单轴振动筛的毕业设计论文.doc

单轴振动筛的毕业设计论文目 录摘要IABSTRACTII目 录III第1章 序 论11.1 筛分的概11.2 筛分设备的作用11.3 筛分作业的分类11.4 筛分机械设计的意义21.5 振动筛设计的原则21.6 筛分机械研究的现状31.7 将来的发展趋势3第2章 传动方式分析42.1 非直接传动42.2 直接传动42.3 支撑形式与隔振装置分析42.4 设计方案介绍与选择5第3章 工艺参数的选择与确定63.1 筛面长度及宽度的确定63.2 生产率的确定63.3 振幅和频率的选择63.4 筛面倾角的选择9第4章 动力学分析及参数计算104.1 参振重量及参振质量的计算124.2 主弹簧刚度计算与选择134.3 激振器偏心质量及其偏心距的验算134.4 重心计算15第5章 功率计算及电机的选择175.1 筛分机在负荷状态下工作所需功率的计算175.2 电动机的选择175.3 验算电动机的启动转矩18第6章 零件的计算196.1 弹簧计算196.2 轴强度验算206.3 轴承寿命验算24第7章 基型及结构的选择257.1 筛分基型的比较和选择257.2 筛分机结构的选择和确定25第8章 设备合理的更新期31第9章 结论32参考文献33致 谢3434第1章 序 论1.1 筛分的概广义的筛分是指将粒子群按粒子的大小、比重、带电性以及磁性等粉体学性质进行分离的方法。一般讲，筛分是利用筛子把粒度范围较宽的物料按粒度分为若干个级别的作业。具有圆形轨迹的惯性振动筛为圆振动筛，简称圆振筛。这种惯性振动筛又称单轴振动筛，其支承方式有悬挂支承与座式支承两种，悬挂支承，筛面固定于筛箱上 ，筛箱由弹簧悬挂或支承，主轴的轴承安装在筛箱上， 主轴由电机带动而高速旋转。由于主轴是偏心轴，产生离心惯性力，使可以自由振动的筛箱产生近似圆形轨迹的振动。1.2 筛分设备的作用筛分作业是高炉冶金、煤炭加工的重要环节，它广泛地应用于各种筛选场和，对球团矿、焦炭、烧结矿等矿石进行粒度分级、脱水、脱泥、脱介。就煤炭加工而言，筛分技术和分选技术处于同等重要的地位。我国生产的原煤一半以上是动力用煤，不同用户对动力用煤的粒度要求是不一样的，尤其是化工，发电等部门，对煤炭粒度要求很严格，如果超过规定限度，不但影响这些部门的正常生产，还会造成不小的浪费。例如在煤炭气化的过程中，若使用粉煤含量过高的块煤，不仅影响炉内气流畅通，降低造气量，严重时还导致气化炉填塞；机车和船舶由于锅炉通风强，烟筒短，如燃用含有较多粉煤的块煤时，粉煤不仅燃烧不完全而且还随着烟气飞走，造成浪费和环境污染；大型火力发电厂，绝大部分使用粉煤锅炉，若供应原煤和块煤，显然是不经济的。总之，将原煤筛选成多种粒度的产品，对路供应给各类客户，对合理利用煤炭资源是十分必要的。筛分可以为其他选煤方法创造条件。目前的各种选煤方法和分选设备往往都受到粒度的限制。不同的选煤方法都有一定的入料限度，过粗的大块不能分选，而粒度过细也很难回收。在选煤厂主要是将原煤分成块煤和末煤两种粒级，分别进行跳汰选煤和重介选煤。重介选煤对入料中的煤泥含量很敏感，它直接影响到介质系统的正常工作和重介分选的效果。通过分选去除细泥，减少煤泥对介质系统的污染，以及高灰细泥对精煤产品的污染；也可使淘汰机洗水粘度降低，有利于细粒煤的分选，从而提高分选效果。在动力煤选煤厂中，通常将小于6mm的干粒粉煤供给发电厂或者其他用户，而大于6mm的煤送入跳汰机分选，这也是依靠筛分作用来完成的总之，在煤炭加工过程中，筛分作业不仅关系着动力煤产品对路供应，关系着动力煤，炼焦煤洗选产品质量的提高，也关系到煤炭资源的合理利用，环境保护和生产部门的经济效益。1.3 筛分作业的分类（1）独立分筛 其目的是得到适合于用户要求的最终产品。例如，在黑色冶金工业中，常把含铁较高的富铁矿筛分成不同的粒级，合格的大块铁矿石进入高炉冶炼，粉矿则经团矿或烧结制块入炉。 （2）辅助筛分 这种筛分主要用在选矿厂的破碎作业中，对破碎作业起辅助作用。一般又有预先筛分和检查筛分之别。预先筛分是指矿石进入破碎机前进行的筛分，用筛子从矿石中分出对于该破碎机而言已经是合格的部分，如粗碎机前安装的格条筛、筛分，其筛下产品。这样就可以减少进入破碎机的矿石量，可提高破碎机的产量。 检查筛分是指矿石经过破碎之后进行的筛分，其目的是保证最终的碎矿产品符合磨矿作业的粒度要求，使不合格的碎矿产品返回破碎作业中，如中、细碎破碎机前的筛分，既起到预先筛分，又起到检查筛分的作用。所以检查筛分可以改善破碎设备的利用情况，相似于分级机和磨矿机构成闭路循环工作，以提高磨矿效率。 （3）准备筛分 其目的是为下一作业做准备。如重选厂在跳汰前要把物料进行筛分分级，把粗、中、细不同的产物进行分级跳汰。 （4）选择筛分 如果物料中有用成分在各个粒级的分布差别很大，则可以筛分分级得到质量不同的粒级，把低质量的粒级筛除，从而相应提高了物料的品位，有时又把这种筛分叫筛选。 （5）脱水、脱介筛分 筛分的目的是脱除物料的水分，一般在洗煤厂比较常见。此外，物料含水泥较高时，也用筛分进行脱泥。1.4 筛分机械设计的意义振动筛作为一种高效的筛分设备，被广泛地用于冶炼行业及其他行业的散粒料筛分。惯性振动筛由于结构简单，维修方便，传给基础的动力小，筛分效率高，目前在高炉冶炼、选煤厂被广泛地采用作为准备筛分和最终筛分的筛分机械。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。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。进行振动筛设计的意义是为矿物加工行业提供结构合理，使用可靠，具有较高效率的筛分机械;设计按照其用途、要求、物料的性质等实际条件进行;参数（工艺参数、运动学参数、动力学参数、结构参数）满足结构的可靠性和合理性。1.5 振动筛设计的原则振动筛设计的原则有：结构合理；安全可靠；寿命长；工作平稳；动负荷小；噪音低；耗电少；重量轻；并有较高的生产率和生产效率。1.6 筛分机械研究的现状振动筛的工作原理是筛面高频振动，使筛上物料跳动，因而物料易于松散和分层，增加了物料透筛的机会，根据这个原理，现研究出很多适用于不同用途的振动筛，有的是结构上不同，有的是激振方式不同，有的是筛面规律不同。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。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年才开始的，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Y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，15m2、30m2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。1.7 将来的发展趋势随着社会的不断发展，人类的不断进步，筛分设备正朝着大型化、新结构、高效能的趋势发展，加大能够显著提高细、粘湿物料的筛分效率的深度筛分设备的研究和应用。第2章 传动方式分析2.1 非直接传动非直接传动有分为挠性连轴器和非挠性连轴器.采用非挠性连轴器:电动机通过三角胶带减速后,直接驱动激振器工作.优点是结构简单,可以任意选择激振器的转速.缺点是三角胶带拉力作用于传动轴的一端,是筛箱容易产生横向摆动,电机轴本身受弯距大;筛分几启动或停车过程中,经过共振区时,振幅跳动大,交代易松弛,产生吊带和打滑;胶带过紧,电动机周的湾距过大,易毁电机.采用挠性连轴器的非直线传动:电动机经三角胶带减速后,在通过轮胎连轴器把动力传递给激振器.由于挠性连轴器的吸振,从而可以克服有三角带直接驱动激振器带来的一系列问题.2.2 直接传动直接传动是电动机通过联轴器直接驱动激振器.他克服了三角带传动的缺点.德国USB型圆振动筛就是采用了直接传动的简单惯性振动筛.振动筛传动中,采用的联轴器有三种形式:万向联轴器,轮胎联轴器和橡胶联轴器.万向联轴器在筛分机传动中,多用于电机与激振器和两个激振器之间的连接.轮胎联轴器常用于电机与激振器之间的连接.轮胎联轴器由橡胶带制作的挠性胶带片和两个半联轴器节组成.。轮胎联轴器工作时，动力由一个半联轴器。由于挠性胶带在宽度方向刚度很大，组合成联轴器后，其切向刚度远大于径向刚度，因此，利用切向力可以传递很大的扭矩，以驱动激振器；利用径向刚度小，可以承受较大的径向跳动，达到减振的目的，从而实现由固定电机到振幅较大的筛箱间的动力传输。轮胎联轴器结构简单，价格便宜，目前应用较广。橡胶联轴器，又称三抓挠性联轴器，它由法兰，圆形平胶带，压板和螺栓等组成。该联轴器结构简单，但轴向尺寸比较大，常用于两个激振器见的连接。2.3 支撑形式与隔振装置分析振动筛的支撑方式分为吊式和座式两种。吊式采用的吊挂装置包括螺旋形压缩弹簧，钢丝绳，防摆锤，吊环，刚绳卡等零部件。筛面通过四组吊挂装置吊挂在上层楼板上。改变钢丝绳的长度可以调整筛面倾角。防摆锤安装在钢丝绳的上方，其作用 是防止筛箱产生横向摆动。筛子工作时，产生横向摆动是难免的，这是因为钢丝绳有其自振频率、当筛子工作频率等于钢丝绳的自振频率是，就会发生共振，此时的钢丝绳就会产生强烈的偏摆，筛箱发生不稳定的振动。为了避免此现象，可以变化防摆配重在绳上的位置，来改变钢丝绳的自振频率，防止共振现象的产生，达到防摆的目的。如果刚绳长度比较短，即在1250mm以内时，就可不设防摆锤。座式支撑装置有弹簧，弹簧的上，下支座，定位块，筛箱耳轴和摩擦阻尼器等组成。弹簧上支座与筛箱耳轴连接。采用金属螺旋弹簧减振时，其支座下放设有减振摩擦阻尼器。阻尼器：阻尼器有螺栓，弹簧，橡胶块和橡胶座等组成。调节螺栓可以改变弹簧对橡胶块的压力，橡胶块压紧在筛箱的侧板上。当筛分机停车经过筛分机的共振区时，侧板和橡胶块产生的摩擦力迫使筛箱很快的通过共振区而停车。阻尼器的调整是通过调节螺栓，是弹簧有自由高度170mm压缩到30mm左右。观察筛分机过共振区的情况，反复调节，直到过共振区振幅比较小和筛子停车较平稳为止。减振弹簧：在惯性振动筛中，减振弹簧既是主振弹簧，又是隔振弹簧。它的作用有：（1）固有频率为弹簧刚度和参振质量的函数，当筛子质量确定后，振动频率就取决于弹簧刚度。因此，弹簧刚度决定着系统的工作状态和筛分机的工作稳定性。（2）弹簧刚度大，传给基础动载荷几大，因此，适当选择弹簧的刚度，可以减小传给基础的动负荷。隔振装置中的弹性元件有金属螺旋弹簧，橡胶弹簧，复合弹簧和冲气弹簧等多种形式。2.4 设计方案介绍与选择方案一齿轮强迫传动激振器的主要的优点：能保证两偏心轴的振动相位角一致.物料能按一定的抛掷角运动进行筛分.组装精度要求一般.这种筛子的最大不足：噪音大,轴容易发热,漏油也较严重,齿轮使用寿命短等.方案二双不平衡激振器由两台电机拖动,主要取消了一对齿轮,代之以两台电动机直接带动轴转动.采用这种传动方式的激振器,其优点是可以简化了激振器的结构,使振动筛的润滑,维护和检修大为简化;筛子噪音,消除漏油和降低费用等方案三采用这种传动方式的激振器,其优点可以降低筛子噪音,消除漏油,减少备件消耗和降低费用等.但激振器两轴同心度,及其装备精度要求较高.通过三角带传动的激振器,如两电机胶带轮的三角胶带松紧不一致时,均会引起由于两轴摩擦传动阻力的差异而导致两偏心相位角的不一致,从而造成物料在筛面上不规则运动,影响筛分效率.综合方案一,二和方案三的优，缺点。最后，确定方案二是较优方案。第3章 工艺参数的选择与确定3.1 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。因此，本设计振动筛用于最终筛分，筛面长度取5.6m，筛面宽度取1.8m。3.2 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/hF-筛面有效面积 q-单位面积的生产率 t/(h)计算可得上层筛面处理能力为90450 t/h，下层筛面处理能力为3090 t/h。3.3 振幅和频率的选择a筛面上物料的运动分析物料在筛面上运动取决于振幅和频率，为防堵和获得较高的生产率和生产效率，筛子多采用颗粒的跳动状态。要选择合适的振幅和频率，先分析物料在筛面上的运动。筛面上单个颗粒运动的手里分析如下：图3-1 筛上物料受力分析单个颗粒出现跳动状态的临界条件是其中，-跳动起始角 -角频率 rad/s -抛射强度当=1时，颗粒在筛面上处于滑动和跳动的临界状态，当1时，颗粒在筛面上跳动。图3-2 筛上物料跳动状态根据经验，=1.41.8，不利于颗粒透筛 =3.03.3比较有利于透筛b振幅A本设计单轴惯性筛用于最终筛分，振幅取A=4mmc频率n（r/min）对于单轴筛的频率一般选择8001200r/min，本设计选择振动筛的频率n=1020r/min。至此，可以计算出实际抛射强度=4.214：即若取 ，则机体的振幅。在这种情况下，可以避免筛子的起动和停车时通过共振区，从而能提高弹簧的工作耐久性，同时能减小轴承的压力，延长轴承的寿命，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，弹簧的刚度要很大，因此，必然会在地基及机架上出现很大的动力，以致引起建筑物的震振动。所以，必须设法消振，但目前尚无妥善和简单的消振方法。图3-3 振幅和转子角速度的关系曲线 即。振幅A将变为无限大。但由于阻力的存在，振幅是一个有限的数值。当阻力及给料量改变时，将会引起振幅的较大变化。由于振幅不稳定，这种状态没有得到应用。超共振状态 ，这种状态又分为两种情况：（1）n稍大于，即稍小于。若取，则得。因为，所以筛子起动与停车时要通过共振区。这种状态的其它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，。从图可以明显地看出：转速愈高，机体的振幅A就愈平稳，即振动筛的工作就愈稳定。这种工作状态的优点是：弹簧的刚度越小，传给地基及机架的动力就愈小，因而不会引起建筑物的振动。同时，因为不需要很多的弹簧，筛子的构造也简单。目前设计和应用的振动筛，通常采用这种工作状态。为了减少筛子对地基的动负荷，根据振动隔离理论，只要使强迫振动频率大于自振动频率的五倍即可得到良好的效果，采用这种工作状态的筛子，必须设法消除筛子在起动时，由于通过共振区而产生的共振现象。目前采用的消振方法如前所述。3.4 筛面倾角的选择根据经验，最终筛分用的单轴惯性振动筛的筛面倾角推荐为，本设计的振动筛筛面倾角为可调节。计算时取。振动筛有关参数的选定结果见下表：表3-1 振动筛有关参数规格用途筛框尺寸筛面面积最终筛分180056007.5层数最大入料粒度生产率t/h筛孔尺寸2300上层90450下层3090上层25100下层625第4章 动力学分析及参数计算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（筛箱和激振器的质量）、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。图4-1 振动系统力学模型图 图4.1表示圆振动筛的振动系统。为了简化计算，假定激振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，筛子只作平面平移运动。今取机体静止平衡时(即机体的重量为弹簧的弹性反作用力所平衡时的位置)的重心所在点o作为固定坐标系统(xoy)的原点，而以激振器转子的旋转中心作为动坐标系统()的原点。 偏心重块质量m的重心不仅随机体一起作平移运动(牵连运动)， 而且还绕激振器的回转中心线作回转运动(相对运动)，则其重心的绝对位移为：+rcos+=y+rsin式中： 偏心质量的重心至回转轴线的距离。 轴之回转角度，,为轴回转之角速度,t为时间。偏心质量m运动时产生的离心力为：式中和为偏心质量m在x与y方向之相对运动离心力或称激振力。在圆振动筛的振动系统中，作用在机体质量M上的力除了和外，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 (和表示弹簧在x和y方向的刚度，弹簧作用力的方向永远是和机体重心的位移方向相反)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方向相反)。 在单轴振动系统中，作用在机体质量上的力除了和之外，还有机体的惯性力和（其方向与机体的速度方向相反）、弹簧的作用力，（表示弹簧在方向的刚度），及阻尼力（称为粘滞阻力系数，阻尼力的方向与机体的运动方向相反）。当激振器在作等速圆周运动时，将作用在机体上的各力，按照理论力学中的动静法建立的运动微分方程式为：式中：机体的计算质量式中：。，。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简谐振动相加而成的，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就会逐渐消失，因此，机体的运动就只剩下强迫振动了。所以，只需要讨论公式的特解：其特解为： 式中：。系统的自振频率为： 4.1 参振重量及参振质量的计算参振重量W的计算：W=2=3051+743+110+2=4212 kg 式中，-筛箱的重量 kg -激振器参振部分的质量 kg-弹簧支撑装置的参振质量 kg-筛上物料的质量 kgZ-筛面层数 Z=2-入料端物料高度 cm-排料端物料高度 cmL-筛面有效长度（型号长度减去10cm）B-筛面有效宽度（型号宽度减去10cm）-物料的散比重 1t/C-物料对筛面的比压系数 C=0.150.2 现取C=0.175参振质量M的算：M=4.294 kg/cm4.2 主弹簧刚度计算与选择弹簧刚度K的选择应遵循的原则是：使振动筛系统的工作过程中传给基础的动负荷尽可能的小。一般地，座式振动筛只要使 取=5a振动筛的固有频率=21.36rad/sb弹簧的总刚度KK=M=4.294=1959.5 kg/cmc每个弹簧的刚度=244 /cm根据国标要求，选择弹簧高径比取弹簧用钢丝直径d=30mm中径D=100mm圈数n=5自由高度=280mm4.3 激振器偏心质量及其偏心距的验算4.3.1 偏心轴的主要尺寸确定 偏心轴重量=395.5 kg式中，d-偏心轴偏心段直径 cm L-偏心轴偏心段长度 cm -钢的密度 g/偏心轴旋转半径=13.14 mm偏心轴偏心距e=17.15 mm4.3.2 偏心轮的主要尺寸确定按式=4.77 kgm偏心轮的示意图如下：图4-2 偏心轮简图取=20 cm=13.5 cm=19.5 cm=14.5 cm=2 cm=10.4 cm=凸台及调整块的重心旋转半径=14.03 cm扇形孔的重心旋转半径=15.42 cm凸台及调整块的重量=30.07 kg扇形孔包含的金属重量=4.19 kg=+=4.86 kgm与前式计算的相差不大。调整块的质量=5.01 kg调整块的厚度=1.40 cm每块凸台厚度=6.21 cm4.4 重心计算筛箱的重心（，）=（94.3，84.3）上层物料重心（，）=466.67 mm（，）=(466.67,290)下层物料重心（，）=233.33 mm（，）=（233.33，-480）筛箱与物料的合成重心（，）x=137.25 mmy=54.18 mm（，）=（137.25，54.18）第5章 功率计算及电机的选择5.1 筛分机在负荷状态下工作所需功率的计算振动筛振动消耗的功率=8.2KW式中，C-阻尼系数 取0.2M-参振质量 kg/mA-最大振幅 mmn-振动频率 r/min振动筛摩擦消耗的功率=7.70KW式中，f-轴承摩擦系数 取0.005 d-轴颈直径 取0.15m M-参振质量 kg/m振动筛在工作状态下消耗的功率NN=16.74KW式中，-传动效率 取0.955.2 电动机的选择电机型号选择JQ02-62-4电动机转速=1460 r/min电动机额定功率=17 KW传动效率=0.95额定转矩=1569.6kgcm5.3 验算电动机的启动转矩振动筛启动时，电动机需要克服偏心质量的静力矩和摩擦力矩，启动后由于惯性作用功率消耗较少，因而选用电动机是需要选用高启动转矩的电动机。摩擦转矩=39 kgcm启动转矩=+2+=1531.9 kgcm因此选择的电动机符合要求。第6章 零件的计算6.1 弹簧计算a.弹簧的最小工作负荷=-A=440.77 kgb.弹簧的最大工作负荷=+A=612.23 kgc.弹簧的行程hh=2=24=8 mmd.弹簧用材料座式振动筛由于工作时负荷大，所以采用材料为60e.查机械零件设计手册，得到弹簧其参数弹簧钢丝直径d=30mm弹簧有效圈数n=5弹簧总高度h=250mm弹簧中径D=100mm所选择支撑弹簧结构图如下：图6-1 支撑弹簧6.2 轴强度验算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。轴设计的特点是：在轴系零、部件的具体结构未确定之前，轴上力的作用和支点间的跨距无法精确确定，故弯矩大小和分布情况不能求出，因此在轴的设计中，必须把轴的强度计算和轴系零、部件结构设计交错进行，边画图、边计算、边修改。设计轴时应考虑多方面因素和要求，其中，主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。对于高速旋转地轴还应考虑振动稳定性问题。轴的材料种类很多，设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。轴的常用材料是35、45、50、优质碳素钢，最常用的是45钢。对于受载较小或不太重要的轴，也可用A 、A 等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受的限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢。本次设计选用45优质碳素钢。a.受力分析偏心轴的结构简图如下：图6-3 偏心轴的结构简图偏心轴的受力分析图如下：图6-4 偏心轴的受力分析图偏心轴产生的离心力=6048 kg式中，-偏心轴的偏心重量-偏心轴的回转角速度偏心轮产生的离心力=5657 kg式中，-偏心轮的偏心重量-偏心轮的回转角速度三角皮带的拉力=1.5=143 kg式中，T-圆角力v-三角皮带的传动速度N-传动功率-皮带在皮带轮上的角偏心轴的重力=395.5 kg 式中，-偏心轴的重量偏心轮的重力=49.29 kg式中，-偏心轴的重量-配重块的重量偏心轮的惯性力=157.12 kg式中，-偏心轴的重量 g-重力加速度 A-振幅偏心轮的惯性力，设计为自定中心，偏心轮不参与振动，因此=0电动机的扭矩=97400=1623 kg式中，N-电机的功率 n-振动筛激振器的转速 r/min轴承反力RR=+=8681 kg 以上的、与、相比较小，计算时为简化略去不计。b.轴各断面处的弯矩A-A断面=106917 kgcmB-B断面=（）-R=69419 kgcm C-C断面=（）-R+=-28104 kgcm弯矩图如下：图6-5 偏心轴所受弯矩图c.弯矩作用下个断面的内应力载荷种类的确定按第二类载荷对轴进行强度计算，设计选用45号钢，许用应力=950kg/断面A-A最大应力=547.42 kg/断面C-C最大应力=-143.9 kg/6.3 轴承寿命验算选用调心滚子轴承22334，其基本额定动负荷C=1130 KN径向力=m（R-A）g=305737 N式中，b-轴承的个数 R-偏心距 A-振动筛激振器的振幅 n-振动筛的振动频率 m-偏心重量当量动负荷=1.2=366884 N式中，-径向力基本额定寿命hh=695 h式中，-寿命系数 滚子轴承取=。C-基本额定动负荷 -当量动负荷第7章 基型及结构的选择7.1 筛分基型的比较和选择对于单轴振动筛基型的划分，考虑从两个因素：振动筛的皮带轮是否参与振动（可分为纯机械式和自定中心式）；激振器的轴心是否通过振动筛的重心（通过重心的具有简单的圆运动，不通过重心的除简单的圆运动外，还有附加的颠簸运动）。通过比较，合理的选择是自定中心（皮带轮偏心）的圆运动振动筛。7.2 筛分机结构的选择和确定a.激振器结构的比较和选择偏心重量的分布方式有三种，其结构图及受力图、弯矩图如下图7-1 结构图及受力图a-集中布置在两侧b-集中布置在中间c-分别布置在两侧和中间图7-2 弯矩图a-集中布置在两侧时的弯矩图b-集中布置在中间时的弯矩图c-分别布置在两侧和中间比较得出第三种分布方式在轴上弯矩的分布比较均匀，能增加轴等部件的寿命，因此配重同时布置在偏心轴和偏心轮上。激振器与筛箱的结合采用弹性锥形紧定套。激振器轴和轴承的结合形式也采用紧定衬套。润滑与密封润滑方式有稀油润滑和油脂润滑两种，润滑脂比润滑油稠很多，油膜强度高，能承受较大的载荷，且不易流失，密封装置简单，一次加脂可用较长时间，不必添加和更换，因此采用油脂润滑。密封的形式有毛毡密封、环密封和迷宫式密封等，由于迷宫式密封的效果好，特别是在高速下密封效果更好，可以做到封严不漏，对一般密封所不能满足的高温、高压、高速和大尺寸密封部位特别有效，维修少，无摩擦，功耗少，使用寿命长，故采用迷宫式的密封方式。b.筛框结构的选择筛箱由筛框、筛面及其压紧装置组成。筛框是由侧板和横梁组成。侧板的厚度为316mm的45号钢板制成。横梁常用钢管、槽钢和矩形钢管制成，比较如下：筛框的连接方式有焊接、铆接和高强度螺栓连接三种，大型设备一般采用铆接的形式，但是制作工艺复杂；高强度的螺栓连接可靠可以使筛框现场装配，特别适合特大型振动筛；焊接结构施工方便本次设计的振动筛筛框采用焊接的形式，为了消除焊接的结构的内应力，采用回火处理。侧壁用普通碳素钢板（8mm），在应力集中的部位用角钢加强。横梁的三种截面形状及尺寸如下表所示：图7-3 横梁截面形状及尺寸项目筛面宽度1000H=90；E=40；=6=89；=51250H=100；E=46；=6=95；=61500H=160；E=65；=8=102；=61750H=160；E=65；=8=108；=62000H=200；E=75；=8=127；=62500=159；=8H=250;E=160; =8特点制造简单，与侧板连接较方便，但是抗扭能力差，适合于小型筛子制造简单，抗扭能力较强，各向受力一致，但与侧板连接强度较弱，适合于单轴振动筛制造复杂，但抗扭能力等均较强，适合于大型双轴振动筛经比较，横梁采用普通碳素钢的钢管，比较适合于单轴振动筛，断面各处有相同的截面模数。c.筛面及张紧装置上层筛面的筛孔直径大于25mm，采用冲孔筛面；下层筛面采用编织筛网，保证了很大的开孔率。上层冲孔筛面张紧装置采用木楔压紧，下层编织采用特制的筛面张紧装置。筛面结构如下图所示：图7-4 筛面张紧装置冲孔筛面张紧装置编织筛网张紧装置d.缓冲弹簧缓冲弹簧一般采用圆柱形金属螺旋弹簧。e消振装置振动筛的工作状态时远超固有频率工作，因此在启动和停车的时候，会经过共振区，机体的振动振幅会急剧增大，从而引起弹簧严重过载，使其寿命降低，皮带也比较容易磨损，同时还危及厂房建筑物。因此，必须设法消除振动筛启动和停车时产生的共振现象，目前采用消振方式有自移式偏心重、电机反接制动、弹性限位消振和阻尼消振四种形式。自移式偏心重当振动筛启动和停车的时候，激振器的主轴的转速较低，这时偏心重的重心在弹簧拉力作用下，靠近回转中心，因此，振动筛产生的激振力较小，振动筛就能平稳的经过共振区。当转速增加的时候，偏心重产生的离心力超过了弹簧的拉力，偏心重自动移到工作位置，从而使筛箱产生振动，偏心重弹出和拉回是的主轴转速一般去共振筛的自振频率的两倍，这也是选择偏心轮弹簧刚度的根据，这种消振方式较复杂，目前已很少使用。其示意图如下：图7-5 自移式偏心重消振装置电机反接制动其工作原理是振动筛停车时，待转速降低到接近共振转速时将电源两级反接，由于电动机定子的磁场方向发生变化，迫使转子转速将为零，这时振动筛快速经过共振区，使共振跳动成为不可能，这种消振方法的效果较好。弹性限位消振通过固定在刚性支架上的橡胶缓冲件，将振动筛在各个方向限位，使之不能有大的跳动。阻尼消振基本原理如下图所示：图7-6 阻尼消振示意图 正常工作时，摩擦块和侧板一起振动，无相对移动，阻尼装置不起作用。当启动和停车经过共振区域时，筛箱振幅增大，超过间隙后，摩擦块受到限制筒的限制，使摩擦块的侧板之间产生相对滑动，从而产生阻力。这种阻尼消振装置，同时能减少筛子的横向摆动。通常，每台筛子上采用四个阻力装置。由于电机反接制动的消振方法简单、易行，具有较好的消振效果，因此采用此种消振方法。第8章 设备合理的更新期设备是可修复设备，随着一次次年修它的性能总是逐渐下降，老化费用逐年增加，若不计残值，可用低老化数值法计算设备合理更新期。因为年低老化增加值逐年增加，如维护和修理费用燃料动力费超额支出，合理使用期为：式中：总投资额；90万元； 老化增加值；0.9万元；T=14.1年设备使用