200t双轴直线振动筛设计毕业论文.doc

200t双轴直线振动筛设计毕业论文第1章 绪论1.1课题的研究意义 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。振动筛是工矿企业普遍应用的筛分机械，用作物料的筛分、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坏、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动济效益。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。1.2振动筛的发展概况下面就振动筛发展概况、品种、结构和维护规格、结构强度作一下阐述。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。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。为满足工业生产的需要，圆筒筛，摇动筛和振动筛也先后问世。从英国煤炭工业的文献记载，在1589年提到煤的筛分。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世纪下半业才盛行起来。因此，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。虽然辊轴筛，圆筒筛和摇动筛的工作效率有较大的改善，可是与固定筛相比，仍不失为结构简单和工作可靠，但是却步能满足生产发展的需要。因此，早在60年代，这些筛子在我国就开始被逐渐淘汰。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。振动筛采用抛射式筛分，筛子每振动一次，物料便被抛射一次，相对筛面冲击一次，被筛分物料的折中特点使得振动筛的筛分效率高，生产能力大，因此被广泛使用。在振动筛产生以后，人们开始重视建立和发展筛分理论。早期的筛分理论形成于50年代初，它是以单个颗粒为研究对象而发展起来的，一般称为单颗粒运动理论。该理论系统的描述了振动筛对物料进行抛射式筛分时，单个颗粒的运动情况，进而提出了筛分机特性值，即振动强度K，和筛分特性值，即抛射强度，经过长期实践，人们发觉按照上述筛分理论设计的振动筛，对细物料进行筛分时的生产能力太小，遂意识到以单个颗粒物料的运动状态代表成群的物料运动状态具有交大的片面性。随着研究工作的深入，自1965年开始逐步建立起颗粒在筛面上的运动理论。该理论以力群为研究对象，根据物体在碰撞时传递能量的原理，提出了筛面上整个料层中不同位置颗粒的速度变化规律，突破了单颗料理论关于振动强度小于3.3的临界值。在此基础上，建立了薄层筛分法和变倾角筛分法，研制出等厚振动筛。随着工业企业的发展和筛分机设计制造技术的进步，自70年代以来，世界上一些国家先后研制出了大型振动筛，筛宽在3.6m以上的已不罕见。如日本身刚所生产的振动筛达4.8x7.2，德国K.H.D公司生产的振动筛宽达5.5，面积约为50。振动筛大型化标志着筛分机技术已达到先进水平。前苏联早在60年代中期就组织了筛分机产品整顿，统一基型，减少杂乱型号，在此基础上 提高产品的系列化程度。国外许多筛分机械公司都是科研，设计，制造和销售的联合体，专业化程度高，产品继承性好，经过多年改进，使产品逐步完善和提高。用统计学方法研究碎散物料在筛面上透筛概率，称为概率筛分理论。该理论是由瑞典的摩根森于1951年最先提出的，故在该理论指导下设计的振动筛称为摩根森概率筛。在力群运动理论的知道下，近代振动筛的抛射强度和振动强度普遍提高。如德国和美国直线振动筛K值达4.4，有的甚至达6.7，值达3.5以上。振动概率筛K值达5.5-7，弛张筛K值甚至达到30。这些参数强化的振动筛适应了近代筛分作业的特点细粒物料增多，水分和黏性增大，以及筛分粒度下降和要求的分级，脱水效率提高等。零部件标准化，通用化和产品系列化，生产专业化，是近代机械工业的重要标志，筛分机械也不例外。如德国K.H.D公司生产的USK圆振动筛和USL直线振动筛，其激振器可以通用，同一个筛框既可以装分级筛面，也可装脱水筛面。又如美国振动筛，其基形已经稳定，主要力量放在改进结构，简化制造和应用新技术的方面。有的筛子除激振器外，筛框也作成单体结构，可以在现场组装，极大地方便了制造，运输和维修。1.3振动筛的发展和研究趋势（1）国外研究现状 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。（2）国内研究现状国内筛机产品种类有圆振动筛、直线振动筛、椭圆振动筛、高频振动筛、弧形筛、等厚筛、概率筛、冷矿筛、热矿筛、节肢筛等，旋振筛和各种振动给料机械，多达50多个系列近1 000 种规格，产品已在冶金、矿山、煤炭、轻工等许多行业得到广泛的应用，基本上满足了国内国民经济建设的需要。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3 个阶段。由于我国东部经济发展较快， 筛分机械制造企业也主要分布在东北、华北、华东和中南地区，尤其是鞍山、新乡地区，这两个地区的筛分机械产值约占全国总产值的50左右，可是在西部地区，还没有一家像样的筛分设备制造企业。我国筛分设备制造企业虽然很多，但是真正具备实力的很少。1.4振动筛在我国工业中的应用对粉状、颗粒状物料的筛选和分级，广泛应用于塑料、磨料、化工、医药、建材、粮食、炭素、化肥等行业。直线振动筛（直线筛）系高效新型的筛分设备，广泛用于矿山、煤炭、冶炼、建材、耐火材料、轻工、化工等行业。直线振动筛（直线筛）稳定可靠、消耗少、噪音低、寿命长、振型稳、筛分效率高等优点。在煤炭工业部门，振动筛的作用不仅是分级，好多振动筛还用于对煤炭的脱水或者脱介，甚至用于除泥。1.5振动筛的分类和工作原理1.5.1振动筛的分类按振动器的型式可分为单轴振动筛和双轴振动筛。通常情况下，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筛。按筛机振动体即筛箱的运动轨迹来分，振动筛大致可分为圆振动筛，直线振动筛，旋振筛及由圆振筛和直线振动筛组合演变的椭圆振动筛等几大类.1.5.2工作原理直线振动筛采用双振动电机驱动,当两台振动电机做同步、反缶旋转时，其偏心块所产生的激振力在平行于电机轴线的方向相互抵消，在垂直于电机轴的方向叠为一合力，因此筛机的运动轨迹为一直线。其两电机轴相对筛面有一倾角，在激振力和物料自重力的合力作用下，物料在筛面上被抛起跳跃式向前作直线运动，从而达到对物料进行筛选和分级的目的。 可用于流水线中实现自动化作业。具有能耗低、效率高、结构简单、易维修、全封闭结构无粉尘溢散的特点。最高筛分目数400目，可筛分出7种不同粒度的物料。振动筛一般有振动器、筛箱、隔振装置及传动装置等部分组成。各种振动筛具有长方形的带孔筛面，筛面通过一定方式安装在筛箱内，筛箱及筛面在振动器的作用下做具有特定轨迹的往复式运动，筛面的连续振动使筛面上的料层不断被抛起、松散和分离，从而达到对物料进行筛选和分级的目的。直线振动筛是采用惯性激振器来产生振动的，其振源有电动机带动激振器，激振器有两个轴，每个轴有一个偏心重，而且以相反的方向旋转，又称双轴振动筛，由两个齿轮啮合以保证同步。当两个偏心重的圆盘转动时，两个偏心重产生的离心力F，在x轴的分量总是抵消，在y轴的分量相加，其结果在y轴方向产生一个往复的激振力，使筛箱在y轴方向上产生往复的直线轨迹振动。 还有一种情况是振源采用的是振动电机，这时需要布置两台，他们的轴线方向必须与振动筛纵向轴线方向一致。两台振动电机对称布置在筛箱的上方，下部和两侧均可以。 （1.1） 式中 ，不平衡重的质量和，单位为；不平衡重块所产生的激振力，单位为；转动时间，单位为；不平衡重质心回转半径, 单位为；不平衡重的回转角速度，单位为；在振动方向上的激振力, 单位为；每个偏心块的质量，单位为。由上式可见，双轴惯性激振器，当作同步反向回转的时候，产生定向的简谐力，此力通过筛箱的质心，使筛箱作定向往复直线振动。直线振动筛的筛面倾角通常在以下，筛面的振动振动角度一般为，筛面在激振器的作用下作直线往复运动。颗粒在筛面的振动下产生抛射与回落，从而使物料在筛面的振动过程中不断向前运动，物料的抛射与下落都对筛面有冲击，致使小于筛孔的颗粒被筛选分离。筛子的筛分效率及生产能力同筛面的倾角，筛面的振动角度，物料的抛射系数有关。为了保证筛分效率高，筛子的生产能力大，必须选择合适的值。 11直线振动筛的工作原理图11为直线振动筛的工作原理图，筛面上的颗粒产生的抛射条件是，另此时的角为开始抛射角，则第二章 确定振动筛的总体设计方案2.1直线振动筛的方案确定与分析图21上图片为箱式激振器结构的振动筛，激振力的方向与水平成45度。箱式激振器结构紧凑,一台振动筛上有安装有两个激振器,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,以使筛箱作直线往复运动.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,脱泥,脱液和重介选矿时脱除重介质.直线振动筛的优点如下面所示：（1）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）直线式振动筛激振器由于激振器与筛面呈倾角，故筛面上物料的抛射角为。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。（3）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长短和不平衡重的形式：箱式激振器采用带偏心块的短轴；筒式激振器则采用长偏心轴。（4）直线振动筛的动力平衡与物料在筛面上的运动状况较好。（5）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、脱泥和脱介。当然，也用于物料的分级。2.2各部分实现形式2.2.1筛箱筛箱是筛子的承载部件，由筛框及固定在它上面的筛面组成。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测板上。为了加强侧板的刚度，在测板两侧采用双层的钢板，并在适当部位铆接角钢补强。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。图22振动筛简图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，由于它在和各方向的惯性矩相同,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2.5米。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，特别是连接部位的钢度是个重要的问题。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钢板以代替角钢等措施都是提高筛箱整体刚度的有效方法。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承，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，它对xx轴的惯性矩较大，所以，在垂直方向上的抗弯能力较大；但是，它对yy轴的惯性矩较小，不利于承受水平方向的力量。所以，在有可能产生水平方向力量的地方，应当适当地进行补强。（1）筛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，为提高承载能力都改用铆钉或高强度螺栓连接。（2）筛箱的支撑筛子安装方式取决于现场的条件，或是架在机座上，或是悬吊在承重结构上。目前座式筛子占多数，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。（3）筛框的材质筛框的材质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，对筛箱结构能带来一定好处。我国目前一般采用A3碳素钢。这种材料的可焊性良好，但弹性和冲击韧性较低，因此最好采用A5普通碳素钢。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16Mn或锅炉钢板。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到600650摄氏度，并保温一定时间，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，这在一般的制造厂是难以办到的。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，但制造工艺繁杂；焊接结构施工简便，但是由于焊缝复杂，内应力大，在强烈的振动负荷下往往发生焊缝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时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同一个构件上，必然互相牵制和影响。踞焊缝近的金属在高温下不能自由地伸展，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变形，冷却以后，这部分金属比原先的尺寸要短。可是，冷却时她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，其他部分金属也发生了与之平衡的压应力。所以，焊接时金属受热不均匀是使构件产生内应力和变形的原因。由于这些内应力，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。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，可以先在裂缝末端钻一个小孔（5毫米左右），以防止裂缝发展。若需要焊接，可以用扁铲将裂缝完全消掉，比较仔细地进行焊接。所以，在本次设计中对于重要地方的连接采用螺栓连接，螺栓的材料是35Mn2。2.2.2 筛面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，提高作业率和降低生产成本有重大意义。筛面的材质要具有耐磨损，耐疲劳和耐腐蚀的性质。用作大快分级筛面时，采用高碳钢。强烈冲击的筛面，可选用高锰钢制作。应用这些材质制作筛面时必须淬火处理，以提高硬度和耐磨效果。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。近年来，随着科学技术的发展，聚氨酯橡胶筛面现实了他的优越性，使用寿命长，不易堵筛筛孔，噪音小，但是价值昂贵。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（筛孔总面积与整个面面积之比），耐腐蚀，耐磨损，有最大的开孔率，筛孔不易堵塞，在物料运动时与筛孔相遇的机会较多。前一种要求影响工作的可靠性和使用寿命，后面三种要求关系到筛子的工作效果。筛面的开孔率为筛孔总面积与筛面面积的比值，用百分比来表示。开孔率越大，颗粒在每次与筛面接触时，透过筛孔的机会就越多，从而可以提高单位面积的生产率和筛分效率。开孔率与筛孔的形状，筛丝的直径有关，筛丝直径小，开孔率增大，但筛丝太小，强度不够，影响筛面的使用寿命。（1）筛面种类与选择条缝筛板广泛地用在煤的脱水、脱泥和脱介质中。我国选煤厂用条缝筛板的材质有铜和不锈钢（1Cr8Ni9）两种。不锈钢筛板比铜筛板价格高23倍，但是它的强度大、耐磨损，使用寿命比铜筛板高23倍，脱水和脱介的效果也较好。所以从减轻检修工作量、提高筛分效果来看，应用不锈钢筛板比较有利。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，使用寿命较差，所以一般只用在细颗粒的分级上。在选煤厂往往用于筛孔小于30的煤炭分级。筛网一般利用筛框两边的特制夹板从横向拉紧。筛网拉紧可提高其使用寿命，所以工作中应经常注意它的张紧程度。筛板是最牢固的一种筛面。主要用在大块物料的筛分上。根据一般选煤厂使用的经验，筛孔在25 以上的大块分级，应当采用筛板，这样筛面的寿命较长，对筛分效率都影响不大。筛板的开孔率一般为40%左右。常用的筛面有筛板、筛网、条缝筛和网状丝布四种，前两种主要用在煤炭的分级筛分上；后两种用在洗煤厂的脱水、脱泥和脱介质中。正确地选用和筛面，就能提高筛分效果和工作的可靠性，从而发挥筛子的应有能力。对于筛条式的筛板，很多时候是筛条并无磨损或磨损不严重，但由于穿条圆孔不规整，筛条和穿条松动，在工作中产生冲击，使穿条断裂，最后导致筛板损坏。为了避免穿条的断裂，可以提高穿条的材质，采用能承受一定反复载荷的弹簧丝（如60Si2Mn钢丝或中碳钢丝）。也可采用一些措施来避免穿条和筛条的相对运动，如在筛板的两头筛条下边另焊角钢；将穿条两头铆死或焊死；在穿条圆圈处将筛条焊在一起等。这些都能有效地增加筛板的使用寿命。网状丝布一般用于煤泥脱水，它类似编织粗布，开孔率可达4050%。网状丝布的种类很多，常用的材质有不锈钢、紫铜、磷铜、黄铜和尼龙等。丝布的材质对其使用寿命影响很大，当用作煤泥或末精煤脱水时，铜丝布大约只能使用两个月，而不锈钢和尼龙丝布的强度较大、耐磨，使用的寿命比铜丝布高约三倍。尼龙丝布遇水有微小的膨胀，伸长性较大当松弛而出现小窝，同时亲水性也比不锈钢丝布大些，所以泄水效率低，在使用尼龙丝布时，最好选用稍大一些的筛孔。冲孔钢板固定就是把丝布直接固定在冲孔钢板上，为了防止螺栓把丝布磨损，在丝布上可垫以薄橡皮。（2）筛面的固定为了保证筛面工作的可靠性，筛面固定的方法，也有很大的影响能力，这对金属丝或金属条所制成的筛面表现得尤为突出。因为如果筛网的固定比较松弛， 筛子振动时，筛网就要产生局部振动，使筛子产生局部的挠曲，严重时要导致筛丝的断裂。通常钢丝只能承受 12百万次的反复弯曲，假设由于筛网固定松弛而使钢丝弯曲变形的频率等于筛箱的振动频率（设为1000次/分），则钢丝只要工作 2000分钟（即33小时），就可达到疲劳极限。可见正确的筛面的固定方法，使筛面工作中不会松动同样具有重要的意义。归纳起来筛面的固定方法有以下四种：木楔压紧，钩拉张紧，螺栓固定和斜板压紧。（3）木楔压紧冲孔筛板和条缝筛面可用木楔将筛面固定在筛帮上。在筛箱两侧壁上，对称的焊接两条长角钢，在其上方间隔一定距离焊接一段短角刚，并与长角钢各成倾斜。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，可以把筛面压的很紧，此方法简单可靠，更换筛面方便。（4）拉钩张紧对编制筛网或厚度小于6的筛板，可以将筛板或筛网末端弯成钩形；如果筛丝直径小，则用薄钢板与橡胶垫把筛网边缘包住，在弯成钩形，然后在用拉钩及螺栓固定。（5）螺栓压紧螺栓的形式以前常用U形，这种结构简单，可靠，但拆除麻烦。近年来改用J形螺栓，较U形螺栓使用方便。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制筛网，以及厚度大于8的筛板，棒条筛面，橡胶筛面和其他筛面的中部固定。（6）斜板压紧 筛面铺设在框架上，框架可以用角钢或扁钢制成。在框架上可以铺设具有一定刚性的筛面，例如冲孔筛板、条缝筛板、压焊的格条筛板、钢丝编织筛网以及各种形式的塑料筛面等。钢制筛面则与框架铸在一起。筛面的标准长度是3600。宽度是1800。筛板用螺栓夹座固定在横梁上，在螺栓夹座上有硫化橡胶垫（图23）。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、橡胶和聚安脂筛板的固定。与其它固定筛板的方法相比，这种筛板与横梁的连接方式具有下列优点：（1）全部固定螺栓从筛板上放入、旋紧。（2）因为螺栓放在橡胶垫内，可避免磨损。 图23螺栓夹座固定筛面结构简图2.3激振器激振器是一个长轴和一个短轴带动偏心块的组合体，两个轴用齿轮传动连接在一起，每跟轴上安装有两个偏心块，见2-4图。轴承的不平衡重块由两部分组成：主要不平衡重块固定在轴上；可调不平衡重块用螺栓固定在主要不平衡重块上。改变可调不平衡重块的位置，可使惯性力的调整范围为最大惯性力的15100。这就可根据实际生产需要，把筛子调整到适当的工作条件，而不必改变筛子的转数。激振器的结构特点：（1）产生惯性力的不平衡重块装在一个刚性极大的轴上，因此可采用承载能力极大的滚柱轴承。（2）采用滚珠轴承可简化润滑系统，因为其它轴承需要用昂贵的循环润滑油，而滚珠轴承只需通过润滑孔或集中注油器加油，或是用油脂润滑，简单而便宜。（3）由于激振器比较大，重量比较高，所以需要安装在横梁上，这样才会使其受力状况良好。（4）激振器是可拆卸的。当轴承损坏时，可拆下整个激振器更换。（5）偏心轮成对布置在箱体外，便于调整偏心轮上的配重，从而调节筛箱振幅，还可避免偏心轮回转时撞击箱内润滑油，引起发热。（6）箱体作成整体式，没有剖分面，承受较大的激振力时比较合理，制造简单，但拆装比较困难。 24图为本设计方案的激振器结构简图2.4支撑形式与隔振装置振动筛的支撑方式有吊式和座式两种。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，钢绳卡等零部件。筛子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。防百锤安装在钢丝绳的上方，起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时，就要发生共振，此时钢丝绳就会产生强烈的偏摆，筛箱发生不稳定的共振。为了避免此现象，可以改变防摆配重在绳上的位置，来改变钢丝绳的自振频率，防止共振现象产生，达到防摆目的。如果钢丝绳的长度比较短，即在1250以内时，也可不设防摆锤。座式结构的地层隔振装置采用刚度大的弹簧，它的作用有：（1）系统的固有频率为弹簧刚度与参振质量的函数，当筛子质量确定后，振动的固有频率就取决与弹簧的刚度。因此弹簧的刚度决定着弹性系统的工作状态和筛分机工作的稳定性。（2）弹簧刚度大，传给基础动负荷亦大。因此，适当的选择弹簧的刚度，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，符合弹簧和充气弹簧等多种形式。在本设计中，选用橡胶弹簧装置。第三章设计计算双轴直线振动筛的各个工艺参数3.1振动筛上物料的运动分析和工艺参数的选择振动筛的工艺参数是指振幅、频率、振动方向角、筛面倾角、筛面长度、宽度和生产能力等。这些参数通常是根据物料的运动状态来选取。物料的运动状态决定了筛分机的筛分效果和生产能力。在振动筛面上聚集的颗粒大小不同，形状各异的碎散物料群，只有下层物料与筛面接触，其余的只是间接的受到振动筛的影响，他们既各自独立运动，又相互干扰。因此，物料在振动筛面上的运动是复杂的。为了寻找筛分机各工艺参数与物料运动状态之间的关系，直到1950年克洛克豪斯博士提出了单个颗粒在振动筛面上的运动理论。这种纯理论性的分析方法，可以提供定性的结果，在实际应用中，在考虑一些实际影响因素后，有些结论还是有价值的，并为振动筛设计所应用。（1）筛面的运动方程直线振动筛的筛面是沿着振动方向作简谐振动，筛面的位移方程式可用下式表示： （3.1）式中 S筛面移动的位移； A筛面的振幅； 激振器轴回转相位角，； 轴的回转角速度； 时间筛面运动时的唯一，速度和加速度分别等于在平行于筛面的x方向和垂直于筛面的y方向的分量。3.1.1直线振动面上的物料运动分析振动筛均采用抛掷状态下工作，故就抛掷运动的理论加以研究。筛面以不同的振次和振幅作连续振动时，筛面上的颗粒可能出项正向滑动，反向滑动和跳动等不同的运动状态。物料颗粒在直线振动筛面上的受力情况如图56所示，筛面倾斜安装，与水平面夹角为，筛面沿S方向振动，当筛分机工作时，作用在颗粒上里的平衡方程式可表示为： （3.2） （3.3）31图物料的运动分析式中N筛面对物料的法向反力F筛面对物料的静摩擦力颗粒抛掷运动的条件：颗粒给筛面的正压力N=0所以： 消去m ，得物料的抛掷指数，因此，由上式可知 （3.4）抛掷指数对设计的影响物料开始与筛面一起运动，当相位角时，物料开始跳离筛面，接着物料按抛物线运动轨迹向前运动，直至(其中为跳动终止角)时，物料落回到筛面上，又与筛面一起运动或相对滑动。经过一个周期后即相位角时，物料又被抛起，进行下一个循环。为了选取合理的抛掷指数，必须先分析物料每次抛掷的时间对一个振动周期之比，即跳跃指数，为此应该找出抛掷指数、跳跃指数和跳动终止角之间的内在联系。当颗粒离开筛面并沿垂直于筛面方向的运动方程式为 （3.5）将上式积分可以得到颗粒沿垂直于筛面方向的速度方程： （3.6）式中，颗粒抛离筛面时初速度在轴方向的分速度。 （3.7）由于，所以，并将上式一并带入式得： （3.8）由图2可见：颗粒跳离筛面的法向位移，方程可用下式表示： （3.9）式中的是颗粒开始起跳时的纵坐标，即，将式代入中，并进行积分运算： （3.10）式中，颗粒跳动一次后落到筛面上，筛面上颗粒原所在点的新相位（即转动到处），故称为跳动终止角。； 跳动角； 颗粒跳动一次后又落回到筛面上的纵坐标，即：将，等代入式 则得： （3.11）上式反映了颗粒跳动起始角与跳动角之间的关系，图 ， （3.12）又因跳跃指数与跳动角的关系式为： 或 （3.13）将公及式 或代入公中，便可求的抛射强度与跳跃指数的关系： （3.14）由上式可作出图所示的与的关系曲线。当跳跃指数为，此时抛掷指数Kv1，脱离角，颗粒在筛面上已近似为的切线速度向前滑动。当跳跃指数为1时，3.3，此时跳动角，脱离角，即颗粒在这个脱离角抛射时，颗粒腾空的时间，恰恰是筛面振动一次的时间。抛射强度在这个范围内，理论上可以认为充分利用筛面振动次数，即每振动一次物料就有一次透筛的机会，所以一般振动机械常取13.3。因此将带入公式得：筛分机振动所需的振动频率： （3.15）在单颗粒理论中称之为第一临界转速。当跳跃指数为2时，6.36，此时跳动角，脱离角，即颗粒在这个脱离角抛射时，颗粒腾空的时间，恰恰是筛面振动两次次的时间。因此将带入公式得：筛分机振动所需的振动频率： （3.16）在单颗粒理论中称之为第二临界转速。由此可见Kv值越大，越小，即物料颗粒在筛面上起跳的早，抛出的高；反之，Kv值越小，越大，3.1.2选择工艺参数与筛分方式（1）生产处理量的要求生产处理量的要求：200吨/小时；（2）确定抛射强度振动强度K，根据目前的机械水平，K值一般在3 8的范围之内。设计过程中，确定抛射强度值的时候，必须先参考物料的性质，如颗粒粒度、湿度、密度、易碎性等特性。还要根据振动筛的用途选取。一般来讲，振动筛选择=2.55时，物料处于中速抛掷运动状态。此时，振动筛可以获得很高的筛分效率和处理量。如果，对机器零部件的强度和刚度要求不高，被筛物料中泥土很多或者是难以筛分的物料，此时可以选择合适的抛掷强度让物料做高速抛掷运动。直线振动筛的抛掷强度宜取在2.54.0之间。圆振动筛的抛掷强度适合取值3.05.0之间。难以筛分的物料的抛掷强度大的值，容易筛分的物料取较小的值。如果筛孔较小时，抛掷强度取较大的数值；反之，如果筛孔尺寸较大时，抛掷强度取较小的数值。如果想要避免筛孔堵塞，并需要获得较高的筛分效率和生产率，现在，设计振动筛时多采用物料的状态为跳动状态。当抛掷强度=3.3的时候，筛面的一个振动周期恰好与物料的一个跳动周期相等，此时为了让物料颗粒在每一个筛子的振动周期内都能接触到筛孔，所以一般情况下取值3.3。此时，物料与筛面的接触的时间是最短的，所以这样的设计有利于减少筛面的磨损。如果想要获得很高的筛分效率，必须满足这样的条件：使物料颗粒在筛子的每一个振动周期能接触到筛孔，所以抛掷强度3.3的数值是合适的。现在一般情况下，根据经验，各种振动筛的取值如下：共振筛通常取=23.3，单轴振动筛取=33.5，双轴振动筛取=2.23。本设计方案是双轴直线振动筛，所以确定抛掷强度=3。（3）确定振动筛的振幅A筛分机械的关键参数是振幅和频率。为了将接近筛孔尺寸的物料颗粒抛起离开筛面，减少筛孔堵塞，惯性振动筛的振幅数值必须足够的大。可是振幅又不能过分的大，不然的话，会使振动频率在不合适的数值上，甚至可能会因频率过大而增大振动强度，减少零部件的使用年限和寿命。一般情况下，振动筛的振幅按照下列数据选择使用：共振筛：A=615；双轴振动筛：A=46；单轴振动筛用于预先筛分：A=2.53.5；单轴振动筛用于最终筛分：A=34；因为本次设计的方案是双轴直线振动筛，用于准备筛分，所以选择振幅是A=5。（4）筛面倾角当确定了筛子的其他参数后，筛面倾角越大，生产效率就越高，但是筛分效率会变低。筛面倾角越小，生产效率就越低，但是筛分效率会变高。所以，要求的生产率和筛分效率决定了筛面倾角的大小。因此，当生产处理量要求一定了，应该设置一个合适的筛面倾角。根据以往的设计经验，推荐筛面倾角使用下面的数据：用于脱水、脱介的双轴振动筛或共振筛：= 。用于分级的双轴振动筛或共振筛：=；用于最终分级的单轴振动筛：=；用于预先分级的单轴振动筛：=；因为该设计方案是用作准备筛分的双轴直线振动筛，因此，选取=5。（5） 振动方向角直线运动筛分机的抛射角是随激振器的安装角度有关，一般激振器的安装与水平面成45，这样实际上力的叠加方向就是与水平成45方向。即振动方向角选取=45；（6）筛下物最大颗粒不同形状的筛孔，筛孔的尺寸与筛下物的最大粒度的关系如下式所示： (3-17)式子中， 筛下物料颗粒中，颗粒直径的最大值，；L筛孔的尺寸，；K筛孔相关系数，圆形的孔：K=0.7；正方形的孔K=0.9；长方形的孔K=1.21.7；本设计中，筛孔尺寸选择为50 mm, 圆形孔。选取K=0.7；根据公式(3-17)，代入，筛下物最大颗粒=35mm；本振动筛的筛下物最大颗粒是=35。（7） 物料层厚度一般情况下，物料层厚度为100200。根据实际现场工作的要求，本次设计选取物料层的厚度h=100。（8）筛分方式用于准备筛分，煤炭颗粒的尺寸在100之间。3.2总体设计计算步骤3.2.1计算振动筛筛面面积查表振动筛设计规范第11页表4得，单位筛面面积的处理量为取3540，取,Q取200t/h；根据直线振动筛的处理量计算公式： (3.18)代入公式得，F=200/35=5.71 根据设计经验，筛面的长宽比取2.5：1，列方程求解，可得筛面长度是6m，宽度是2.4m，筛面面积14.4 。所以，适合设计的振动筛型号是ZKB2460双轴直线振动筛，用单层筛面。筛分效率是75%。3.2.2计算振动次数双轴直线振动筛的振动频率f,按照下面的公式计算： f= 次/分 (3.19)将数据代入得： f=14.513 Hz；振动次数 n=60f=870.8 次/分振动的圆频率 w=2f=23.14870.8=91.188 rad/s实际振动强度的校核公式如下: 所以，转速满足条件。计算结果：振动次数 n=60f=870.8 次/分3.2.3计算物料运动速度由振动筛设计规范第14页，可知计算直线振动筛上的物料运动速度时，理论计算公式应乘以速度修正系数 n.一般取n=0.60.8，此处取n=0.6,g=9.8,取 =1,B=45所以物料的实际运动速度可按照下面的公式计算： 米/秒式中： 角速度，rad/s； 倾角对平均速度的影响系数； 物料厚度影响系数 物料形状影响系数 滑行运动影响系数； 振动方向角。把数据代入公式计算可得：物料的运动速度 =0.2466 3.2.4验算生产率由由振动筛设计规范第14页，公式 ， (3.20)式子中： 筛上物料运动的平均速度，单位为； h筛面上物料层的厚度，单位为； 物料的松散比重，单位为 ； B筛面宽度，单位为。 将数据代入得： =3600Bhvr= 所以，生产率验算合格 。 所以，长度是6m、宽度是2.4m、筛面面积14.4 的筛面可以满足生产要求，设计合理。3.2.5估算振动筛的重量设计的处理量超过200t/h，本振动筛可以定义为大型振动筛。根据以往的设计经验知，大型振动筛的总重 =振动筛单位面积的重量(560600kg/)筛面面积()式中 单层筛取=1，双层筛取=1.2。代入数据得 ： 计算结果：振动筛的总重大约是8352kg。3.2.6激振器偏心块的质量及其偏心距的确定(1)由现场经验，要满足已知工作条件，应取偏心距为70，即=70设计双轴振动筛时，有 ， (3.21)式中， 振幅,m；偏心距,m；振动筛的重量，kg；单个偏心块的重量,kg；把数据代入公式计算可得： m=74.6 Kg(2)计算偏心块的厚度偏心块的质量 式中： B偏心块的厚度； 偏心块的密度，7800kg/； 偏心圆的半径，65mm； 偏心块的半径，70+65+65+20=155mm。 代入计算， B=0.15918m160mm。综上，计算结果：偏心块的质量m=74.6 Kg，厚度B=160mm，偏心距=70。3.2.7计算橡胶弹簧的刚度振动筛的支座上用弹簧支撑，可用钢丝弹簧，也可用橡胶弹簧。本设计中选择使用橡胶弹簧，因为在满足要求强度的前提下，橡胶弹簧还有很好的减噪音的功能。振动筛取频率比=45， (3.22)设计中，取=5双轴直线振动筛的弹簧刚度的计算公式为： (3.23)另有公式，双轴直线振动筛的角速度: (3.24)代入数据到上式得， 振动筛设计中使用8个弹簧支承，每个支座上有两个弹簧，则每个弹簧刚度为 (3.25)8代入数据得, 计算结果：使用8个振动弹簧，每个弹簧刚度为177.17N/mm。3.2.8设计筛箱筛箱的材质可以选用材质较高的16Mn或锅炉钢板制成，本设计中使用16Mn，查振动筛设计规范，取筛箱的厚度10 mm，使用座式结构。3.2.9选择电动机 根据振动筛启动力矩较大的特点和工作环境灰尘多恶劣的特点，采用Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机。振动筛工作时的功率消耗，包括振动筛的动能消耗和各处摩擦的消耗 (3.27)式中 传动效率，取0.95；(1) 动能消耗的功率 kw （3.28） 式中： C阻尼系数；推荐C=，设计中取C为0.25； 振动次数，r/min；代入数据得： kw(2) 各处的摩擦消耗的功率 kw （3.29）式中 轴承的摩擦系数，=0.002（机械设计手册P7-238，表7-2-32）；d激振器轴的直径，m，=0.2 m；代入数据得 kw将 、代入公式(3.27)得 kw查机械设计手册表17-1-35，可选取电动机型号为：Y225M-6型（IP44）封闭式三相异步电动机；相关数据如下：额定功率：30 kw，满载转速：980，最大转矩：2.0，质量：292 kg。安装形式为B3，电机轴长度是E=110mm。设计选用的电机静启动转矩必须满足下式：式中 静转矩；，Nm；电动机的静启动转矩，Nm；静转矩=M= M= M 。所以，满足条件，选择Y225M-6（IP44）型三相异步电动机合适。3.3 计算橡胶弹簧的各个参数（1）计算弹簧直径以及刚度和变形计算圆柱形橡胶弹簧的结构如图3-2图3-2 圆柱