型椭圆振动筛毕业设计说明书

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设计 姓 名： 郑闵郑闵 学 号： ： 03102379 学 院： 机机电电工程学院工程学院 专 业： 机械工程及自机械工程及自动动化化 2007 级级 2 班班 设计题目： TZ1220 型型椭圆椭圆振振动筛动筛的的设计设计 专 题： 指导教师： 刘初升刘初升 职 称： 教授教授 二二 O 一四一四 2014 年 六 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 机电工程学院 年级 机自 10-2 班 学生姓名 郑闵郑闵 任任务务下下达达日日期期： 2014 年 9 月 3 日 毕业设计日期：毕业设计日期： 2014 年 9 月 4 日至 2014 年 6 月 20 日 毕业设计题目：毕业设计题目： TZ1220 型椭圆振动筛的设计 毕业设计专题题目：毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 1、主要内容： （1） 、椭圆振动筛的结构原理及参数的选取； （2） 、圆振动筛的总体设计，包括质心和受力的计算； （3） 、激振器和管梁的布置； （4） 、筛框的总体结构与侧板的设计； （5） 、振动筛的激振器的设计，包括偏心块的结构计算。 2、要求： （1） 、椭圆振动筛的总体外观图，筛框图（2xA0） ； （2） 、振动筛的激振器装配图一张（A1） ； （3） 、振动筛的侧板零件图一张（A2） ； （4） 、振动筛的支撑座部件图和其他零件图（6xA3） ； （5） 、毕业设计说明书的撰写，包括图表不少于 15000 字。 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究 内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总 体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识 解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程 度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识 解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程 度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 近年来，椭圆振动筛在筛分领域中引起了广泛关注。椭圆振动筛兼有圆振动筛和直 线振动筛的优点，既能获得较高的物料输送速度，又能促进物料分层，减少堵孔，提高 筛分效率。生产实践证明，在保证相同筛分效率的情况下，椭圆振动筛的产量可以提高 30左右；在相同处理量的条件下，筛分效率明显提高，可以达到 90以上。因此研究 椭圆振动筛的设计具有十分重要的意义。 本课题以 TZ1220 椭圆振动筛为例，主要研究了椭圆振动筛分机的原理、总机设计、 主要组成的设计、计算及校核，详细分析了振动筛分机机械的发展状况。 在设计、研究上，本课题吸取国内外的设计经验，结合我国实际完成的。本课题可作 为实验样机，为改善振动机械设计提供一定的参考。 关键词：关键词：椭圆振动筛；激振器；偏心块；质心 ABSTRACT In recent years, elliptical shaker in the field screening caused wide concern. Both elliptical circular vibrating screen vibrating screen vibrating screen and the advantages of both a higher rate of material handling, but also to promote the material layer, reduce pore blocking and improve screening efficiency. Production practice proves that the same screening efficiency to ensure that the case of elliptical shaker can increase production 30%; in the same capacity under the condition significantly improved screening efficiency can reach 90%. Therefore, the design of elliptical shaker of great significance. This topic take TZ1220 Elliptical vibrating Screen for example,which was main research from settle center vibration Shai extension of switchboard design, main constitute of design calculation, detailed analysis vibration Shai extension machine of development condition. This topic at design research absorb domestic and international of design experience, combine our country actual completion of, this topic can for general vibration machine design provide certain of reference. Key words: Elliptical vibrating Screen; Vibration exciter; Eccentric; Centroid 目 录 1 1 绪论绪论 1 1 1.1 振动筛的类型及特点 .1 1.1.1 惯性振动筛 .1 1.1.2 共振筛 .2 1.1.3 其他类型的振动筛 .2 1.2 国内外研究现状 .3 1.2.1 国内振动筛研究现状 .3 1.2.2 国外振动筛研究现状 .3 2 2 总体设计总体设计 4 4 2.1 椭圆振动筛的选型及工作原理 .4 2.1.1 椭圆振动筛工作原理 .4 2.1.2 椭圆振动筛的选型 .8 2.2 整体方案的确定及结构特点 .9 2.2.1 筛箱 .9 2.2.2 激振器 14 2.2.3 联轴器 16 2.2.4 支撑装置 17 3 3 TZ1220TZ1220 椭圆振动筛的设计计算椭圆振动筛的设计计算1818 3.1 椭圆振动筛筛面上物料的运动分析 18 3.1.1 筛面的运动方程 18 3.1.2 筛面上物料的运动分析 19 3.2 工艺参数的选择 20 3.2.1 筛面的长度和宽度 20 3.2.2 处理量的校核 20 3.3 运动学参数的确定 21 3.3.1 筛面的倾角（） 21 3.3.2 抛射角（） 21 3.3.3 振动强度 K 的选择 21 3.3.4 抛射强度（ v K ） .22 3.3.5 振幅和频率 （A、n） .22 3.3.6 实际振动强度的校核 23 3.4 动力学参数的确定 23 3.4.1 振动筛参振重量的计算 23 3.4.2 激振器偏心块质量及偏心距的确定 23 3.4.3 弹簧刚度 K 计算 23 3.4.4 电动机功率的选择 24 3.4.5 启动转矩的校核 25 3.4.6 筛箱质心的计算和激振器位置的选择 25 3.5 主要零件的计算 26 3.5.1 偏心块的设计: .26 3.5.2 轴的设计计算.29 3.5.3 轴承的选择与校核32 3.5.4 弹簧的设计计算32 3.5.5 筛框横梁强度的计算 33 3.5.6 筛框侧板 35 3.5.7 迷宫环： 35 3.5.8 轴承端盖： 36 3.5.9 轴承座 36 4 4 筛分机的安装与维护筛分机的安装与维护 3737 4.1 筛分机的安装及调试 37 4.1.1 筛分机的工艺配置关系.37 4.1.2 起重、运输、保管.37 4.1.3 筛机安装.37 4.1.4 给料、排料溜槽的安装.38 4.1.5 试运转.38 4.1.6 操作规程.39 4.2 维护、检修 39 5 5 振动筛筛箱质心的计算机辅助计算振动筛筛箱质心的计算机辅助计算 4141 引言41 1 影响筛箱质心的参数分析 41 2 筛箱质心计算公式 43 2.1 质心基本计算公式 43 2.2 设计变量 43 2.3 侧板的质量和质心计算 43 3 筛箱质心计算程序框图 45 4 计算实例 45 5 结束语 46 参考文献：参考文献： 4747 翻译部分翻译部分 4848 英文原文48 中文译文58 致致 谢谢 6565 1 绪论 1.1 振动筛的类型及特点 振动筛分机械是利用振动的多孔工作面，将颗粒大小不同的混合物料按粒度进行分 级，也常用于物料的脱水、脱介及清洗物料表面的污泥。它一般安装在给料设备的下边， 给料机应均匀地供料。振动筛种类繁多，一般常用的有惯性振动筛（简称振动筛）、共 振筛；根据物料特性而设计的有弧形筛、弛张筛、概率筛、滚轴筛；振动筛驱动形式有 振动电机、普通电机一偏心轴、普通电机一偏心块三种形式。 在同等面积的条件下，直线振动筛处理量大、但筛分效率不高，圆振动筛则相反。 回转筛主要用于处理超细粉状物料。概率筛可对物料进行粗分级，等厚筛可对物料进行 精分级。热矿筛、冷矿筛可对烧结后的铁矿石进行筛分。 1.1.1 惯性振动筛惯性振动筛 惯性振动筛是借高速回转着的不平衡重产生离心力使筛箱振动，从而筛面上物料层 松散使细粒级通过筛孔排出。近年来惯性振动筛由于其性能较好、结构和维护工作都较 简单，故在选煤、选矿厂得到推广应用，受到各国的重视，尤其是直线振动筛发展很快。 美国和日本等国一般根据质点的运动轨迹将惯性振动筛分为圆运动振动筛和直线振动筛。 （1）圆运动振动筛 圆运动振动筛是利用不平衡重激振器使筛箱振动的筛子，其运动轨迹一般为圆形。 它普遍应用于煤炭、矿山厂的预先筛分、准备筛分以及脱水作业中。由于其筛面的圆形 振动轨迹，使筛面上的物料不断地翻转和松散，因而圆振动筛具有以下特点：细粒级有 机会向料层下部移动，并通过筛孔排出；卡在筛孔中的物料可以跳出，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，提高筛子的处理 量；对于难筛物料可以使主轴反翻，从而使振动方向同物料运动方向相反，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），以提高筛分效率。 国外又将圆运动振动筛分为单轴惯性振动筛和自定中心振动筛两种。单轴惯性振动 筛特点是激振器的轴和皮带轮参与振动；优点是结构简单、容易制造；缺点是由于皮带 轮与筛箱一起振动，无论电动机在任何角安装都不能避免皮带传动中心距的反复变化， 从而引起三角皮带的反复伸缩，大大影响其使用寿命。波兰的 WK 型振动筛属于单轴惯 性振动筛。 自定中心振动筛优点是运转时三角皮带轮不与筛箱一起振动，故传动皮带寿命较长， 工作较稳定。自定中心振动筛又可分为轴承(提供产品:球轴承)偏心式和皮带轮偏心式两种。 前者又名万能悬挂筛，因其筛箱振动时，主轴中心线和皮带轮的空间位置保持不变，故 目前已很少使用；后者工作时，皮带轮回转中心线固定不动，所以传动三角皮带就不会 时紧时松，具有频率较稳定、皮带寿命较长等特点。美国 Ripl-Flo(莱普尔-弗洛)型振动筛 是典型的皮带轮偏心式振动筛。 （2）直线振动筛 直线振动筛是靠两根带不平衡重的轴作同步异向旋转而产生振动的筛子。其筛面呈 水平或倾斜安装，运动轨迹一般为直线，故称之为直线振动筛或水平振动筛。直线振动 筛具有下列特点：它的动力平衡与物料在筛面上的运动情况较好；物料在筛面上的移动 不是依靠筛子的倾角而是依靠激振力，故筛面一般水平安装，所以厂房高度较低；全封 闭、不堵孔和坚固耐用，筛面有两层、三层和四层之分；由于筛箱运动中有较大的加速 度，所以特别适合于煤炭的脱水、脱泥、脱介以及物料的分级。 国外直线振动筛采用箱式激振器者较多，如美国 Low-Head 型、西德 USL 型、日本 古河 A 型、日本永田双偏心轴式、法国皮克双偏心轴式、苏联 型等。采用筒式激 振器的有美国 SS 型和 SG 型、日本川崎 D 型和古河 E 型及横山椭圆振动筛等。 1.1.2 共振筛共振筛 共振筛从 50 年代应用于煤炭和矿石中，该筛的振动系统是在接近共振区的条件下工 作的，即筛子的工作频率接近其本身的自振频率。它既可用作煤和矿的预先筛分和最终 筛分，也可以脱水、脱泥和脱介。 共振筛因利用了共振原理，具有下列特点：在共振频率附近，使用较小的激振力来 驱动较大面积的筛箱；可以节省传动系统的功率消耗，并减少轴承等机件的受力；利用 了非线性振动系统，筛子的瞬时加速度大，故对分级、脱水等作业有益。但由于其在安 装上要求高，技术上比较复杂，国外共振筛的发展较缓慢，如西德除部分生产厂使用外 已不再推广应用了。典型共振筛有波兰 ZDR 型振动筛：它是波兰近十年来发展的新型共 振筛，与 CDR 型共振筛相比，结构上变化不大，仅处理量有所提高，但其振动大，要求 有高质量的橡胶弹簧元件，故仍处在试验研究阶段。该筛的型号有 ZDR-1.8 型和 ZDR-2.2 型共振筛，筛分面积为 17和 21。 1.1.3 其他类型的振动筛其他类型的振动筛 （1）等厚筛 我国现有的 ZD 型直线等厚筛系列，有 7 种基本规格，总筛分效率一般在 85%以上， 限上限下率一般为 5%10%。ZD 系列等厚筛适用于需要精确分级的煤炭及类似比重物 料的干湿式筛分，处理量较大，筛分深度可至 6mm。 （2）概率筛分机 概率筛分机通过采用大筛孔、大倾角和多层筛面结构，使物料近似筛分而提高筛机 处理能力和干式筛分的深度。QGS 型琴弦概率筛是在 GS 型煤用概率筛的基础上，吸收 琴弦筛的特点研制的。该筛能有效地对潮湿煤炭进行 6mm 干式分级，筛选产品能满足空 气重介流态床分选机对人选煤的要求。琴弦筛网在共振状态下工作，筛孔不易堵塞。 （3）GPS 型高频振动细筛 GPS-900-3 型高频细筛是在吸收美国 Derrick 高频细筛技术的基础上研制的，该筛采 用了叠层筛网(由三层孔径不同的不锈钢编织筛网叠合而成)、三路给矿(沿筛面长布置三 个给矿器)和长圆筒形振动器(电机轴两端装由偏重块和调偏块组成的振子)振频 2850 次/分。 目前已在黑色和有色金属闭路磨矿作业中，作为分级设备推广应用，分级总效率达 60%70%。 （4）电磁振动旋流筛 电磁振动旋流筛是一种结构简单的高效脱水脱泥设备。该筛无转动部件，无需润滑， 不需动力，不仅用于选煤厂，还可推广用作污水处理和选矿厂及其它类似物料的脱水脱 泥和分级设备。目前该筛已形成用于粗煤泥的 C 型和用于末煤的 M 型两种型号。 （5）超声波振动筛 超声波筛分系统是一种实用，可靠的筛分系统，是新乡市大唐机械制造公司自行研 制解决当前网眼堵塞的最有效的解决方法。 超声波振动筛地基本原理是超声波控制仪产生的高频电振荡由转换器转换成正弦形 式的纵向振荡波。这些振动波传到共振环上产生共振，然后均匀传输至筛面。筛面上的 物料在做低频旋振动的同时，叠加上超声振动，既可防止网孔堵塞，又可使筛分机提高 产量和质量。 1.2国内外研究现状国内外研究现状 1.2.11.2.1 国内振动筛研究现状国内振动筛研究现状 由于工业发展缓慢，基础比较薄弱，理论研究和技术水平落后，我国筛分机械的发 展是本世纪近 50 年的事情，大体上可分为三个阶段。 （1）仿制阶段：这期间，仿制了前苏联的 系列圆振动筛、BKT-11、BKT-OMZ 型摇动筛；波兰的 WK-15 圆振动筛、CJM-21 型摇动筛和 WP1、WP2 型吊式直线振动筛。 这些筛分机仿制成功，为我国筛分机械的发展奠定了坚实的基础，并培养了一批技术人 员。 （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， 1500mm3000mm 重型振动筛及系列，15、30共振筛及系列，煤用单轴、双轴振动筛 系列，YK 和 ZKB 自同步直线振动筛系列，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，但是它们的研制成功基本上满足了国内需要， 标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。 （3）提高阶段：进入改革开放的 80 年代，我国筛分机的发展也进入了一个新的发 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、重型冷热矿筛系列、驰张筛、螺旋三段筛的研制，粉料直线振 动筛、琴弦振动筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得成功。 1.2.2 国外振动筛研究现状国外振动筛研究现状 国外从 16 世纪开始筛分机械的研究与生产，在 18 世纪欧洲工业革命时期，筛分机 械得到迅速发展，到本世纪筛分机械发展到一个较高水平。 德国的申克公司可提供 260 多种筛分设备，STK 公司生产的筛分设备系列品种较全， 技术水平较高，KHD 公司生产 200 多种规格筛分设备，通用化程度较高，KUP 公司和海 因勒曼公司都研制了双倾角的筛分设备。美国 RNO 公司新研制了 DF11 型双频率筛，采 用了不同速度的激振器。DRK 公司研制成三路分配器给料，一台高速电机驱动。日本东 海株式会社和 RXR 公司等合作研制了垂直料流筛，把旋转运动和旋回运动结合起来，对 细料一次分级特别有效。英国为解决从湿原煤中筛出细粒末煤，研制成功旋流概率筛。 前苏联研制了一种多用途兼有共振筛和直线振动筛优点的自同步直线振动筛。 2 总体设计 2.1 椭圆振动筛的选型及工作原理 2.1.1 椭圆振动筛工作原理椭圆振动筛工作原理 在正常工作的筛箱运动轨迹为椭圆的振动筛称椭圆振动筛。近年来，这种筛分机在 世界各国的筛分领域中引起了很大重视。它兼有圆运动筛和直线运动筛的优点，其椭圆 轨迹的“长轴“是强化物料输送的分量，而“短轴”是促进被筛物料松散的分量。因此，其特 点是：物料运送速度大，料层薄；颗粒不易堵塞筛孔、有较大的有效筛分面积；被筛物 料松散，而且分层好，有颇高的筛分效率。生产实践表明，它的处理能力比圆振动筛和 直线振动筛高 25%左右，如果在处理能力相同的条件下，可有较小的筛分面积。椭圆振 动筛和一般的直线振动筛十分相似，其区别仅仅是激振器不同。要想实现椭圆运动轨迹， 必须使激振器的两个不平衡重质量 m1 和 m2 不相等，或使两个不平衡重的回转半径 r1 和 r2 不相等。因此，目前各国使用典型的椭圆振动筛有以下几种： （1）日本古河 E 型椭圆振动筛 图 2.1 古河 E 型椭圆振动筛 该筛分机用于中、小粒级煤的干式或湿式筛分，也可用于脱水、脱泥和脱介。如分 级时可水平安装，脱水时筛在倾角 06，处理大块煤时筛面倾角则为 58。图 2.1 为 古河 E 型椭圆振动筛外形图。古河 E 型椭圆振动筛的激振器如图 1.2 所示。 1-轴承；2-偏心轴；3-斜齿轮；4-激振器壳；5-皮带轮 图 2.2 古河 E 型筛激振器 两根偏心轴通过一对斜齿轮产生异向同步回转。但由于两根轴的偏心质量不相等 （m1m2），而且两轴的相对位置与一般直线振动筛也不同，故使筛箱作椭圆运动。激 振器的工作原理如图 2.3 所示。 图 2.3 古河 E 型筛激振器工作原理 这里，不平衡重回转半径 r1=r2=r，激振器轴的回转频率 1=2=。筛箱重心在两激 振器轴心连线中间的垂直线上，即激振器两轴心连线 X-X 与该连线中点和筛箱重心连线 Y-Y 是互相垂直的。图 2-34 因 m1m2，故离心力 F1F2。在 1、3 位置上，两离心力 抵消一部分，作用在筛箱上的力为 F1-F2，在椭圆轨迹上对应为短轴 b 的位置。在 2、4 位置上，两离心力叠加，作用在筛箱上的力为 F1+F2，在椭圆轨迹上对应为长轴 a 位置， 长轴 a 相当于筛子的双振幅。古河 E 型筛椭圆轨迹长短轴之比为 6：1。古河 E 型振动筛 的工作参数见表 2.1。 表 2.1 用 途筛 面振 幅(mm) 频率 (1/min) 筛面倾角（）备 注 原煤分级 冲孔筛板、纺织筛 网 8128509000 干式或湿 式 脱 泥 纺织筛网、条缝筛 板 10148509000湿 式 脱水、脱介条缝筛板101485090006湿 式 (2)埃列泼泰克斯椭圆振动筛 筛分机的激振器在筛箱上的布置如图 2.4 所示。 图 2.4 埃列泼泰克斯椭圆振动筛激振器的布置 其结构特点是：两同步反向回转轴（1=2=）的不平衡重质量不相等，即 m1m2；X- X 轴和 Y-Y 轴不垂直；Y-Y 轴线通过筛箱重心及 o1 和 o2 之连线中点。通过 o1、o2 和筛 箱重心 oM 点取 S-S 轴与 Y-Y 轴垂直。筛分机工作时，两激振器不平衡重在任意位置时 的受力情况如图 2.5 所示。 图 2.5 激振器不平衡重受力情况 当两不平衡重回转半径 r1=r2=r，回转角速度 1=2= 时，两个不平衡重所产生的 离心力分别为 P1=m1r2，P2=m2r2。P1、P2 分别通过 o1 和 o2 点，而作用于筛箱（包 括物料）重心 oM 处，在 Y 和 S 方向之力则分别为 Py=P1y+P2y=（P1+P2） ，sint =（m1+m2） ，r2sintPs=P1s-P2s=（P1-P2）cost=（m1-m2）r2cost。此两方向的最 大作用力为 Pymax=（m1+m2）r2，Psmax=（m1-m2）r2。因为 PymaxPsmax，所以 产生长轴在 Y 轴方向的椭圆形运动轨迹。由于 P1P2，所以对筛箱重心 oM 有残余力矩， 这使筛箱产生不稳定的颠簸。为了消除残余力矩，可使 P1yh1=P2yh2，或 m1h1=m2h2；P1s1=P2s2，或 m11=m22 即 h1/h2=m1/m2 和 1/2=m2/m1。式中 h1、h2 分别为 o1、o2 点到 oM 点的 Y-Y 轴的距离；1、2-分别为 o1、o2 点到 oM 点的 S-S 轴的距离。如：当不平衡重质量 m1=3A，m2=2A， （A 为常数） ，则 m1+m2=5A，m1- m2=A，因而产生长短轴比值为 5：1 的椭圆运动。为了避免筛箱颠簸，可使 h1/h2=m2/m1=2/3,1/2=m2/m1=2/3。 (3)联邦德国 D 系列椭圆振动筛 椭圆振动筛的结构原理如图 2.6 所示。 图 2.6 联邦德国 D 系列椭圆振动筛结构装置 图 2.7 激振器的作用力 其结构特点是两个不平衡重质量和回转半径元气不相等，即 m1m2，r1r2。筛箱重 心 oM 不在两激振器轴中心连线中点的垂直线上，即通过筛箱重心 oM 的 Y-Y 轴与 X-X 轴不垂直。两激振器轴反缶同步回转（即 1=2=） ，两个离心力不等。如图 1.7 所示当 质量 m1 分别在 1、2、3、4、12 位置，而质量 m2 也相应地在 1、2、3、4、12位置时，在各个位置所产生的离心力分别为 P1 和 P1、P2 和 P2、P3 和 P3、P4 和 P4、P12 和 P12，其相应的合力分别为 S1、S2、S3、S4S12。这些合力都通过筛箱重心 OM（见图 2.7） ，使筛箱产生和作用 力大小相应的位移，此位移之轨迹即为椭圆，故合成的离心力决定了椭圆振动轨迹的形 状、大小和位置。 除去上述三种型式外，大型的椭圆振动筛、其激振器可有三个回转的不平衡质量。 图 2.8 为质量 A 和 C 同向同步旋转，质量 B 则反向同步旋转。 图 2.8 三个不平衡质量椭圆振动筛的激振器 B 与 A、C 的不平衡质量和回转半径可以相同，也可以不同。椭圆轨迹长短轴之比和 被筛物料的性质有关。对于维筛物料，即小于筛孔而又接近筛孔尺寸的颗粒，如含量大 或物料中的粘必物多时，椭圆长短之比宜采用 2：1 或 2.5：1；对于其它物料，则采用 4：1 左右的比值。长轴 A 值（即振幅）的选择，也和被筛物料的粒度特性有关。对于筛 分大导体物料的筛分机，A=1520mm；对于筛分中块物料的筛分机，A=1015mm；对 于筛分小块物料的筛分机，A=615mm。椭圆振动筛的频率，在筛分大块物料时，要取 7509001/min；在筛分中小块物料进，一般要取 9001200 1/min。目前各国生产的椭圆 振动筛的筛面尺寸如下；日本横山椭圆振动筛的宽度为 9001500mm、长度为 24003600mm；日本川崎 D 型椭圆振动筛的宽度为 24003000mm、长度为 4000900mm；日本古河 E 型椭圆振动筛的宽度为 8003000mm、长度为 30008000mm。 图 2.9 对重式振动筛 应当指出，有些振动筛也有椭圆形振动轨迹。图 2.9 为对重式振动筛。筛箱 1 一方面 有垂直于支杆的直线轨迹振幅 ax，另一方面由于对重 2 的振动，故有一个平行于支杆方 向的振幅 ay。由于 axay，因而产生椭圆形轨迹的振动。还应指出，单轴激振的圆满振动 筛的主轴，通常安在筛箱重心位置，那么，此时整个筛箱的振动轨迹都是圆形的。但主 轴有时也安在筛箱上部，为了便于维修。在这种情况下，筛箱上各点的振动轨迹都不相 同，也会出现椭圆形轨迹。在给料端附近产生椭圆形轨迹，可促使物料前进速度啬，在 排料端附近的椭圆形轨迹，使物料前进速度减慢，有利于提高筛分效率。 2.1.2 椭圆振动筛的选型椭圆振动筛的选型 机型的选择主要依据以下条件确定：1、筛分物料的名称、堆积比重、黏度、温度 2、每小时的处理量 3、筛网目数 4、物料的粒度比例和要求的筛分精度 5、物料的酸碱性 （确定使用 304#不锈钢或者 316L 不锈钢）6、生产场地放置振动筛的空间尺寸。如下所 示： 入料粒度25mm 筛面面积24 处理能力40t/h 根据本次设计的要求，选煤的工艺和运动性能，即筛洗过的煤，脱水、脱介、脱泥 的煤，并且筛 25mm 以下的煤料，选择椭圆振动筛较为合适。 本次设计的椭圆振动筛采用可调节激振力大小的块偏心激振器，双电机自同步驱动， 并采用高强度螺栓联接、橡胶弹簧支承和万向联轴节，具有调整方便、操作简单、维修 量小、振动噪声低、振动频率高、分级效率高、使用寿命长等到优点，安装方式为座式， 分为单层和双层，筛板结构为冲孔筛板或条缝筛网。适用于选煤、选矿、发电、制糖等 工业对中、细粒度物料进行干、湿式分级或脱水、脱介、脱泥。 2.2 整体方案的确定及结构特点 椭圆振动筛主要由筛箱、激振器、联轴器、振动电机、减振弹簧、支撑装置等组成。 2.2.1 筛箱筛箱 筛箱是筛子的承载部分，由筛框及固定在它上面的筛面组成。筛箱是由侧板，后挡 板，下横梁，上横梁等四部分组成。侧板一般使用 610mm 的钢板和角钢组合而制成， 利用横梁将两块侧板连接起来，使筛框成整体结构。侧板用于传递激振力，在它的中部 铆接有座圈，激振器就连接在座圈上。为加强侧板的刚度，在座圈附近采用双层钢板， 并在适当的位置铆接角钢以补强。 对于小型筛子，筛框的材质一般采用 Q235 普通碳素钢。这种材料的可焊性好，但强 度和冲击韧性较低。对于大型筛子，采用高强度和高冲击韧性的钢材，其常用的材料是 16Mn 或锅炉钢板。采用优质钢材可以提高材料的强度。而且还能减轻筛框的质量，对筛 箱的结构带来一定的好处。根据本次设计的要求，选型 3660 振动筛属于大型振动筛的范 畴，故选用 16Mn 钢的材料，以方便使用的年限及经济的合理性。 1 横梁；2 承料板；3 内侧加强板；4 外侧加强板；5 侧板；6 支撑架；7 抗磨版；8 横梁；9 螺栓夹座；10 排料嘴 图 2.10 筛框结构 筛框结构常用的连接方式有环槽铆接和高强度螺栓连接，对于小型筛，也可采用焊 接。采用环槽铆接和高强螺栓连接因无内应力，对振动负荷有良好的适应能力，普遍用 于大型振动筛上，但制造工艺复杂；焊接结构施工方便，但由于焊缝复杂，内应力大， 在强烈的振动负荷作用下往往发生焊缝开裂甚至造成构件的断裂。 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匀加热 至 600 摄氏度到 650 摄氏度，并保温一定的时间，然后缓慢冷却。 ( 1 )筛面一般按被筛物料的粒度和筛分作业的工艺要求来选择。常用的筛面基本上可分为 5 种： 板状筛面 板状筛面是在钢板上冲孔的一种最牢固的筛面。主要用于大块物料的分级，冲孔筛 板的形状和排列方式，有多种多样。筛板的材质可选用 A3、16Mn、16MnCr 等钢板，厚 度 58mm。也可采用聚氨酯橡胶。 不同形状的筛孔其排列方式也不同。长方形筛孔，其长边应与物料运动方向一致， 或呈一定角度；圆形、六角形及正方形等筛孔的中心一般按等边三角形布置。筛孔排列 方式与料流方向的关系如下图所示，用箭头表示料流方向。 图 2.11 冲孔筛板孔的形状及排列方式 筛孔间的距离应考虑筛面的强度和开孔率的大小。板状筛面的开孔率一般为 50%左 右。其中长方形孔的筛面开孔率最大，方形孔次之，呈三角形排列的圆形孔筛面开孔率 最低。 棒条筛面 棒条筛面是由平行排列的具有一定断面形状的一组棒条固定在结实的横梁上面支撑。 其特点是：筛面平滑、抗堵塞性好、筛孔尺寸为棒条之间的缝隙宽度。棒条筛面主要用 于静态的固定筛和重型振动筛上，筛分来自矿山的原矿。物料给到筛面的一端，顺着棒 条方向向下滑动、细粒透过筛孔，粗粒从筛面的另一端排出。棒条筛面的开孔率为 50%60%。 图 2.12 棒条的断裂形状 编织筛面 编织筛面是由金属的径丝（沿筛面长度方向）和纬丝（横穿筛面）编织而成。为防 止网丝错动，保证筛分精度，通常把金属丝进行卷曲或压成凹型，然后再编织成网。筛 网突出的优点是开孔率高（可达 70%75%） ，重量轻，制造方便。缺点是与筛板比，牢 固性差，使用寿命短。 a- 三纬丝长孔；b-正方形筛孔 图 2.13 编制筛网的形状 筛丝的材质可选用高碳钢、不锈钢或弹簧钢。编织筛网又分金属筛网和网状丝布， 金属筛网的筛孔较大，金属丝较粗，多用于中、细料级的筛分。网状丝布的筛孔很小 （最小筛孔尺寸为 0.038mm）主要用于粉状物料的脱泥、脱水或湿式分级。筛丝直径选 取必须兼顾筛面载荷、筛网寿命、开孔率等因素。 正方形筛孔的优点是分级精度高；长方形筛孔的优点是开孔率高，不易堵塞筛孔。 如果孔的长边顺着物料流动方向时，筛分精度较低。 条缝筛面 条缝筛面有穿条式、焊接式和编织式三种形式。穿条式筛面优点是工作可靠，缺点 是制造复杂，材料消耗大，开孔率较低。 筛条是组成条缝筛面的基本元件。其断面形状可归纳为三种：等腰三角形、梯形和 U 型。筛条的尺寸参数有 3 个：条背高度、高度和锥角。圆形断面筛条尺寸以直径 D 表 示。 a-穿条式条缝筛面；b-焊接式条缝；c-筛面筛条的断面形式 图 2.14 条缝筛面 a 等边三角形断面的筛条具有锐利的尖角，能破坏附着在颗粒表面上的水膜；由于锥 角大，筛孔不易被物料堵塞，脱泥、脱介效果好。但由于尖角处易磨损，缝隙容易变大。 b 等腰三角形断面的筛条高度较大，除了脱泥、脱介效果好外，还可以提高筛条强度 和使用寿命。在弧形筛及脱水筛上应用较多。 梯形断面的筛条强度高，筛面磨损后，缝隙变化小。可用于较粗粒级物料的分级和 脱水。因此根据本次设计的目的和振动筛筛面的要筛的物料，采用条缝筛面中的梯形断 面最为合适。 c 圆形断面的筛面缝隙不会因磨损发生变化，使用寿命长，但易堵塞筛孔。筛条的材 料有不锈钢、低碳钢和塑料等。当物料具有较大磨损性时。可采用铬锰不锈钢和高锰高 氮不锈钢制造筛条，该材质具有很高的耐磨性。 非金属筛面 非金属筛面主要有橡胶、尼龙和聚氨酯三种。橡胶筛面的材质主要有天然橡胶、合 成橡胶、聚氨酯橡胶等；其中聚氨酯橡胶性能最佳，具有耐磨损、质量轻、噪音小和筛 面自净效果好等优点。橡胶筛面一般采用两层制作，下层胶为韧性层硬度高，弹性低， 起支承作用，包罩在加强芯上，其厚度占总厚的 30%；上层为耐磨橡胶层，要求材质弹 性高，硬度略低。非金属筛面的骨架一般用钢筋、扁钢或钢丝绳制作。钢丝绳强度高、 柔性好，制作的筛面便于安装和具有较高的开孔率。 1-聚氨酯橡胶；2-人造纤维骨架；3-钢丝绳骨架 图 2.15 日本三星皮带公司的聚氨酯分级筛面 橡胶和聚氨酯筛面的特点： a 使用寿命长。 b 筛分效果好，堵孔现象少。 c 由于筛面能有效地吸收物料的冲击振动和摩擦等产生的 13kHz 的声音，因此降低 了筛分机工作的噪音，改善了工作环境。 d 质量轻。橡胶和聚氨酯筛面的缺点是价格贵，筛面有效面积小，即开孔率低。 根据以上筛面的比较，和本次设计的要求，即针对经跳汰分选后的精煤分级脱水等 特殊要求，选用条缝筛面，采用梯形断面的筛条最为合适。 （2）提高单轴椭圆振动筛筛网寿命的研究与实践 几年前我国大部分钻井公司普遍采用的钻井液振动筛形式是美国SWACO 公司研制 的单轴椭圆振动筛(又称普通椭圆振动筛) ,由于其结构简单、处理量大、易于更换筛网、 激振力振幅可调、启动和停车迅速而平稳、使用维护方便等优点,我国曾在70 年代作为振 动筛的主流产品引进。根Hoberock1L1L的研究,当激振器旋转中心位于筛架质心的正上方 时,将使筛面上的固相颗粒在中部或出口端堆积起来,甚至使颗粒由出口端倒流回中部一部 分。这是因为摇摆振动使筛箱各处的振动轨迹、速度、加速度的椭圆曲线长轴向中部倾 斜的缘故。因此,必须使出口端的筛网有一个向下的较大倾角,才可以使岩屑顺利排出筛网。 否则由于部分岩屑在筛网上长时间的振动,致使筛网的寿命大大缩短。但是,加大筛网倾角 会使大量的泥浆流失。此外该结构还不宜于使电动机长时间使用。上述缺点已被大量的 实践所证实。80 年代初,尽管我们新研制的普通椭圆振动筛将电动机从筛箱上移到底座上 使其不参加振动,以延长电动机的使用寿命,并去掉了配重,又使筛箱的长度变短等改进,但 仍未解决筛网寿命短的根本问题,致使不能大面积地推广应用。为此,我们又对单轴椭圆振 动筛进行了多方面的研究与实践。 改变振型普通椭圆振动筛的振型是由于激振器的旋转中心在筛箱质心的正上方所形 成的。设计普通椭圆振动筛时,为尽可能减少或避免固相颗粒在出口端集结或向中部倒流, 要求出口端椭圆长轴与水平面所夹的锐角不小于45。也就是说,该角度越大,固相颗粒越易 向前抛出,越不容易在出口端集结或向中部倒流。对于进口端由于受钻井液向前冲力的作 用,固相颗粒排出的速度基本上不受椭圆长轴与水平面夹角的影响,因此,只要改善出口端固 相颗粒的排出条件,便可以解决普通椭圆振动筛筛网寿命短的问题。经研究分析确认,将激 振器的旋转中心向出口端移动,会使出口端椭圆长轴与水平面所夹的锐角增大。根据这一 原理,我们对激振器旋转中心的位置做了大量的优化计算和实验,优化计算的理论依据可由 钻井力学基础得出。 由此可知,当筛箱构件的质量不变和弹簧刚度及弹簧相对筛箱质心位置不变时,只改变激 振器旋转中心的位置,便可以改变振动筛的振动特性。改变弹簧的刚性和位置也可以改变 振动特性,但实践证明,其影响效果不明显。经过计算机仿真优化计算1后得出,椭圆振 动筛激振器旋转中心向出口端移动后的振动轨迹。移动距离的多少,经过多次的反复实验 后得出的结论是:当椭圆长轴与水平面所夹的锐角不小于75时,固相颗粒排出的速度达到最 佳状态。 增加钻井液对筛网的覆盖面积根据实际及实验可知,当钻井液覆盖整个筛网面积的75 %(剩余的25 %为出口端处的筛网,如果钻井液覆盖整个筛网,则会使泥浆流失) 时,可以使筛 网的寿命达到理想状态。为了达到或接近这一工作状态,可以根据钻井液处理量的大小随 时更换振动筛的型号,但这在现场实际使用中是难以做到的。为了尽可能地满足这一变化 的要求,在钻井液的进口端设计了钻井液延伸槽,其结构如图2 所示。它的底板有数块固定 板和活动板组成。活动板可以绕着两端的转轴旋转,视现场的需要可以方便地改变每一块 活动板的旋转角度。当液体处理量较小时,可以全部关闭活动板,使液体全部流向出口端筛 网。实践证明这一措施可以有效地减少颗粒在筛网上的跳动时间,有利于筛网寿命的延长。 采用叠层粘结筛网 为提高振动筛面的筛网寿命,特别是细目筛网寿命,通常采用一层粗筛网作为衬筛,面筛 网和衬筛网采用分别张紧的方式,致使筛箱的结构复杂,增加了制造和安装难度,尤其难以使 面筛网和衬筛网的张紧程度保持一致。因此,在使用过程中造成两层筛网的互相摩擦,再加 上部分颗粒易于夹在两层筛网中间,加速了筛网的破损。经过反复试验研究,采用叠层粘结 筛网(如图3 所示) ,它代替原双层筛网结构,这种筛网是在面筛与衬筛之间均匀布置间隔为 50 mm 的胶条,胶条宽度为5 mm ,经热压使面筛与衬筛粘合在一起,然后统一压出张紧用的 钩边,使其成为一个整体。采用这种筛网结构后,既简化了两层筛网分别张紧的复杂结构,又 减少了制造和更换筛网的难度,更重要的是提高了振动筛网的寿命。 筛面的固定方法 筛面的固定方法可分为 4 类：木楔压紧、拉钩张、紧栓压紧和斜板压紧。 a、木楔压紧 冲孔筛板和条缝筛板可用木楔将筛面固定在筛框上。在筛箱两侧的壁上，对称的焊 接两条长角钢，在其上方间隔一定距离焊有一段短角钢，并与长角钢各呈倾斜。筛面支 撑在两角钢之间，用木楔和木条压紧。木楔遇水后膨胀。可以把筛面压得很紧，此法简 单可靠，更换筛面方便。 图 2.16 木楔压紧筛面 b、拉钩张紧 对编织筛网或厚度小于 6mm 的筛板，可以将筛网或筛板末端弯成钩形;如果筛丝直 径小，则用薄钢板与橡胶垫把筛网边缘包住，再弯成钩形，然后用拉钩及螺栓固定。 c、螺栓压紧 直接用螺栓将筛面压紧在筛框上的连接方式适用于筛丝较粗大的编织筛网，以及厚 度大于 8mm 的筛板、棒条筛面、橡胶筛面和其它筛面的中部固定。螺栓的形式以前常用 U 形，这种结构简单、可靠，但拆装麻烦。近年来改用 J 形螺栓，较 U 形螺栓适用方便。 因此对本次设计而言采取此种固定方式较好。 d、斜板压紧 该方法是通过筛框两侧帮上的螺栓、斜板等将筛面两边固定在筛框上。通常用于中 等粒级筛分的薄钢板冲孔筛面、橡胶和聚氨脂筛板的固定。 因为本次设计是为精煤分级脱水，为了可以更好地把筛面压紧，再根据上述的压紧 方式的比较和本次设计的具体要求，采用木楔压紧方式较为合适。 2.2.2 激振器激振器 激振器是附加在某些机械和设备上用以产生激励力的装置，是利用机械振动的重要 部件。激振器能使被激物件获得一定形式和大小的振动量，从而对物体进行振动和强度 试验，或对振动测试仪器和传感器进行校准。激振器还可作为激励部件组成振动机械， 用以实现物料或物件的输送、筛分、密实、成型和土壤砂石的捣固等工作。 按激励型式的不同,激振器分为惯性式电动式、电磁式、电液式、气动式和液压式等 型式。激振器可产生单向的或多向的，简谐的或非简谐的激励力。 激振器按功能形式分类的种类很多，着重介绍以下几种。 （1）筛帮式块偏心激振器 1 偏心块；2 迷宫环；3 副偏心块；4 轴承端盖；5 筛箱侧板；6 压圈；7 轴；8 调心滚子 轴承；9 外罩 图2.17 块式激振器 该激振器由轴承座、滚动轴承、主偏心块、副偏心块、轴、注油装置和防护罩等组 成，调节主、副偏心块夹角可改变激振力的大小。 此种形式激振器结构简单，工作可靠，便于安装、制造与维护，轴承采用润滑脂润 滑，减少漏油现象，无大型铸造件及加工件。 圆振动筛可采用两套块偏心激振器，分别安装在筛箱两侧，直线振动筛利用自同步 原理使用四套偏心激振器，筛箱两侧分别安装两套块偏心激振器。因此，直线振动筛和 圆振动筛可采用该种结构，便于系列化、通用化。激振器可采用万向传动轴或者其他连 接方式传递动力。该激振器由于直接安装在筛箱两侧，因此，挠力直接作用在筛帮上， 对筛箱弯矩小，受力状况好。我国煤用 ZKB、ZKR、YK、YKR 等系列筛分机采用这种 结构形势的激振器。 （2）箱式激振器 箱式激振器采用偏心块激振，有多种形势结构，主要有左右分箱式包容结构、偏心 块外置式上下分箱结构和偏心块外置式整体结构。 由于该激振器箱体采用整体结构，因 此，具有质量轻、结构紧凑、制造成本低，整体精度容易保证，传动件润滑集中、密封 好等优点。但维修稍有不便。广泛用于香蕉筛、直线振动筛等。 对上述激振器的结构特点的比较和本次具体设计的内容，结合洗煤技术的发展和椭 圆振动筛的配合使用，采用块式激振器对洗煤振动地效果最佳。 2.2.3 联轴器联轴器 联轴器属于机械通用零部件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴） 使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、 减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。 一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。在振动系统中，采用的联轴器由三种形 式：万向联轴器，轮胎联轴器和橡胶联轴器。 图 2.18 万向联轴器 （1）万向联轴器有多种结构型式，例如：十字轴式、球笼式、球叉式、凸块式、球 销式、球铰式、球铰柱塞式、三销式、三叉杆式、三球销式、铰杆式等，最常用的为十 字轴式，其次为球笼龙，万向联轴器的共同特点是角向补偿量较大，不同结构型式万向 联轴器两轴线夹角不相同，一般5-45之间。万向联轴器利用其机构的特点，使两轴不 在同一轴线，存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转，并可靠地传递转矩 和运动。万向联轴器最大的特点是具有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高。 在实际应用中根据所传递转矩大小分为重型、中型、轻型和小型。 （2）橡胶联轴器，又称散爪性联轴器。主要由法兰，圆形平胶带，压板和螺栓等构 成。在传动源与被传动的元件之间，起到传递动力的作用。橡胶联轴器利用橡胶环工作 时产生轴向扭转变形，以实现减振缓冲和补偿两轴相对偏移的联轴器。在等剪应力的 V 形截面橡胶环的两