毕业设计（论文）-圆形振动筛的设计【全套图纸】.doc

南昌航空大学科技学院学士学位论文全套图纸，加153893706 毕业设计（论文）题目： 圆形振动筛的设计 系 别 航空工程系 专业名称 机械设计制造及其自动化班级学号 学生姓名 指导教师 二O一二 年 五 月 学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 日期：导师签名： 日期：圆形振动筛的设计学生姓名： 班级：0881054指导老师： 摘要：本设计主要介绍了圆振动筛的国内外现状及其分类和特点，通过对振动筛工作原理的分析及工艺参数的选择与确定完成圆振动筛的总体设计。并在确定了设计方案的基础上对电动机的选择、主要零部件的结构设计等做了进一步的研究。振动筛分机械是近20年来得到迅速发展的一种新型机器，目前已广泛应用于采矿、冶金、水利电力、石油化工、煤炭、交通运输、建筑和铁道等工业部门中，用于完成各种不同的工艺过程。最近几年，各国对振动筛分技术的研究很重视，如强化振动参数，设备大型化，筛机零部件的三化，自同部技术的推广应用，新筛机的出现等都是围绕着振动筛发展起来的。设计首先分析论述了设计方案，包括振动筛的分类与特点和设计方案的确定；筛面物料的运动理论分析；其次进行了对振动筛的动力学分析及动力学参数的计算；合理设计振动筛的结构尺寸；进行了激振器的偏心块等设计与计算，包括原始的设计参数，电动机的设计；最后进行了主要零部件的设计与计算，包括轴承的选择与计算，皮带的设计计算与校核，轴的强度计算和校核，弹簧的设计计算。关键词： 振动筛 结构 筛分机械 激振器 指导老师签名：Design of circular vibrating screen Student name : Chen ShaoHai Class : 0881054Supervisor : Liu WenguangAbstract: This design is mainly introduced the situation at home and abroad and the circle vibrating screen classification and characteristics, and through the analysis of the operation of vibrating screen and the process parameters of the selection and be sure to complete circle vibrating screen of the overall design. In the design plan and determined on the basis of the choice of motor, main parts of the structure design, further research. Vibration screening machines the past 20 years the rapid development of a new machine, has been widely used in industrial sectors of mining, metallurgy, water conservancy, electric power, petrochemical, coal, transport, construction and railway used to complete a variety of different process. In recent years, countries right vibration screening technology very seriously, such as the strengthening of vibration parameters, equipment, sieve machine parts, to promote the use of the same technology, the new screen, and so on are around the shaker development. At the first ,the design analysis expositions design program , including vibrating screen of classification and features and determine of design program; the movement theory analysis of sieve surface material ;at the second, the design analysis dynamics of vibrating screen and the calculation of dynamics parameter; reasonable design vibrating screen of structure size; conduct the design and calculation of stress vibration device of eccentric block, , including original design parameter, motor design; at last, conduct main parts design and calculation, including select and calculation of bearing , design calculation and check of belt , strength calculation and check of axis , design calculation of mechanical spring .Key words: Vibrator Construction Screening machine Shaker Signnature of Supervison:目录1绪论11.1引言11.2 国内外现状21.2.1振动筛国内外研究现状21.2.2振动筛国内外发展现状31.3本文的主要内容41.3.1前期准备41.3.2阅读振动筛设计的相关理论及方法41.3.3完成圆振动筛的设计62振动筛的总体设计72.1 引言72.2总体设计方案的初步拟定72.2.1振动筛的基本结构72.2.2工艺参数的选择与确定82.2.3振动筛筛面物料运动理论92.3 设计方案142.3.1运动学参数的确定142.3.2振动筛工艺参数的确定162.3.3动力学参数182.4本章小结203主要零部件的结构设计213.1引言213.2电动机的选择213.3轴承的选择与计算223.3.1轴承的选择223.3.2轴承的寿命计算233.4皮带的设计243.4.1选取皮带的型号243.4.2传动比243.4.3带轮的基准直径243.4.4带速243.4.5确定中心距和带的基准长度253.4.6小带轮包角253.4.7单根带的基本额定功率263.4.8带的根数263.4.9单根带的预紧力263.4.10单根带的轴压力263.5轴的设计273.5.1轴的设计特点273.5.2轴的常用材料273.5.3轴的强度验算273.6支承弹簧设计验算303.6.1弹簧刚度计算303.6.2计算弹簧钢丝直径303.6.3计算弹簧中径313.6.4计算弹簧圈数和节距313.6.5求解弹簧的间距和螺旋角313.6.6弹簧验算323.7筛箱的设计333.7.1侧板和横梁333.7.2筛箱结构的焊接333.7.3筛面的固定方法343.8本章小结344结论与展望354.1全文工作总结354.2进一步工作的展望35参考文献37致谢381绪论1.1引言 振动筛分机械是近20年来得到迅速发展的一种新型机器，目前已广泛应用于采矿、冶金、水利电力、石油化工、煤炭、交通运输、建筑和铁道等工业部门中，用于完成各种不同的工艺过程。基于振动筛的三种不同的运动轨迹（圆、直线、椭圆），采用不同的筛分方法，并针对国民经济中各行各业的特殊需要，形成了各种形式的筛分机械，并在各个工业部门得到广泛的应用。例如在冶金工业部门，选矿厂普遍采用圆振动筛对矿石进行预先筛分和检查筛分，并用振动细分筛对磨矿机的产品进行分级从而达到提高精矿品位的目的；在煤炭工业部门常用振动筛作为精煤和尾煤的脱水、脱介作业，特别是针对6mm以下水分含量在7%-14%的潮湿细煤粒的分级，采用了高频筛来解决脱水问题，筛面的孔细度越小效果越好；在水利电力部门、火电厂等煤炭的预先筛分是通过高频振动筛来实现的；在大型水电站的坝基建设工程中，如三峡水利工程需要各种型号的振动筛对不等粒级需要的沙石进行分级；在交通建设中针对铁路石渣的清沙和初泥进行筛选，及对用于沥青混泥土的砂石进行筛选，振动筛分机在高速公路建设中发挥了重要的作用；在化工部门对于化工原料和产品的筛分，振动筛也用于化肥和复合肥的分级作业。此外，针对环保部门的垃圾处理，电厂水煤浆的经筛分后应用，振动筛均成为关健筛分设备。选矿作为采矿和冶炼的一个中间环节，它在提高矿石品位使之符合冶炼要求以及合理利用国家资源方面，成为国家发展经济中一个不可缺少的组成部分。在选矿厂，生产过程的主要作业都是借助于选矿机械（破碎机、筛分机、磨矿机、分级机，选别机械和脱水机械）来完成。这类机械设备依靠皮带输送机、给料机、沙泵以及辅助设备联系起来，使选矿的生产过程实现综合机械化。在选矿厂中，其中任一机器停止运转，都将引起选矿厂的生产停顿。所以，正确设计和选择选矿机械，加强机械设备的保养和维护工作，保证每台设备正常运转，对提高选矿过程的技术经济指标有着很大的意义。12 国内外现状1.2.1振动筛国内外研究现状1）、国外研究现状国外从16世纪开始筛分机的研究与生产，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 多种筛分设备，通用化程度较高，KUP公司和游因勒曼都研制了双倾角的筛分设备，美国RNO公司新研制的DF11型双频率筛采用了不同频率的敲振器DRK 公司研制成三路分配给料，一台高速电机驱动日本东海株式会社和RXR公司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，美国为解决从湿煤中筛出细粒末煤，研制成功旋流概率筛，前苏联研制了一种多用途兼共振筛和直线振动筛有点的自同步直线振动筛。2）、国内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年得事情，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Ty系列圆振动筛，BKT-，BKTOMZ型振动筛，波兰的WK15型圆振动筛，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筛分设备，1500毫米x3000毫米的中性振动筛系列，15平方米，30平方米共振晒几系列，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，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：进入改革开放的80年代，我国的筛分机进入了一个新的发展阶段，成功研制了概率振动筛系列，旋转概率筛系列，自同步重型等厚系列，驰张筛，螺旋二段筛的研制给料直线振动筛，琴弦振动筛，旋流振动筛。立式圆筒筛的研制也取得了成功。圆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用中，由于其筛箱的圆形运动轨迹，使筛面上的物料不断的翻转和松散，因而圆振动筛具有以下优点：细粒就有机会向料层下部移动，并经过筛孔排出，卡在筛孔中的物料可以跳出，防止筛孔赌赛，筛分效率较高，可以变换筛面倾角，从而改变物料沿筛面运动速度，提高筛子处理量，对于难筛物料可以使主轴反翻，从而使振动方向和物料运动方向相反，物料和筛面运动速度降低，一提高筛分效率。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，单轴惯性振动筛的特点是激振器的轴和皮带参与振动，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度安装都不能避免皮带传动中心距的不断变化，从引起三角皮带的反复伸缩，大大影响其使用寿命。振动筛分机在工程中有着广泛的应用，对国民经济起着重要作用，从国外的研究方向来看，一方面致力于当前筛分机得运动分析和结构调整，另一方面瞄准新颖的设计目标，探求合理的结构形式，以便进一步推动筛分技术的应用。1.2.2振动筛国内外发展现状由于筛分机械具有结构简单、制造容易、成本低廉、安装方便、容易维护等优点，被广泛用于选矿、冶金、石油化工、建筑、粮食生产等多个工业部门。振动筛作为成套生产设备中重要的组成部分，其筛分效果对后续作业的效率有着极其重要影响。随着筛分行业盛行和筛分机械的广泛应用，对筛分设备的要求愈来愈高，要求设计出具有更大生产能力、更高筛分效率和筛分效果以及更低能量消耗的振动筛来满足生产要求。在这种强烈的市场需要下，经过了几十年的发展，筛分机械已经逐渐形成了一套完备的设计理论和制造技术。目前，筛分机正朝着大型化、超重化，标准化、系列化、通用化和空间化方向发展。1）国内技术发展趋势积极开展筛分技术研究，提高原煤干式深度筛分技术，降低分级下限和增加煤炭品种，着重解决粒度细、水分高和黏度大的难筛物料的分级技术 ；为满足大露天矿选用，研制重型分级筛，适用于 500毫米以下物料筛分 ；为提高筛板的寿命和效果，着重发展焊接筛网，非金属筛面 ；共振筛有被淘汰之势，应大力发展块偏心圆振动筛和直线振动筛。工业的发展对振动筛的品种和质量要求愈来愈高，从而使振动筛分机械的发展提高到了一个新的阶段。目前国内外振动筛产品结构性能落后的筛分机仍占一半以上。因此，今后应当优先发展量大面广的优良机型 ；探索新的筛分理论，发展新型筛分机 ；发展大型、重型、特重型筛分设备，限制生产并逐步淘汰生产效率低，设计陈旧的老产品。2）国外技术发展趋势国外筛分设备仍以发展振动筛为主，振动筛向标准化、通用化和系列化方向发展 ；向大型化方向发展，但最大到 55m2，已够用了 ；增大筛面倾角，提高筛分效率 ；发展细粒筛分设备，筛孔尺寸小到0.1 0.3毫米 ；旋流筛使用逐渐增多 ；共振筛发展停滞。1.3本文的主要内容1.3.1前期准备做毕业设计是一个长期的过程，之前的任何一次“作业”可能都没花过这么长的时间，那么做好充分的前期准备工作就显得很有必要！首先，根据课题我们应该查阅相关资料，充分利用网络和学校图书馆这些资源查找我们需要的一切资料；其次，根据课题需要查找一篇有关机械方面的英文论文并进行翻译，关于这一方面我毕设老师已为我们选好英文论文只需将其翻译成英文便可；再次，开始课题之前我们还需要写一份开题报告，阐明选择这一课题的依据和意义等。这些都是开始毕设之前需要做的前期准备也是毕设任务书要求我们做的，所以必须做而且要做好！1.3.2阅读振动筛设计的相关理论及方法阅读前期准备的资料尤其是关于振动筛设计的理论及方法，只有充分了解和掌握了振动筛设计的相关理论及方法才能设计出一个好的方案。振动筛工作原理振动筛工作时，两电机同步反向旋转使激振器产生反向激振力，迫使筛箱振动筛体带动筛网做纵向运动，使其上的物料受激振力而周期性向前抛出一个射程，从而完成物料筛分作业。适宜采石场筛分砂石料，也可供选煤、选矿、建材、电力及化工等行业作产品分级用。 振动筛工作部分固定不动，靠物料沿工作面滑动而使物料得到筛分。固定格筛是在选矿厂应用较多的一种，一般用于粗碎或中碎之前的预先筛分。它结构简单，制造方便。不耗动力、可以直接把矿石卸到筛面上。主要缺点是生产率低、筛分效率低，一般只有5060%。振动筛工作面是由横向排列的一根根滚动轴构成的，轴上有盘子，细粒物料就从滚轴或盘子间的缝隙通过。 大块物料由滚轴带动向一端移动并从末端排出。选矿厂一般很少用这种筛子。振动筛工作部分为圆筒形，整个筛子绕筒体轴线回转，轴线在一般情况下装成不大的倾角。物料从圆筒的一端给入，细级别物料从筒形工作表面的筛孔通过，粗粒物料从圆筒的另一端排出。圆筒筛的转速很低、工作平稳、动力平衡好。但是其筛孔易堵塞、筛分效率低，工作面积小，生产率低。选矿厂很少用它来作筛分设备。振动筛机体是一个平面内摆动或振动。按其平面运动轨迹又分为直线运动、圆周运动、椭圆运动和复杂运动。摇动筛和振动筛属于这一类。 振动筛工作时，两电机同步反向放置使激振器产生反向激振力，迫使筛体带动筛网做纵向运动，使其上的物料受激振力而周期性向前抛出一个射程，从而完成物料筛分作业。摇动筛是以曲柄连杆机构作为传动部件。电动机通过皮带和皮带轮带动偏心轴回转，借连杆使机体沿着一定方向作往复运动。振动筛动力学基本理论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统进行计算，以便找出振动质量、弹簧刚性、偏心块的质量矩与振幅的关系，合理地选择弹簧的刚性和确定偏心块的质量矩。振动筛设计方法要设计一台机器肯定需要确定诺干参数，圆振动筛的设计也是如此。设计圆形振动筛需要确定振动筛运动学参数、工艺参数、动力学参数等。运动学参数：参数振动机械的工作平面通常完成以下各种振动：简谐直线振动、非简谐直线振动、圆周振动和椭圆振动等。依赖上述各种振动，使物料沿工作面移动。当振动机械采用不同的运动学参数（振幅、频率、振动角和倾角）时，便可使物料在工作面上出现下列不同形式的运动：相对运动、正向滑动、反向滑动和抛掷运动。工艺参数：振动筛的工艺参数包括筛面的长度和宽度、筛分效率。动力学参数：振动器偏心质量及偏心距的确定。本设计采用的设计方法便是通过确定以上这些参数来设计振动筛的。1.3.3完成圆振动筛的设计1）圆形振动筛是用来对矿石进行筛分的设备，它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率或在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，实现机械化和现代化。设计要求如下：1. 物料名称：矿石 2. 入料粒度：400 mm 3有效筛面：7.2 m2 4. 筛面倾角：20 0 5. 筛孔尺寸： 30 mm 6. 处理量: 400 t/h。2）在完成设计的基础上完成总装备图的设计以及各零件图纸设计。2振动筛的总体设计 21 引言近年来，节能环保减耗成了国家可持续发展的主要方向，资源的高效利用已成为国家发展的重要战略，国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要已明确指出要研制有重大影响的技术装备，其中包括大型冶金设备、大型筛分洗选设备等，对振动机械行业带来了重大的发展机会，其市场前景十分广阔。但是，随着我国各行业工艺水平的提高和生产技术的发展，迫切需要处理能力大，筛分效率高，运行可靠的筛分设备，尤其是对难筛分物料的大处理量，高效筛分作业更是如此。因此，振动筛分机械的自动化、大型化和高效节能化已经成为振动机械行业今后研究的重点课题。22总体设计方案的初步拟定2.2.1振动筛的基本结构本次设计圆振动筛是由激振器、筛箱、隔振装置、传动装置等部分组成，如图21。 图21 圆形振动筛成形图激振器圆振动筛采用单轴振动器，由纯振动式振动器、轴偏心式振动器和皮带轮偏心式自定中心振动器。筛箱筛箱由筛框、筛面及其压紧装置组成。1)筛面：为适应大块大密度的物料的筛分与煤矸石脱介的需要，振动筛的筛面需要有较大的承载能力，耐磨和耐冲击性能。为减少噪声，提高耐磨性设计中采用成型橡胶条，用螺栓固定在筛面拖架上。上层筛面采用带筐架的不锈钢筛面，下层筛面采用编织筛网。其紧固方式是沿筛箱两侧板处采用压木、木契压紧。中间各块筛板之间则用螺栓经压板压紧。2)筛框：筛框由侧板、横梁等部分组成。侧板采用厚度为616mm的A5或20号钢板制成。衡量常用圆形钢管、槽钢、方形钢管或工字钢制造。筛框必须要由足够的刚性。筛框各部件的联接方式有铆接、焊接和高强度螺栓联接三种。支承装置和隔振装置支承装置主要是支承筛箱的弹性元件，有吊式和座式两种。振动筛的隔振装置常用的有螺旋弹簧、板弹簧和橡胶弹簧。传动装置振动筛通常采用三角皮带传动装置，它机构简单，可以任意选择振动器的转数2.2.2工艺参数的选择与确定筛面长度及宽度的确定一般的讲，筛面长度作为质量指标，直接影响筛分效率，筛面的宽度直接影响振动筛的处理能力（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。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/h F-筛面有效面积 q-单位面积的生产率 t/(h)振动强度K 振动强度K的选择。主要受材料强度及其构件刚度等的限制，目前的机械水平K值一般在38的范围内，振动筛则多取36。本次设计选择K=4运动学参数的确定参数振动机械的工作平面通常完成以下各种振动：简谐直线振动、非简谐直线振动、圆周振动和椭圆振动等。依赖上述各种振动，使物料沿工作面移动。当振动机械采用不同的运动学参数（振幅、频率、振动角和倾角）时，便可使物料在工作面上出现下列不同形式的运动：相对运动、正向滑动、反向滑动和抛掷运动。振动筛振动特性参数振动特性参数包括振动频率、振幅、振动方向角和筛面倾角。2.2.3振动筛筛面物料运动理论筛上物料的运动分析由文献1可知关于筛上物料的分析，如图1所示：振动筛运动学参数（振幅、振次、筛面倾角和振动方向角）通常根据所选择的物料运动状态选取。筛上物料运动状态直接影响振动筛的筛分效率和生产率，所以为合理地选择筛子的运动参数，必须分析筛上的物料的运动特性。图22 圆振动筛上物料运动圆振动筛的筛面做圆运动或近似于圆运动的振动筛，筛面的位移方程式可用下式来表示：t （21）t （22）式中：A振幅；轴之回转相角，=t； 轴之回转角速度； 时间。求上式中的x和y 对时间t的一次导数与二次导数，即得筛面沿x和y方向上的速度和加速度：t （23）t （24）t （25）t （26）由运动特征，来研究筛子上物料的运动学。物料在筛面上可能出现三种运动状态：正向滑动、反向滑动和跳动。正向滑动当物料颗粒与筛面一起运动时，其位移、速度和加速度与筛面的相等。筛面上质量为的物料颗粒动力平衡条件：对质量为的颗粒受力分析（如图1）：1）物料颗粒重力： （27）2）筛面对颗粒的反作用力，由可以得到： （28）式中为筛面倾角。3）筛面对物料颗粒的极限摩擦力为： （29）式中为颗粒对筛面的静摩擦系数。颗粒沿着筛面开始正向滑动时临界条件： （210）将，用已知式子（9）与（5）替代，且（为滑动摩擦角），简化整理得： （211）式中，为正向滑始角。令，则： （212）式中称为正向滑动系数。由上式得知，正向滑动系数。当的时候，可以求得使物料颗粒沿着筛面产生正向滑动时最小转数应该为： （213）为了使物料颗粒沿着筛面产生正向滑动，必须取筛子转数。反向滑动临界条件为： （214）将，用（9）与（5）替代，并简化后： （215）式中：反向滑始角； 反向滑动系数。则可以得到： （216）由上式可以知道，反向滑动条件。当时，可以求得使物料沿着筛面反向滑动的最小转数应该是： （217）为了使物料颗粒沿着筛面产生正向滑动，必须使筛子转数。跳动条件的确定颗粒产生跳动的条件是颗粒对筛面法向压力。即，或者是。由此可以得到： （218）式中：物料跳动系数； 跳动起始角；振动强度，； 抛射强度，它表明物料在筛面上跳动的剧烈程度。上式可以写成： （219）当时或者，则颗粒出现跳动。当或时，则可求得物料开始跳动时的最小转数为： （220）为了使物料产生跳动，必须取筛子的转数。由于目前使用的振动筛采用跳动状态，因此要讨论跳动终止角，跳动角及运动速度。物料颗粒跳动平均运动速度物料颗粒从振动相角起跳，到振动相角跳动终止时，沿方向的位移为： = （221）式中为物料颗粒起跳时沿方向的运动速度： （222）由此，则： （223）同一时间内，筛面位移为： （224）物料颗粒在每个循环中，对筛面的位移为：= （225）当筛子在近似于第一临界转数下工作时，即，则上式中方括号内的数值接近于零。故得到： （226）物料跳动平均速度： （227）当时，则，因此： （228）或为： （229）可以将式（27）化简为: （230）按照上式计算得的结果与实际相比，计算值较大，因为未考虑物料特点，摩擦和冲击等因素.为此，上式应该乘以修正系数，。所以： 23 设计方案2.3.1运动学参数的确定由文献1选取和计算振动筛运动学：参数振动机械的工作平面通常完成以下各种振动：简谐直线振动、非简谐直线振动、圆周振动和椭圆振动等。依赖上述各种振动，使物料沿工作面移动。当振动机械采用不同的运动学参数（振幅、频率、振动角和倾角）时，便可使物料在工作面上出现下列不同形式的运动：相对运动、正向滑动、反向滑动和抛掷运动。1）抛掷指数为了防止筛孔堵塞，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。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23 筛上物料的跳动状态2）振动强度K 振动强度K的选择。主要受材料强度及其构件刚度等的限制，目前的机械水平K值一般在38的范围内，振动筛则多取36。本次设计选择K=4。3）筛面倾角对于单轴振动筛的倾角为： 作预先分级用 作最终分级用 对于圆振动筛一般取，振幅大时取小值，振幅小时取大值。本次设计采用的圆振动筛取。4）筛箱的振幅筛箱振幅：是设计筛子的重要参数，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=36mm，其中筛孔大者取大值，筛孔小者取小值。本次设计选取=4mm。5）筛子的振动频率按照和所确定的A值可以求解出频率值。 为方便后面计算将圆整为 820rpm 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。6）振动强度校核：实际振动强度K按照下式计算： （231）在本设计中，所以符合振动强度要求。筛子的实际强度：=2.98；(=4)即筛子的振幅、频率分别为：A=4、n=820 7）物料的运动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计算: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4表6-4可知：=0.8把上面的数据代入上面的公式可得： =0.41m/s 以上把振动筛的所有参数已经选定，为后面的设计做好了基础。2.3.2振动筛工艺参数的确定由文献1选取和计算振动筛运动学：1)振动筛的工艺参数包括筛面的长度和宽度、筛分效率。筛面的长度和宽度由公式：Fq式中：Q处理量，Q=400t/h； F筛面的工作面积，F=7.2 q单位时间处理量。可得出q=55.56，选取筛面长度L=4.8m，所以B=F/L=7.2/4.8=1.5m2)筛分效率分析筛分效率时筛分所用筛面的尺寸和形状，应与实际筛分所用的筛子相同。但是在这里由于条件的限制只作理论分析。根据 GB/T 15716 的规定，筛分效率按下式计算： （232） 取 = 80% =10% =95%代入计算 可得筛分效率为 77%.式中： 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，%表21 圆振动筛的运动学参数和工艺参数名称数值名称数值筛面长度4.8m筛面宽度1.5m振动强度4抛射强度4筛面倾角20振动方向角筛箱振幅4mm筛子频率820rmp处理量400t/h物料运动速度0.41m/s2.3.3动力学参数偏心块质量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24 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： （233） （234）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： （235）（236） 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： （237） （238） 式中M为振动机体的计算质量，其式可按下式确定：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： （239） L筛面长度；在这里取0.15，则代入得：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： 由参考资料1可知：r=25mm代入可知：m=523kg.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。2.4本章小结： 本章通过对振动筛工艺参数等的分析拟定了振动筛的设计方案，并介绍了振动筛的基本结构及其运动理论等。在参数的选取过程中严格按照振动筛设计规范进行，在相关数据的计算过程中更多的是采用了相关经验公式进行计算。3主要零部件的结构设计3.1引言 在振动筛的设计方案确定之后关键的一步便是主要零部件的结构设计。在本设计的主要零部件中轴和皮带的选取又相对较复杂，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；而皮带的选取则需要计算大量的参数。3.2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的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。电机的功率为： 千瓦 （31）式中：； ；，。 这里对于滚子轴承选取 。=14.1KW由上式可求N=14.1KW，由文献4，选择传动电机型号为，其额定功率为，n。33轴承的选择与计算3.3.1轴承的选择根据振动筛的工作特点，应选用大游隙单列向心圆柱滚子轴承。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：图31 振动筛激振器机构图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寿命不小于10000h。轴承润滑材料宜选用锂基润滑脂。这种润滑脂耐水、耐高温。每24h给轴承注油一次。注油量不可过多，每个轴承注100g200g即可，过多也会引起轴承发热。按照基本额定动载荷来选取轴承 (32)式中：基本额定动载荷来 当量动载荷 (33) 寿命系数，=2.32.8 本次设计选取=2.5 转速系数，=（）=0.38 (34) 将数据带入公式(32) 得C=KN查文献17，选GB28664，双列向心球面滚子轴承（自动调心型），轴承型号3G3622，内径110mm，外径245mm。3.3.2轴承的寿命计算 轴承的寿命公式为： =() (35)式中: 的单位为10r 为指数。对于球轴承，=3；对于滚子轴承，=10/3。计算时，用小时数表示寿命比较方便。这时可将公式(4.1)改写。则以小时数表示的轴承寿命为： =() (36)式中： 基本额定动载荷=633.6KN 轴承转数 当量动负荷选取额定寿命为6000h。将已知数据代入公式(8.2)得： = 8856h6000h满足使用要求。因此设计中选用轴承的使用寿命为8856小时。3.4皮带的设计上述设计把传动