直线振动筛。为适应生产的发展，当时以洛阳矿山机器厂，锦州矿山机械厂和上海冶金矿山机械厂为主的几个制造单位，通过对以上几种进口筛机进行测绘仿制，形成了国产型号为SZZ系列的自定中心筛、SZ系列的惯性筛和SSZ系列的直线筛等，初步奠定了我国筛分机械的基础。 (2)自行研制阶段通过对用户的走访和调研，1967年由洛阳矿山机械研究所、鞍山矿山机械厂、北京煤矿设计院、沈阳煤矿设计院、平顶山选煤设计研究院组成了联合设计组，制定了我国第一个煤用单、双轴振动筛系列型谱，并进行了ZDM(DDM)系列单轴振动筛和ZSM(DSM)系列双轴振动筛的产品设计工作。1974 年，两个系列设计工作完成，并投入生产制造，基本上满足了当时国内中、小型选煤厂建设的需要。在此基础上，由洛矿所、鞍矿厂、西安煤矿设计院、东北大学等9个单位又组成了矿用基型振动筛设计组。通过采用自同步理论、块偏心振动器、复合弹簧、环槽铆钉等先进技术，进行了2ZKB2163 直线振动筛，YK1545 和2YK2145 圆振动筛、YH1836 重型振动筛、FQ1244 复合振动筛等4种基型新系列振动筛设计工作。1980 年，鞍矿厂完成了这四种基型筛的制造，并通过了技术鉴定，在工业上得到了广泛的应用，这标志着我国筛分机械走上了自行研制发展的道路。 (3)引进提高阶段上世纪80年代以来，冶金和煤炭系统不断从国外引进先进的振动筛产品。在冶金行业：上海宝钢引进了日本神户制钢所和川崎重工株式会社制造的用于原料分级、焦炭筛分、电厂煤用分级的振动筛和烧结矿用的冷矿筛；鞍钢、唐钢从德民申克公司引进了热矿筛。在煤炭行业：山东兖州矿务局兴隆庄选煤厂引进了美国RS公司的TI 倾斜筛和TH水平筛；河北开滦矿务局范各庄选煤厂引进了德国KHD 公司制造的USK 圆振动筛、USL直线振动筛；钱家营矿选煤厂引进了波兰米克乌夫采矿机械厂制造的PWK 圆振动筛、PWP 直线振动筛；山西西山矿务局西曲选煤厂和淮北矿务局临涣选煤厂从日本神户制钢所引进的HLW型直线振动筛等。这些筛机技术参数先进、结构合理、工作平稳、可靠耐用，基本上代表了20 世纪70 年代国际振动筛的技术水平。在引进筛机产品的同时，国内生产振动筛的专业厂鞍矿厂先后派谴专业技术人员去美国和德国进行技术考察，并进行技术引进。1980 年鞍矿厂从美国RS公司引进TI和TH 型振动筛制造技术，转化为国内型号定为YA 系列圆振动筛和ZKX 系列直线振动筛，在国内得到广泛应用。1996年鞍矿厂又引进了德国KHD公司USK系列圆振动筛和USL 系列直线振动筛制造技术，这是KHD公司20世纪80年代的改进型产品，其中USL直线筛宽达4.5，这表明我国中、大型振动筛制造水平向前迈进了一大步。此外，1986年洛矿厂也从日本神户制钢所引进了HLW 型振动筛制造技术，转化后国内型号定为ZK系列振动筛，该筛结构紧凑、重量轻，最大规格的筛分面积达27，是当时国内最大的直线振动筛。国外振动筛产品和制造技术的引进，拓宽了我国筛分机械设计制造人员视野，他们从中了解和学习到了先进国家设计制造振动筛的理论、方法、设计技术、制造工艺，生产管理，业务水平也大大提高。基于以上的发展状况，以及现在企业的需求，大家都知道新乡周围的企业生产振动筛分机械的厂家在国内占据了几乎一半的市场，所以得自于优厚的环境和条件，在以前的振动筛的设计和研发的基础上参考了大量的文献资料，振动筛YA型运动轨迹为圆,利用激振器中偏心轴旋转产生激振力迫使筛箱产生振动,使加到筛面上的物料产生抛掷运动,从而使小于筛孔尺寸的物料透过筛孔,实现筛分操作,广泛适用于冶金、矿山等部门,进行各种物料的分级。目前YA型振动筛都是定式的,振动筛固定在一个地方工作,由于振动筛重量大,尤其在野外,吊运更不方便,为了解决这一问题,在对提高2YA1530型振动筛的设计过程中,在振动筛的下部设计了行走装置,振动筛拖在动力头的后边,能容易地从一个工作场地移动到另一个场地,同时迫切需要一些效率高、移动方便、噪声小环保性能好不受工作场地的限制的振动筛。就目前市场的现状设计了一种移动方便不受场地和环境限制的振动筛。1.2筛分机构研究内容(1)筛板和筛孔的形状：筛分粒度在25mm以上，一般用冲孔或钻孔筛板，孔眼多数采用圆孔，菱形排列。25mm以下可用编织筛网，编织筛网为方孔。25mm的筛孔，可以用冲孔筛板，或编织筛网，编织筛网应防止筛条滑动，筛孔变形。对于1mm以下筛分（包括脱泥、脱水、脱介）采用条缝筛板0.5mm以下的可以用条缝筛板（用螺杆穿筛条上圆环或焊接的）或尼龙筛网。不论是筛板或筛网，本身须绷紧，并和筛箱紧固，这是十分重要的。既可以延长筛板、筛网、筛箱的寿命，提高筛分效率，而且可以减轻噪音。对于50mm以上的筛板，经常由钢筋或轻轨制成。尤其是固定筛使用旧钢轨更是合适。棒形筛条都制成楔形的，上宽下窄，便于物料通过。圆形筛孔，以圆的直径标明筛孔的大小，能保证通过的粒度都小于筛孔的尺寸，其筛下产品基本不含大于筛孔的大小，但天上石麟形的对角线是边长的1.414倍，有的资料认为通过方孔的最大颗粒，相当于通过圆孔的最大粒度的1.23倍。矩形筛孔以矩形的短边作为筛孔的名义尺寸，在这种情况下，超过筛孔尺寸的粒度，特别是扁平颗粒将顺着筛眼长边透筛。还有一些不规则形状的筛孔，如一些编织筛网。概率筛的筛孔常大于分离粒度而用筛孔的投影进行计算。无论如何，筛分产品的粒度是衡量粒度标准。(2)筛面的长度和宽度：筛面的宽度决定筛分机的处理能力，若筛面宽物料的通过能力大；筛面的长度决定筛分机的筛分效率，筛面越长物料经过筛分的时间越长，筛分越彻底，但是，过长的筛面对提高筛分效率并不显著，而仅仅多余地加长了筛分机的尺寸。我国现有筛分机其筛面长度，粗粒级的筛分3.5-4m，中细粒级的筛分5.5-5.6m，脱水、脱介6.5m。 (3)筛面的倾角：筛面倾角的大小，影响筛上物料的移动速度。倾角大，物料的移动快，处理能力高。筛面的倾角和筛子的结构形式与筛分产品的质量要求有关。一般筛孔在50mm以上，作预先筛分时，都采用圆运动筛分机，如惯性振动筛和自定中心振动筛，其倾角为15-20。而直线运动的筛分机，一般作水平安装，其倾角为零度，物料在筛面上运动，依靠筛面对物料的抛射力，这种筛分机一般用于煤的脱水、脱泥和脱介。 (4)振幅和频率：振幅是指筛箱行程的一半，频率是指筛箱分种往复振动的次数。筛箱除筛面倾角外必须具备足够大的速度才能使筛面上的物料前进。经试验研究得出煤用振动筛筛箱的加速度不超过70-80m/s2,振幅大致为2-5mm，转速为800-1500r/min。为了测量直线运动筛分机的振幅，一般直线振动筛筛帮上都画着测量振幅的三角形，在测量三角形画着一组平行于基线的平行线，上面标有刻度，表示三角形相应截割的宽度。当筛箱振动，人在视觉上的滞留，将看到两个三角形，斜边的交点所指截宽，就是筛分机的行程（两倍的振幅）。 (5)抛射角：抛射角是筛箱运动方向与筛面所形成的角度。如抛射角较大，有利于物料透筛，但处理量较小。直线运动筛主要靠抛射作用推动物料前进，并使细粒透筛。直线运动筛的抛射角一般在30-55之间，我国采用45，圆运动筛分机，也有抛射作用，但其抛射角不固定，并与筛分机的频率和振幅有关。 1.3具体方案与措施通过物理功能分解功能元得到的结果如表1.1所示。表1.1型砂处理机筛分机构的低层形态学矩阵分功能解分功能1234执行机构振动筛滚筒筛气流筛固定筛传动机构V带传动蜗轮传动连杆传动丝杠传动驱动机构步进电机直流电动机交流电动机液压机（1）可能组合方案N=4 X 4 X 4 X 4=64（2）执行机构：根据型砂中含有的杂质选择振动筛、滚筒筛。（3）传动机构：由于经济条件和工作条件选择v带传动、连杆传动。（4）驱动机构：根据现实的供能方式选择交流电动机、直流电动机。方案一：执行机构选择振动筛，传动机构选择齿轮传动，驱动机构选择交流电动机。优点：振动筛设计简单、功能可靠。齿轮运动精确。交流电动机运用广泛。缺点：齿轮造价高，有严格的中心距限制方案二：执行机构选择滚筒筛，传动机构选择连杆传动，驱动机构选择交流电动机。优点：滚筒筛的执行效率高、功能可靠。连杆机构运动简单易于实现。交流电动机运用广泛。缺点：连杆机构运动非匀速运动，滚筒筛设计复杂。1.4设计方案综述振动筛砂机是一种实现往复传送的机械，电动机通过传动装置，驱动滑架往复移动工件，行程时滑架上的推爪推动工件前进一个步长，当滑架返回时，由于推爪与轴间装有扭簧，推爪得以从工件底面滑过，工件保持不动，当滑架再次向前推进时，已复位，往返推动工件前移。设计意义：振动筛砂机在自动化流水线上的充分运用能提高工厂的生产率，减轻工人的劳动强度，为实现车间无人化提供了可靠的条件19毕业设计（论文）2 运动学参数的选择振动筛主要用于对石料分级，同时筛分的矿料的处理量不大，体积较小，所以采用单轴振动筛。振动筛与共振筛的运动学参数有筛面倾角、振动方向角（对于直线振动筛）、振幅、振动次数及物料的运动速度等。为了选用这些参数，必须先确定这些物料的运动状态。为了防止筛孔堵塞，并能获得较高的筛分效率和生产率，目前，在振动筛中多采用物料的跳动状态。下图表示筛面振动运动和物料抛掷运动之间的关系。从图中可以看出，当Kv=3.3时，筛面的一个振动周期正好等于物料的一个跳动周期，这时物料与筛面接触的时间最短，故对减少筛面的磨损是有利的。为了获得较高的筛分效率，最好使物料的每一个振动周期能接触筛孔，故在一般情况下Kv3.3。目前，单轴振动筛取Kv=33.5；双轴振动筛取Kv=2.23；共振筛通常取Kv=2.23。由于圆振动筛是单轴振动筛选取为Kv=3.2。图2.1 筛上物料的跳动状态2.1筛面的倾角筛面与水平面之间的夹角称为筛面倾角。筛面倾角与筛分处理量及筛分效率密切相关。随着筛面倾角的加大，物料在筛面上的运动速度加快，筛分机的处理量也随之加大。但是物料在筛面上的停留时间缩短，筛分效率降低。如果筛面倾角减小，则筛分机降低筛分效率增加。筛面倾角的大小决定了要求的生产率和筛分效率。所以产品质量要求一定时，就应该有一个合理的倾角。根据实践经验，筛面倾角推荐使用以下数据：单轴振动筛用于预先分级：a=15单轴振动筛用于最终分级：a=12.5双轴振动筛用于预先分级：a=0双轴振动筛或共振筛用于脱水、脱介：a=-5所以本振动筛的筛面倾角选用。2.2 振动方向角振动方向线与上层筛面之间夹角称为振动方向角，圆振动筛一般认为=。取值大，物料每次抛射移动距离较短，物料的运动速度较慢，物料得到充分的筛分。由于筛分的物质为石料，属于难筛物质取值小，表明物料每次抛射以及前进的距离较远，物料，通过筛面的时间较快，因此这种情况适应于易筛物料的筛分。2.3 振幅振幅是根据被筛物料的粒度及性质来选用的。对于粒度较大的选用较大的振幅，粒度较小的选用较小的振幅。振动筛的振幅通常按照下列数据选取：单轴振动筛用于预先分级： A=2.53mm；单轴振动筛用于最终分级： A=34mm；双轴振动筛： A=3.55.5mm；共振筛：A=615mm；所以这里选用振幅为4mm。2.4 振动次数n 振动强度可在选定抛射强度Kv和振幅A后按下式（2.1）计算。对于单轴振动筛：转/分（2.1）则代如计算如下: 为了方便后面的计算，在这里圆正到820转/分且式中振幅为毫米。目前单轴振动筛的振动次数一般为8001200次/分;双轴振动筛一般为700900次/分;共振筛为400800次/分。所以此处选用820转/分，适合上面所述的范围。2.5 物料的运送速度单轴振动筛的物料运送速度可以按照下面的经验公式（2.2）计算: （2.2）式中修正系数,其值按表可查取;N 常数,N=0.18毫米/秒;n 振动次数,次/分;A 振幅/米;g 重力加速度,g=9.81米/; 筛面倾角。查参考资料可知：=0.8把上面的数据代入上面的公式可得：（2.3） =0.41m/s以上把振动筛所有的参数已经选定，为后面的设计做好了基础。毕业设计（论文）3 振动筛工艺参数的计算 3.1 生产率的计算振动筛的生产率一般均按入筛原料量计算。生产率的计算方法一般由流量法和平均法。在这里选用平均法。由于建材石料属于矿用振动筛的计算公式可知：（3.1）式中 F筛子的工作面积，平方米；单位筛面面积生产率；物料的松散密度；校正系数。以上的系数见参考资料可得：由于上下层的物料的松散密度不一样，。则代入上式可知：（3.2）（3.2）3.2 筛面的长和宽的确定根据给定的生产率、要求的筛分效率和物料的筛分特性,按照公式计算所需要的筛分面积。对于双层筛,按照单层逐层进行计算,算出每层相应的生产能力所需要的筛面面积,对于双层筛，应该按单层筛逐层进行计算，算出每层相应的生产能力所需的筛面面积，然后取中间最大值。计算出筛面面积后，可计算出筛面的宽度。通常，式中物料层的厚度，a为筛孔的尺寸。一般说来，当给料端物料层的厚度给定以后，筛面的宽度直接影响筛子的生产率，而筛子的长度，直接影响筛分效率。通常，矿用振动筛的筛面长度一般为4m左右，长度比约为2。用于最终分级、脱水和脱介的煤用振动筛筛面长度为6m左右，长度比约为1.52.5。筛面宽度受结构限制，不宜太宽。筛面宽度以1.25m最小。矿用振动筛按0.3m 的间隔增加成为筛面的宽度系列。所以根据参考资料公式得：（3.2）由上述可知：，把上面的数据代入上式：得由于上下层的筛面面积和筛面宽应该相等，上面所算的数据基本相同，根据0.3m一个间隔增加成为一个系列，所以圆正为1.5m。则筛面为。3.3 筛面设计筛面是筛分机用以完成筛分过程的重要工作部件。每台筛分机都要选择一种符合它的工作要求的筛面。一般按照被筛物料的性质和粒度来及筛分工艺的要求来选用不同的筛面由于建材用的石料大多都用的是石灰石由文献表19及表21可知此矿物料属于中等硬物料由文献2表21知：此类振动筛的筛粉效率约为85%。对于双筛面在这里选用上层为圆孔筛面，下层为长方孔由文献2公式（21）可知：不同形状的筛孔尺寸和筛下产品的最大粒度之间关系，由下式算：ka （3.3）式中：筛下产品的最大粒度筛孔尺寸（mm） k系数。有参考资料5可以表如下所示：表3.1 系数k的值长方形筛孔方筛孔圆筛孔1.21.70.90.7上层筛孔的尺寸为20mm；下层为6mm则：200.7=14mm=61.2=7.2mm上层筛面根据筛分的石料及颗粒的大小，确定选用板状筛面.由于板状筛面比较牢固,刚度较大,使用寿命长等特点.板状筛面一般是由58mm的钢板制成,在这里由于石料的密度大撞击力大所以选用8mm的钢板,板上的孔选用圆孔,这样可以严格的饿对上层的石子进行筛选.对于下层的仍然选用板状筛面,对于下层而言由于上层筛分之后其筛面承受的力变小,所以选用6mm的钢板,原材料一般选用Q235A。3.4 筛面开孔率的计算圆孔：（3.4）对于下层方孔：（3.5）通过以上计算可以知道使用钢板筛面的开孔率较低，但是寿命长，选材容易。3.5 筛分效率在生产作业中，筛分效率是衡量筛分过程的质量指标。筛分效率是指筛下产物重量与原料中筛下级别（筛下级别是指原料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料）重量的比值。筛分效率一般按下式计算：（3.6）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；由于所掌握的资料有限设：=15%，=20%则代入可知：在现实生产中将原料精确的筛分，根据筛分结果可算出筛下级别含量。筛分所用筛面的尺寸和形状，应与测分所用的筛子相同。但是在这里条件的限制只作理论分析。4 动力学分析及参数计算4.1 振动筛的动力学分析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）构成。为了保证筛子的稳定工作，必须对振动筛振动系统进行计算，以便找出振动质量、弹簧刚性、偏心块的的质量矩和振幅的关系，合理的选择弹簧的刚性和确定偏心块的质量矩。图4.1 单轴振动筛的振动系统上图表示了单轴振动筛的振动系统。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，筛子只做平面平移运动。今取机体静止平衡时（即机体的质量为弹簧的反作用力所平衡的位置）的重心所在点o作为固定坐标系统（xoy）的原点，而以振动器转子的旋转中心作为坐标系的原点。偏心块质量M的重心不仅随机体一起做平移运动（牵连运动），而且还绕振动器的回转中心做回转运动（相对运动），则其重心的绝对位移为：（4.1）（4.2）式中 r偏心质量的重心至回转轴线的距离；轴之回转角度，为轴之回转角速度，t为时间。偏心块m运动产生的离心力为：（4.3）（4.4）式中为偏心质量m在x和y方向之相对运动离心力或激振力。在单轴振动筛的振动系统中，作用在机体质量M除了外还有机体惯性力（其方向与机体加速度方向相反）、弹簧的作用力及阻尼力（c称为粘滞阻力系数，阻尼力的方向与机体运动速度相反）。当振动器做等速圆周运动时，将作用在振动机体M上的个力，按理论力学的动静法建立的运动微分方程式为：（4.5）（4.6）式中M为振动为机体的计算质量，其式可按下式确定：（4.7）式中振动机体质量；筛子上的物料重量；物料结合系数，一般取0.150.3；估计振动筛的重量：中小型单轴振动筛：；中小型双轴振动筛：；大型单轴振动筛：；大型双轴振动筛：；则振动筛体质量为：由公式：（4.8） L筛面长度；在这里取0.15，则代入得： =2545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谐振动相加而成。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会逐渐消失，因此，机体振动只剩下强迫振动这部分了。所以，只须讨论公式的特解，其解为：（4.9）式中（4.10）（4.11）式中为x和y方向机体的振幅；为x方向和y方向的激振力对位移之相位差角。由于在惯性振动筛中，阻尼力不大，通常为170。所以，这时将上式平方后相加后得：（4.12）上式为标准椭圆方程，即机体的运动为椭圆。当，时，即当弹簧刚性很小时，机体做圆周运动，其运动方程为：（4.13）从振幅的计算式可知，当时，即自振频率（4.14）与强迫振动频率相等时，则机体将出现共振，这时弹簧就有因过载而被破坏的危险。共振时的转数可由下式求得：=126r/min通过前面的计算可以知：n=820r/min126r/min是可以的，在此范围内。4.2单轴振动筛的工作状态(1)低共振状态低共振状态，即。若取，则机体的振幅。在这种情况下，可以避免筛子起动和停车时通过共振区，从而能提高弹簧的工作的耐久性，同时能减小轴承的压力，延长轴承寿命，并能减少筛子的能量消耗。但是在这种工作状态下工作的筛子，弹簧刚度要求很大。因此必然会在地基及机体机架上出现很大的动力，以至引起建筑物的振动。所以必须设法消振，但目前还没有妥善和简单的消振方法。图4.1 振幅和转子角速度的关系图(2)共振状态共振状态，即。振幅A将无限大。但是由于阻力的存在，振幅是一个有限的数值。当阻力及给料量改变的时，将会引起振幅较大的变化。由于振幅不稳定，这种状态没有得到应用。(3)超共振状态超共振状态，这种状态又分为两种情况：（1）n稍大于，即稍小。若取，则得。因为，所以筛子起动与停车时通过共振区。这种状态的优缺点与低共振状态相同。（2），即为远离共振区的超共振状态。此时，。从上图可以明显的看出：转速愈高，机体的A振幅欲平稳，即振动筛的工作状态愈稳定。这种工作状态下，弹簧的刚度较小，传给地基和机架的动力也就很小，因此不会引起建筑物的振动。同时，因为不需要很多弹簧，筛子的构造也比较简单。目前设计和应用的振动筛，通常都是采用这种工作状态。为了减少振动筛对地基的动负荷，根据振动隔离理论，只要使强迫振动频率大于自振频率的五倍即可得到良好的效果。但是这种工作状态下的筛子必须消除起动和停车时，所以必须加消振装置。图4.2 筛箱的运动轨迹以上分析了激振力和弹性力通过机体重心的机体振动特性。若由于结构的限制，振动器旋转轴的中心在y轴上，在这种情况下，激振力和弹性力并不通过机体重心，这时，振动机体将绕其重心作不同程度的摇摆运动。单轴振动筛的惯性振动器安装于筛箱的上部或下部时，筛箱的前后端运动轨迹如上图所示。当振动器布置在机体重心上部时，两端椭圆形长轴延长线在筛面以上相交。由于给料端长轴向前，有利于给入筛子的物料迅速散开。排料端长轴向后，起减低物料运动速度的作用，有利于难筛颗粒的筛选。震动器在机体重心下部时，两端椭圆长轴在筛面以下相交。由于给料长轴向后，阻碍给入筛子的物料散开。排料端长轴向前，使物料加速通过筛面，不利于难筛颗粒的筛选。这种振动器的布置方式国内外很少采用。4.3 隔振弹簧的确定支撑弹簧是惯性振动筛的重要弹性元件,既是主振弹簧,又是隔振弹簧,其性能好坏直接影响振动筛的筛分效果。与金属弹簧相比,橡胶弹簧具有结构紧凑、安装拆卸方便、吸振限幅性能好以及可同时承受压缩与剪切变形的显著特点。因此,它广泛应用在振动筛上。目前,人们都是凭经验设计、选择减振弹簧,使得振动筛的抛掷指数以及振动轨迹达不到要求。弹簧总刚度确定之后,每个弹簧的刚度为。然后可用机械设计手册中弹簧刚度的计算公式算出弹簧的丝d.振动筛所用弹簧的弹簧指数C 一般取8,有效工作圈数为5,总圈数为7.弹簧材料60,热处理硬度为HRCHRC50。振动筛除用钢制弹簧外还用橡胶弹簧和复合弹簧.钢制弹簧制造容易,使用寿命长,应用普遍,但是它在工作中产生的噪声大,一旦失效断裂造成设备跌落或伤及人员,橡胶弹簧的弹性变形较大,有很好的刚度;而且工作中不会突然断裂,产生的噪声较小,在筛子启动和停止过程中越过共振区时的共振振幅也比钢弹簧小.复合弹簧是在钢制弹簧的外面包一层橡胶,具有钢弹簧和橡胶弹簧共有的优点,寿命长、噪声小、对环境的污染小、安全可靠。选取弹簧刚度时，不仅要考虑使弹簧传给基础的动负荷不使建筑物产生有还振动，而且还要考虑弹簧应有足够的支承能力。弹簧的刚度一般是通过强迫振动频率和自激振动频率的比值来控制。通常对于吊式振动筛取频率比为；对座式振动筛频率比取。由此，弹簧的刚度计算公式为：对于单轴振动筛：（4.15）在这里选用z=5，则若一台筛子由i个支承，每个弹簧的刚度（4.16）振动筛传给地基的动负荷可按照下式计算：4.4 激振器偏心质量偏心距振动筛在超共振状态下工作时，由于弹簧的刚度很小，故在振幅计算式中的K值可以忽略，则可得：对于单轴：（4.17）可知： r=0.25mm代入可知： m=66.66kg.激振力幅为：参考东旭振动机械厂的激振器可知选用JZ1006型号。式中负号表示机体振动质量M和偏心块m的重心在振动中心的两个不同方向，计算时取绝对值。2 运动学参数的选择130毕业设计（论文）5 电动机的选择惯性振动筛的功率消耗主要是由振动器为克服筛子运动阻力而消耗的功率和克服轴在轴承中的摩擦力而消耗的功率来确定。单轴振动筛的振动器为克服筛子运动的阻力而消耗的功率可按作用在筛子上的激振力所作的功率来计算。作用在筛子上的激振力为：（5.1）（5.2）激振器所做之单元功按下式计算：（5.3）（5.4）根据上式可以求得筛子的运动速度：（5.5）（5.6）若取机体振幅，振幅周期，则振动器振动所作之功：（5.7）（5.8）振动器为克服运动阻力的功率消耗为：（5.9）式中当筛子在状态下工作时，则式中K值可以忽略不计。代入上式中，则得：式中，计算时可取c=0.20.3。轴承上的压力将决定于质量m在绝对运动时产生的离心惯性力。既可以大于相对运动的离心惯性力，也可能比这个小。因此，在轴承上的压力不是固定不变的。通常计算时都把它看作不变的。=常数。因此，消耗于轴承中的摩擦功率为：（5.10）式中 d轴颈的直径 f滚动轴承的摩擦系数, f=0.0010.01。当润滑油粘度小时取较小值，反之取较大值。单轴振动筛的电动机功率为： (5.11）式中传动效率，0.95式中其它符号表示意义同前。长度单位取米，重量单位取公斤。由前面的激振器型号可知d=54mm，c=0.2可得：根据参考资料6则电动机选用Y160L4型普通电机。电动机的转速（5.12）式中电动机的转速；传动比，在这里我们取；激振器转速。于是表5.1 Y160L4型电机的主要参数电动机型号额定功率(KW)满载转速（r/min）额定转距最大转距质量（kg）同步转速1500 r/min 6 筛箱的设计筛箱是筛子的承载部分和参振部件，由筛箱及固定在它上面的筛面组成。它由侧板、后档板、下横梁和上横梁组成。侧板是由钢板制成利用横梁将两侧傍连接起来，使筛箱成为整体结构，为了加强侧板的刚度，在适当的位置铆接角钢以补强。下横梁采用无缝钢管或槽钢，上横梁采用无缝钢管，由于筛子是在高频振动下工作，筛框不仅承受筛子物料的重量，而且还要承受很大的振动力。因此筛框的接都要牢固，不但有足够的整体刚度；使筛箱不致因发生变形而损坏。对于这样大的振动筛面犹为重要。下面对各部分分别选取：6.1侧板和横梁侧板和横梁是主要受力构件，由于筛箱是借助于侧板支撑在机架上，所以侧板承受物料和筛箱的重量，并将激振力传递到筛框的各个部分，侧板一般选用616mm的钢板或角钢组成，这里选用8mm的钢板。横梁承受筛板和物料的重量及它在工作中的惯性力，横梁可以采用工子钢、槽钢、无缝钢管、箱形梁、重压梁等在这里选用10mm厚的槽钢。6.2筛箱结构的焊接筛箱的刚度是指其抵抗变形的能力。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重要原因。所以加强筛框结构的刚度。特别是连接部件的刚度是重要问题,在横梁间设置纵向小梁.横梁上铺设筛板,横梁与侧板相接处采用较大弯钢等都是提高刚度的有效措施。筛框结构常用的连接方式有铆接和焊接两种.铆接结构尺寸准确而且无内应力.对振动有较好的适应能力,但制造工艺繁杂,焊接结构施工简便。焊接结构施工简便,但由于焊缝复杂,内应力大.在强烈的振动负荷下往往产生焊缝开裂甚至构件断裂,为了清除焊接结构的内应力,采用回火处理。由于此振动筛采用建材石料筛分,属于中小型振动筛,在考虑经济性的情况下益选用焊接件. 6.3筛面的固定方法筛面的张紧程度对筛面的使用寿命影响极大,不同种类的筛面,固定方法也不同。归纳起来有4类:木楔压紧、拉钩张紧、螺栓固定和斜板压定。在此选定木楔压紧。冲孔筛板和条缝筛面可选用木楔将其固定在在筛框上，在筛箱两侧上壁对称的焊接两段长三角钢并与长三角钢各面倾斜，筛面支撑在两角钢之间。用木楔和木条压紧。木楔遇水后可将筛面压的更紧。筛面的中间用方头螺钉压紧。此法简单可靠更换方便。7 V型带的设计上述设计把传动和筛体的参数已经确定，但是激振器与电机之间的距离较远没有确定，所以在此选用V带传动，由上面设计的内容知：电动机的型号为Y160M-4型普通电机，额定功率为11KW，转速为1460r/min，而激振器的转速为820r/min，轴间的距离大约为700mm，每天工作为16h。下面对带轮进行设计:（1）设计功率:由表5.10查得工况系数=1.2 =1.2x11=13.2KW (7.1)（2）选择带型：根据=13.2KW和=1460r/min选C型V带（3）带轮基准直径：由上述激振器的选择知：带轮直径则： (7.2)（4）由表5.4去取验算传动比误差：传动比 (7.3) 原传动比 (7.4)则传动比误差： (7.5)（5）验算带速： (7.6)在525m/s范围内带速合适。（6）确定中心距a及带的基准度a.确定中心距由前面可知：=700mmb.初算步长：（7.7）确定基准长度：取=250mm确定中心距a：（7.8）安装时所需最小中心距：（7.9）张紧或补偿所需最大中心距：（7.10）（7）计算带轮包角：（7.11）包角合适。（8）单根V带额定功率：根据，表5.7查得C型带 =9.06KW（9）额定功率增量：由表58查得：（10）V带根数Z：（7.12）由表5.9查得=0.96由表5.9查得=1.03 （7.13）（11）单根V带初拉力：（7.14）由C型带q=0.19kg/m （7.15）（12）轴压力：（7.16）由上面的计算可以得出带的根数为3根，电动机的带轮直径为257mm，轴压力为1571 N。8 激振器轴承的选用及校核8.1 振动筛轴承的选择振动筛的激振器和筛子一起运动，振动频率高（750r/min1400r/min），连续工作，负载大，故容易发热。如下图所示： 1、偏心轴 2、可体 3、侧板 4、轴承套 5、注油孔 6、中间套7、偏心块 8、轴套 9、迷宫盖 10、迷宫套 11、轴承 12、垫环图8.1 振动筛激振器机构图振动筛轴承有很大的径向力，国外厂家都选用受纯径向力的圆柱滚子轴承（2000型）或主要承受径向力的调心滚子轴承（3000型）。由于激振器的偏心质量产生的径向力相对轴承内圈是静止的，内圈沿轴向又被相关零件轴向定位，故内圈与轴的配合较松，一般可采用间隙配合（g6、f6配合，我们采用js6配合）。轴承外圈相对于负荷方向旋转，为防止外圈相对座孔滑动而导致轴承温度急剧升高，确保内圈和轴一起旋转时滚动体在保持架中可灵活自转，外圈与座孔的配合要采用较紧的过渡配合或过盈配合（N6、P6，我们采用K6配合）。一般规定振动筛轴承工作

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