SZ63T双轴惯性式振动脱水机的设计【3张CAD高清图纸及说明书】
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3张CAD高清图纸及说明书
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本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文） 题 目： 题 目： SZ63T 双轴惯性式振动脱水机 专 业：专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号：学 号： 12101524 学生姓名：学生姓名： 邵帅 指导教师：指导教师： 刘永吉 机械与运载学院机械与运载学院2016 2016 年 年 5 5 月月 毕业设计（论文）附件题 目： SZ63T双轴惯性式振动脱水机的设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 12101524 姓 名： 邵帅 指导教师： 刘永吉 机械与运载学院 沈阳工学院毕业设计（论文）课题申报表课题名称 SZ63T双轴惯性式振动脱水机的设计课题来源 导师提供课题类型 AY课题简介：（主要内容、进行方式、工作量大小及准备程度、现有技术和物质条件、时间安排、预期成果）主要内容：完成振动脱水机的整体方案设计，主要构成部分包括箱体，底座，激振器，弹性支撑，筛网，电动机等，计算确定零件的大小尺寸，完成工程图的绘制，并通过三维建模软件Solidworks对机器进行建模并虚拟装配，编写设计说明书。进行方式：在校内独立进行。工作量大小及准备程度：要求完成总共3张0号图的图量，毕业设计说明字数总计不小于10000字。现有技术和物质条件：计算机、CAXA软件、机械设计手册、word文字编辑软件。时间安排：第1周，查询相关资料；第2-3周，开题报告； 第4-8周，总体结构装配图设计； 第9-12周，绘制零件图； 第13-16周，编辑毕业设计说明书。预期成果：预计完成总体装配图：1张0号；零件图共计2张0号；总共3张0号图。毕业设计说明书不小于10000字。 申报人姓名： 日期： 年 月 日学院毕业设计（论文）工作领导小组意见：组长签字： 年 月 日说明：课题类型（1）A工程设计；B技术开发；C软件工程；D理论研。（2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题。（1）、（2）均要填写，如AY、DX等。毕业设计（论文）任务书课题名称 SZ63T双轴惯性式振动脱水机的设计专业机械设计制造及其自动化姓名邵帅学号12101524主要内容、基本要求、主要参考资料、进度安排等：主要内容：完成振动脱水机的整体方案设计，主要构成部分包括箱体，底座，激振器，弹性支撑，筛网，电动机等，计算确定零件的大小尺寸，完成工程图的绘制，并通过三维建模软件Solidworks对机器进行建模并虚拟装配，编写设计说明书。基本要求：根据毕业设计要求，根据老师所给的题目，完成总体结构装配图的绘制，并画出相关图纸，查阅相关资料，完成毕业设计说明书的编写。 主要参考资料：机械设计手册、现代振动筛分技术及设备设计。进度安排：第1周，查询相关资料；第2-3周，开题报告； 第4-8周，总体结构装配图设计； 第9-12周，绘制零件图； 第13-16周，编辑毕业设计说明书。指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日系主任签字： 年 月 日毕业设计（论文）开题报告课题名称 SZ63T双轴惯性式振动脱水机的设计课题来源 导师提供课题类型 AY指导教师刘永吉开题报告内容：（调研资料准备情况，设计的目的、要求、思路与预期成果；工作任务分解，各阶段完成的内容及时间分配；完成设计（论文）所具备的条件、存在的问题等。）调研资料准备情况：根据毕业设计要求，查看了大量的相关文献及其书籍，针对具体项目的设计特点制作分析表格，具备了开展毕业设计应有的基础的知识以及相关软件的应用。近年来物料脱水是很多行业重要的一个环节，大多数脱水机是利用振动筛来脱水。因此，提高振动筛的性能非常必要。脱水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济效益。设计的目的：培养学生运用已学知识，进行中等复杂程度的结构设计能力。培养学生结构设计创新能力。培养学生查阅有关设计手册的能力。培养学生综合制图、计算和编写技术规范的技能。要求：根据毕业设计要求，根据老师所给的题目，完成总体结构装配图的绘制，并画出相关图纸，查阅相关资料，完成毕业设计说明书的编写。 思路与预期成果：根据刘老师给定的结构设计题目，查阅相关文献资料，对机构的结构、用途有充分的了解，根据机械设计手册，完成总共3张0号图的图量以及设计说明书的编写。工作任务分解：整个毕业设计的完成，分成基础知识积累以及零件图的绘制等几个方面，具体如下：（1）对总体结构设计有一个清楚地建模思维；（2）绘制各个部分零件图；（3）对零件图进行总体装配；（4）导出二维工程图（5）编写毕业设计说明书。各阶段完成的内容及时间分配： 第1周，查询相关资料； 第2-3周，开题报告； 第4-8周，总体结构装配图设计； 第9-12周，绘制零件图； 第13-16周，编辑毕业设计说明书。完成设计（论文）所具备的条件：对振动脱水机结构以及用途有相当充分的了解，以及相关知识的积累；学会熟练的查阅资料，比如机械设计手册、课程设计指导书、材料力学。绘图软件如CAXA、SolidWorks的熟练应用；对毕业设计说明书的编写，排版等能力。存在的问题：初期SolidWorks软件使用不是特别熟练，但是随着毕业设计的进行，软件的使用也逐渐熟练。开始总体设计结构的拟定，思路不是特别清晰，随着资料的查阅，基础知识的逐渐积累，对总体结构设计的拟定有了大致的思路，进行每一步设计的规划，拟定出了结构设计方案。绘制完成零件图之后进行装配的时候，发现装配总是出现问题。后来经过一系列的尺寸修改，最终完成具体装配图的绘制。设计说明书的排版问题，开始也不是特别明白，进过上网查阅资料，根据学校提供的论文规范书进行修改，最终完成了毕设设计说明书的编写。指导教师意见：指导教师签名： 年 月 日课题类型（1）A工程设计；B技术开发；C软件工程；D理论研。（2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题。（1）、（2）均要填写，如AY、DX等。毕业设计（论文）学生自查表（中期教学检查用）学生姓名 邵帅专业机械设计制造及其自动化学号12101524指导教师刘永吉职称高级工程师工作进度已完成的内容：完成了相关文件的查阅，基础知识的积累，对于总体结构设计有了充分的了解，完成了机械结构零件的绘制。待完成的内容：总体装配的绘制，毕业设计说明书的编写。已完成百分比：50%存在问题： 刚开始总体设计思路不明确，经过查阅资料，有了初步的了解。在绘制零件图的过程中，软件运用不熟练，绘制速度较慢。 指导教师签字： 年 月 日指导教师毕业设计（论文）评审表课题名称： SZ双轴惯性式振动脱水机的设计 序号评审项目指标满分评分1工作量、工作态度按期完成规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实；善于与他人合作。202调查论证根据课题任务，能独立查阅文献资料和从事其它有关调研，能较好的书写出开题报告，有收集、综合和正确利用各种信息的能力。103设计、实验方案、分析与技能综合分析科学，方案设计合理，数据采集、计算、处理正确，推导正确，计算准确，论证充分；结构合理、工艺可行；图样绘制与技术要求符合国家标准要求。404设计说明书论文质量条理清楚、文理通顺、用语符合技术规范，图表完整、正确、书写格式规范。205创新能利用最新技术手段，有重大改进或独特见解；有一定应用价值。10总分评语： 指导教师签字： 年 月 日评阅教师毕业设计（论文）评审表课题名称： SZ双轴惯性式振动脱水机的设计 序号评审项目指标满分评分1课题完成量能按期完成任务书规定的任务，课题达到教学基本要求。难易程度、工作量大小合适。202调查论证根据课题任务，能独立查阅文献资料和从事其它有关调研，能较好的书写出开题报告，有收集、综合和正确利用各种信息的能力。103设计、计算论证、推导综合分析科学，方案设计合理，数据采集、计算、处理正确，推导正确，计算准确，论证充分；结构合理、工艺可行；图样绘制与技术要求符合国家标准要求。404设计说明书条理清楚、文理通顺、用语符合技术规范，图表完整、正确、书写格式规范。205创新点能利用最新技术手段，有重大改进或独特见解；有一定应用价值。10总分评语： 评阅组负责人签字： 年 月 日毕业设计（论文）答辩申请表 申请时间：2016 年 5 月20日课题名称 SZ63T双轴惯性式振动脱水机的设计专业机械设计制造及其自动化姓名邵帅学号12101524已完成情况：绘制一张A0装配图，两张A0零件图。对论文说明书进行定稿。同意答辩 指导教师： 年 月 日 评阅教师： 年 月 日备注：毕业设计（论文）答辩评审表课题名称： SZ双轴惯性式振动脱水机的设计 序号评审项目指标满分评分1报告内容思路清新；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论有应用价值。402报告过程准备工作充分，时间符合要求。103创新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。104答辩回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题回答准确、深入。40总分评语： 对申请评优或答辩不合格的补充说明：答辩委员会（小组）负责人： 年 月 日沈阳工学院毕业设计（论文）成绩评定表论文题目 SZ63T双轴惯性式振动脱水机的设计学生姓名邵帅学号12101524指导教师姓名刘永吉职称高级工程师设计（论文）说明书页数39图纸张数3加工零件数0有、无产品模型无评分项目标准得分权重折合得分指导教师评分评阅组评分答辩组评分综合得分论文评定等级毕业设计（论文）答辩委员会意见： 机械与运载学院答辩委员会负责人： 年 月 日 沈阳工学院毕业论文（设计）答辩记录表答辩日期：2016 年 5 月 24 日 答辩地点：5309学院（或系） 机械与运载学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名 邵帅学号 12101524成绩论文（设计）题目 SZ63T双轴惯性式振动脱水机的设计指导教师刘永吉答辩纪录： （用简明语言记录答辩过程，答辩委员会提出的问题及学生回答情况）提出问题：回答摘要： 答辩组组长签名： 答辩委员会记录人（签字）：沈阳工学院毕业设计说明书摘 要此次设计的振动脱水机是利用直线脱水筛来对物料进行脱水的，主要构成部分包括箱体，底座，激振器，弹性支撑，筛网，电动机等，完成了振动脱水机的整体方案设计，并通过动力参数计算确定了零件的大小尺寸，完成了工程图的绘制，并通过三维建模软件Solidworks对机器进行建模并虚拟装配。机器采用两个反响旋转的惯性激振器作为激振源，激振力与水平方向的夹角为45，即机体的振动方向角为45，通过物料往复运动过程中与筛面的撞击完成脱水，筛箱由两部分组成，筛面上面的部分用于承载物料，下面的部分用于排水，上层已脱水物料通过出料口送出，被筛出的水分通过排水管送出。整个箱体结构由热轧钢板，角钢以及无缝钢管焊接而成，筛面在脱水过程中易出现阻塞现象，需要定期更换。底座部分用于箱体的固定，采用热轧角钢，槽钢焊接而成。弹性支撑部分的弹簧使整个系统区别于无阻尼系统，有着非常重要的作用，通过合理的计算与设计，选取合适的弹簧可以提高脱水的效率。这种振动脱水机具有性能可靠、结构简单、能耗少、噪音低、振型稳定、寿命长等优点；从使用、制造、维修等方面都体现出经济实用性。关键词：振动脱水机；惯性式激振器；直线振动筛ABSTRACTThe design of the vibration of the machine is using linear sieve dehydration to dehydrate the materials, Main components including body, base, vibrator, elastic support, screen, motor, etc.,I completed the vibration dryer overall scheme design, And through the dynamic parameters, calculate to determine the size of the parts size, completed the project figure drawing, and through the three dimensional modeling software Solidworks modeling and virtual assembly on the machine. Machine adopts two resonance rotational inertia vibrator as excitation source, Exciting force and the horizontal Angle of 45 , namely the body of the vibrating direction Angle is 45 , through the material in the process of the reciprocating motion with the impact of screen complete dehydration, screen box is composed of two parts, the screen surface parts used in bearing material, the following sections for drainage, the upper has been dehydrated material sent through the discharging port, be screen out of the water through a drain. The whole body structure by the hot rolled steel plate, Angle steel and seamless steel tube welding to form, sieving liable to occur in the dehydration process blocking phenomenon, need to be replaced regularly. Fixed base part for enclosure, usinghot rolling Angle steel,channel steelwelded together. Elastic support part of the spring different from system without damping, its a very important role for the whole system, through the reasonable calculation and design, select the appropriate spring can improve the efficiency of dehydration.This kind of vibrating dewatering machine is provided with reliable performance, simple structure, less energy consumption, low noise, stable vibration mode, the advantages of long service life; From the use, manufacture, maintenance reflects in such aspects as economic practicality.Keywords:dewatering machine；vibration inertia vibrator；linear vibrating screenIII沈阳工学院毕业设计说明书目录摘 要IABSTRACTII1课题的提出与发展11.1 课题的提出和意义11.2 筛分机械的分类与用途11.2.3 筛分机械的用途41.3 筛分技术和振动筛分机械的发展51.3.1筛分技术及其发展方向51.3.2国内外振动筛分机械的发展51.4课题研究的主要内容和理论基础及应用工具72设计方案的确定82.1工作原理及总体方案的提出82.1.1工作原理82.1.2总体方案92.2激振器的选择92.3箱体结构设计102.4电机的布置112.5传动方式132.6弹性元件的选择143动力学分析及运动学计算153.1动力学分析153.2设计原始材料173.3激振器的计算173.4电机的选择214强度校核234.1轴的强度校核234.2轴承校核304.3键的强度计算31结论33致谢34参考文献355沈阳工学院毕业设计说明书摘 要此次设计的振动脱水机是利用直线脱水筛来对物料进行脱水的，主要构成部分包括箱体，底座，激振器，弹性支撑，筛网，电动机等，完成了振动脱水机的整体方案设计，并通过动力参数计算确定了零件的大小尺寸，完成了工程图的绘制，并通过三维建模软件Solidworks对机器进行建模并虚拟装配。机器采用两个反响旋转的惯性激振器作为激振源，激振力与水平方向的夹角为45，即机体的振动方向角为45，通过物料往复运动过程中与筛面的撞击完成脱水，筛箱由两部分组成，筛面上面的部分用于承载物料，下面的部分用于排水，上层已脱水物料通过出料口送出，被筛出的水分通过排水管送出。整个箱体结构由热轧钢板，角钢以及无缝钢管焊接而成，筛面在脱水过程中易出现阻塞现象，需要定期更换。底座部分用于箱体的固定，采用热轧角钢，槽钢焊接而成。弹性支撑部分的弹簧使整个系统区别于无阻尼系统，有着非常重要的作用，通过合理的计算与设计，选取合适的弹簧可以提高脱水的效率。这种振动脱水机具有性能可靠、结构简单、能耗少、噪音低、振型稳定、寿命长等优点；从使用、制造、维修等方面都体现出经济实用性。关键词：振动脱水机；惯性式激振器；直线振动筛ABSTRACTThe design of the vibration of the machine is using linear sieve dehydration to dehydrate the materials, Main components including body, base, vibrator, elastic support, screen, motor, etc.,I completed the vibration dryer overall scheme design, And through the dynamic parameters, calculate to determine the size of the parts size, completed the project figure drawing, and through the three dimensional modeling software Solidworks modeling and virtual assembly on the machine. Machine adopts two resonance rotational inertia vibrator as excitation source, Exciting force and the horizontal Angle of 45 , namely the body of the vibrating direction Angle is 45 , through the material in the process of the reciprocating motion with the impact of screen complete dehydration, screen box is composed of two parts, the screen surface parts used in bearing material, the following sections for drainage, the upper has been dehydrated material sent through the discharging port, be screen out of the water through a drain. The whole body structure by the hot rolled steel plate, Angle steel and seamless steel tube welding to form, sieving liable to occur in the dehydration process blocking phenomenon, need to be replaced regularly. Fixed base part for enclosure, usinghot rolling Angle steel,channel steelwelded together. Elastic support part of the spring different from system without damping, its a very important role for the whole system, through the reasonable calculation and design, select the appropriate spring can improve the efficiency of dehydration.This kind of vibrating dewatering machine is provided with reliable performance, simple structure, less energy consumption, low noise, stable vibration mode, the advantages of long service life; From the use, manufacture, maintenance reflects in such aspects as economic practicality.Keywords:dewatering machine；vibration inertia vibrator；linear vibrating screenIII沈阳工学院毕业设计说明书目录摘 要IABSTRACTII1课题的提出与发展11.1 课题的提出和意义11.2 筛分机械的分类与用途11.2.3 筛分机械的用途41.3 筛分技术和振动筛分机械的发展51.3.1筛分技术及其发展方向51.3.2国内外振动筛分机械的发展51.4课题研究的主要内容和理论基础及应用工具72设计方案的确定82.1工作原理及总体方案的提出82.1.1工作原理82.1.2总体方案92.2激振器的选择92.3箱体结构设计102.4电机的布置112.5传动方式132.6弹性元件的选择143动力学分析及运动学计算153.1动力学分析153.2设计原始材料173.3激振器的计算173.4电机的选择214强度校核234.1轴的强度校核234.2轴承校核304.3键的强度计算31结论33致谢34参考文献35431课题的提出与发展1.1 课题的提出和意义1.1.1课题的提出振动是自然界和工程设计领域普遍存在的一种现象，一般情况振动是有害的，但在合理的环境下加以利用，振动可以是有益的。振动机械应用涉及选矿、沙和煤炭加工工业。此外也适用于城市污水处理、纸浆、化工和食品工业。振动机械通常由激振器、工作机体和弹性元件三部分组成。但是目前在我国各种选煤厂使用的设备中,振动筛是问题较多、维修量较大的设备之一。这些问题突出表现在筛箱断梁、裂帮 ,稀油润滑的箱式振动器漏油、齿轮打齿、轴承温升过高、噪声大等问题 ,同时伴有传动带跳带断带等故障。这类问题直接影响了振动筛的使用寿命,严重影响了生产。近年来物料脱水是很多行业重要的一个环节，大多数脱水机是利用振动筛来脱水。因此，提高振动筛的性能非常必要。脱水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济效益。通过脱水可以提高物料的质量，从而达到所需的产品，因此作为物料脱水的主要设备振动脱水机也不断发展。如提高稳定可靠性、降低消耗、降低噪音、提高振型稳定性、提高筛分效率高等方面都有了很大的提高。1.1.2课题的意义现今的振动机械中存在一些影响机械寿命且产生噪音的问题，而且煤泥的脱水是煤炭产业的重要环节。因此本课题的设计就是在现有的振动筛的基础上改造并提高设备的性能来延长机体的寿命和降低生产与维护成本。利用双电机驱动可以达到自同步振动，并简化结构，降低故障率。底座材料大多采用角钢与槽钢，容易获得且价格便宜从而降低成本。1.2 筛分机械的分类与用途1.2.1筛分机械的分类振动机械的分类方式有三种：一是按筛分原理分类；二是按工作面机构的运动形式分类；三是按激振器的类型分类。（1）筛分机械按筛分原理分类。筛分机械分为普通筛机、薄层筛机、概率筛机、厚层筛机和概率厚层筛机5种类型。（2）按筛机工作机构的运动形式分类。筛分机械分为固定筛、滚轴筛、滚筒筛、平面摇动筛、平面振动筛、空间振动筛和共振筛7种类型。（3）按激振器的类型分类。筛分机械可分为惯性式振动筛、弹性连杆式振动筛、电磁式振动筛、液压式和击打式筛分机等。1.2.2振动筛分机械的零部件振动筛分机械通常包括振动器、电动机和弹性元件这3个部分。1.激振器的类型激振器用来产生周期不断发生改变的激振力，在工作机体中产生连续不断的振动。常用的激振器包括惯性式、弹性连杆式、电磁式、液压式、气动式激振器，凸轮式激振器等。A .惯性式激振器的形式惯性式振动筛是由偏心轴、偏心轴与偏心块组合或轴上带偏心块的激振器带动的。惯性激振器有单轴式、双轴式和多轴式这三种形式，如图1.1所示。单轴式惯性激振器如图1.1a带有偏心块的轴回转时通常产生圆周方向的激振力当轴两端的偏心块具有不同的安装相位时，还会产生沿圆周方向变化的激振力偶。双轴式惯性激振器如图1.1bc所示，当两轴上偏心块和偏心距相等且双轴式惯性激振器的两轴作等速反向回转时，y-y方向的惯性力相互叠加，而x-x方向上的惯性力相互抵消，从而形成了一个直线方向上变化的激振力，是振动筛产生直线方向上的振动。当两轴的偏心块具有不同安装相位时，还会产生定向周期变化的激振力偶。a) 单轴式惯性激振器 b) 、c) 双轴式惯性激振器 d)多轴式惯性激振器图1.1 各种惯性激振器B.弹性连杆激振器的形成弹性连杆激振器分为偏心式、偏心套式和轴与套同时偏心三种。C.电磁式激振器的形成(a)电磁式激振器 (b)电动式激振器图1.2电磁激振器类型电磁式激振器的形式有电磁式和电动式两种，如图1.2图a为电磁式激振器，它是出铁心、电磁线圈、衔铁和弹簧等所组成、铁心通常与平衡质体固定在一起而衔铁则与槽体(或机体)固定在一起。图b为电动式激振器，它是由直流电激磁的磁环(或永磁环)、中心磁极和通有交流电的可动线圈组成，可动线圈与振动杆或振动机体相联接。 2.工作机体为了完成不同的工艺过程，各种振动筛的机体通常做周期性运动。振动筛的机体由筛框、筛面、筛面的固定装置等组成。A.筛框振动筛的筛框是由侧板、加强板、后挡板和横梁等构成的。侧板和横梁是筛框的主要受力构件，由于筛框是借助侧板支撑或悬挂在支撑架上的，所以侧板承受物料和筛箱的重力，并将激振力传送到筛框的各个部分。横梁承受筛板和物料的重力及其工作时的惯性力。横梁通常采用圆形钢管梁、槽钢梁、箱型梁、工字钢梁和压型梁等几种。筛箱通常采用的连接方式有焊接和铆接两种。B.筛面的种类筛面是筛机的主要工作部件。对筛面的基本要求是：有足够的强度，最大的有效面积，筛孔应不易堵塞，在物料运动时筛孔与物料的接触机会较多；也就要求筛面工作可靠，筛分效率高、处理能力大和使用寿命长。筛面的种类很多，常见的有棒条筛面、板状筛面、编制筛面、波浪筛面、条缝筛面、非金属筛面等。3.弹性元件（弹簧）在振动筛中，弹性元件按用途可以分为三类：一类是隔振弹簧，它被用作支承振动机体，按机体实现所要求的振动，并减少传给基础或结构架的动载荷；另一类是主振弹簧，它的作用是使振动机有适宜的近共振的工作点，使系统振动的动能和位能相互转化，因此也称为共振弹簧或蓄能弹簧；第三类是导向板弹簧和连杆弹簧，它的作用是将激振力传给机体，并减少启动转矩和避免传动部分受冲击载荷，使系统实现弹性振动以完成所需要的筛分分级工1.2.3 筛分机械的用途在选矿厂、选煤厂、和其他工业部门中，物料在使用或者进一步处理之前，常常需要用筛分机械分成粒度相近的几种级别。各工业部门中使用的筛分机械种类很多，如固定格筛、弧形筛、滚轴筛、滚筒筛、摇动晒、旋流筛、振动筛和共振筛等，其中以振动筛应用最为普遍。振动筛用于筛分分级以外，还用于物料的脱水，及去除物料中的水分；脱介，即在筛机中用水清洗并回收重介质；脱泥即在筛机中，用水清洗物料表面的污泥。实验室或者实验场所，时常用筛机对物料进行筛分分析。1.3 筛分技术和振动筛分机械的发展1.3.1筛分技术及其发展方向筛分工作是一个非常简单的分离作业:通过颗粒和筛孔的大小进行对比,比筛孔小的那些物质透过筛孔变成筛下物质,比筛孔大的东西留在筛子上面变成筛上物,从而达到粗细颗粒分开的目的。但是在现实工作应用中,由于要求有一定的工作余量,要使物料达到很好的按颗粒大小分离不是很容易。因为筛分的过程很复杂,现在大部分的筛分原理更加关注筛分结果而不是筛分过程的研究,对筛分过程认识不足,现在还不能达到工程实际的需要;采用传统的设计原理很难使问题得到深层次研究,需要想别的办法,引入更加新的思想和理论,才有取得突破的可能。目前,筛分领域的研究呈现出多学科相互渗透和交叉的局面,建立以试验为基础,以计算机技术为依托的综合考虑物料性质及其相互影响的物料运动模型和筛分过程数学模型,将是必然的发展趋势。1.3.2国内外振动筛分机械的发展在 16 世纪，英国首先开始了筛分机械的研究，并诞生世界第一台用于煤炭工业的固定筛。到了 18 世纪欧洲工业革命时期，筛分机械发展迅速。在 19 世纪初，一些矿山企业开始使用圆筒筛、摇动筛，有的地方出现一些简单的振动筛分机械1。近些年来，社会对能源和矿产急剧需求，从而使筛分机械迅速发展。目前，国外知名企业利用计算机辅助设计技术，先进的制造工艺，不但生产出适用于多种行业、多种规格的振动筛，而且生产出了可靠性高，性能好的大型和特大型振动筛。这些振动设备具有世界领先的技术，代表目前行业的发展趋势。国外振动机械企业注重产品的大型化、高效性、可靠性、专业性的研发方向。并根据不同的行业特点，提供不同的解决方案，提供全面系统的服务。但不得不看到是，进口设备价格较高，一般的设备价格是国产设备的 3 倍以上，在大型设备上通常是国产同等型号的 8 10 倍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55平方米，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0.10.3毫米；旋流筛使用逐渐增多；共振筛发展停滞。国内振动筛的技术发展趋势表现在：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、水分高和粘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。由于工业基础差，研究能力和制造水平落后，在近50年，我国筛分机械走过从无到有，从小到大，从落后到先进的发展过程。总体上可分为四个阶段。（1）进口设备阶段解放以前，我国在选煤、采矿行业主要依靠人力来完成相应的工作。在少数一些选煤厂和选矿厂主要采用一些固定筛和摇动筛。这些设备完全依靠进口。解放后，随着新中国经济的发展的推动，开始在相关行业推广应用筛分机械。并在大部分洗煤厂、采矿厂和采石场使用一些慢速的摇动筛和老式的振动筛，并开始使用小型的直线振动筛。（2）仿制阶段从50年代到60年代，我国开始从前苏联和波兰等欧洲一些国家进口各种筛分机械。这期间，组织全国相关单位，测绘仿制了前苏联的系列圆振动筛、系列摇动筛。波兰的WK15圆振动筛、CJM21型摇动筛和WP1、WP2型吊式直线振动筛4。研制出国产SZZ系列的自定中心筛、SZ系列的惯性筛和SSZ系列的直线筛。这些筛分机械仿制成功以后的发展初步奠定了基础，并培养了我国第一批技术人员。（3）引进提高阶段60年代初开始采用一些前苏联和波兰引进的快速的摇动筛、脱水筛和振动筛技术。从70年代到80年代，我国从美国引进RS公司的TABOR振动筛技术。从日本神户制钢所引进HLW型振动筛技术，从德国KHD公司引进USK和USL型振动筛。进入改革开放的快速发展的时期，我国筛分机的发展也进入了一个新的阶段。在吸收成功研制了YA系列圆振动筛、ZKX系列直线振动筛、ZK系列振动筛。完成振动概率筛系列、旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、重型冷热矿筛系列、驰张筛，粉料直线振动筛、琴弦筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得成功。国外振动筛产品和制造技术的引进，提高了我国筛分机械设计制造人员技术水平，使他们从中学习到先进国家设计制造振动筛的理论、方法、设计技术和制造工艺。（4）自行研制阶段我国制定了第一个煤用单、双轴振动筛系列型谱，自主进行了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。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，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，相继开发了2ZKB2163直线振动筛，YK1545和2YK2145圆振动筛、YH1836重型振动筛、FQ1224复合振动筛等4种基型新系列振动筛。又相继开发YK和ZKB自同步直线振动筛系列、香蕉筛系列、重型冷热矿筛系列、博厚筛、高频振动筛系列。这些设备成功研制，标志着我国筛分机械走上了独立发展的道路。目前，在国内振动筛研究成果有：中国矿业大学等单位为东滩煤矿，研制了据称是国内筛面宽度尺寸最大的ZDS2460型自同步等厚筛，其筛面宽度为2400mm，筛分能力为1000th。该设备筛面分为两段，筛分效率达到90%以上。鞍山重型机器股份有限公司与沈阳理工大学联合研制世界最大的大型香蕉筛，该筛面39.56m2。高5米，重40吨，最大处理能力为2500t/h，年可筛分上千万吨。产品性能、筛分面积、工作效率在世界同类产品中居于前列。该产品不但替代了进口，而且打破了国外垄断该大型设备的历史。新乡威猛集团将12台2m3m的节肢筛组合在一起，组成了目前国内面积最大的72m2节肢振动筛，用于选煤系统的分级和脱水、脱介，效果很好1.4课题研究的主要内容和理论基础及应用工具本课题研究在振动筛设计的基础上就如何实现脱水以及脱水性能对振动筛进行了一系列优化设计。如激振形式的选择、传动装置的设计、箱体结构的设计、支撑方式的设计和弹簧的选择等。在振动理论的基础上，设计出振动脱水机，再用Solidworks建立三位模型，最后用caxa绘制工程图。沈阳工学院毕业设计说明书2设计方案的确定 振动脱水机是在机体振动过程中实现脱水的，可以利用直线振动筛来实现其功能。它主要由筛箱、筛网、底座、激振器、弹性元件、电动机、联轴器等组成。2.1工作原理及总体方案的提出箱体尺寸：长1800mm宽500mm高300mm电机转数：910r/min0.75N/kw振幅：3mm生产率：6.3t/h工作频率：15Hz选取振动方向角，安装倾角，抛掷指数D=22.1.1工作原理图2.1振动脱水机工作原理图这次设计使用的是双轴式惯性振动激振器，其中两个偏心块的质量，离心力F1=F2=F，两个偏心块的回转方向相反但同步，在各个瞬时位置离心力顺着每根轴的不平衡重量所产生的惯性力，沿着x-x方向的分力是相互抵消的，而沿x-y方向的分力是相互叠加，因此就形成了一个沿着y-y方向的合力，也就是激振力，这个力使得筛箱沿y-y方向做往复直线运动。在图上的(a)和(c)的位置，离心力完全叠加使激振力最大，当达到(b)和(d)的位置时，离心力完全抵消使激振力为零。振动方向与筛面一般呈45角，因此物料在筛面上做斜抛运动，从而进行筛分，小于筛网孔大小的物料颗粒与水分透过筛网，达到脱水目的。工作过程中，物料由于激振力的作用，顺着筛面运动，通过出料口送出。安装倾角，脱水过程中的水沿相反的方向运动，顺着箱体下端排水管排出。2.1.2总体方案图2.2振动脱水机图2.2激振器的选择激振器是振动脱水筛的核心部件，工作时间长，工作频率高，振动冲击大，润滑效果差，故障多，所以需要选用合适的激振器来保证筛机稳定运行。双轴惯性式激振器采用双电机拖动，利用自同步原理替代了齿轮的强迫振动。从整体机构上来说双电机拖动需要多出一个电机但是却少使用了一套高精度齿轮，从而简化的激振器的结构根本上解决了齿轮漏油和打齿的问题，并且降低了噪音和振动筛的维护成本。激振器中采用的偏心块由两部分组成，可调式偏心块与不可调式偏心块，其结构简单、成本低、激振力可由调节偏心块的夹角来增大和减小、脂润滑不漏油、迷宫式密封摩擦阻力小且易于标准化等优点。这两个激振器由主轴、轴承、筒体、可调式偏心块与不可调式偏心块、迷宫密封端盖等组成，使用螺栓固定在箱体的侧板上。这样激振力可以直接由侧板作用在箱体上，省去了使用梁悬挂的成本。为了安全起见，还要为激振器两侧的偏心块加上桶盖。本设计采用双轴式惯性激振器可产生所需的激振力，满足要求。图2.3 激振器图2.3箱体结构设计横梁由无缝钢管组成，它是筛机的主要受力件,为彻底解决现场断梁的问题,除设计上保证安全系数外,制造中采用了特殊的加工工艺,保证焊缝焊透,焊接后去应力退火,再对焊缝进行无损探伤, 保证横梁的质量。管梁与侧板之间使用精制螺栓紧固 ,这种紧固方式不仅使被紧固件之间利用静摩擦传递振动力 ,而且利用螺杆与钢板孔的过盈配合 , 图2.4 箱体图直接传递振动力 ,联接强度高 ,使用防松螺母 ,联接可靠不松动 ,将筛箱联接成一个刚性箱体结构。2.4电机的布置为了降低对横梁的强度要求和便于维护和检修，所以本设计采用电机布置在两侧的方案，而电机的具体位置则有侧板及底座等因素决定。为了满足不同的工艺要求，振动机械常常需要两台或多台电动机同时工作，要求它们具有相同的速度和相位。早期实现同步的方式是采用刚性传动(如齿轮传动)，或采用柔性传动(如带式传动)。自20世纪60年代以来，由于发现在振动机械中可以利用振动的固有特性，在两个由两台电动机分别驱动的偏心转子间实现振动同步，或称自同步，而实现振动同步的该种机械则称为自同步振动机，由于采用了自同步原理使得它们的构造大为简化。这种原理在以后振动机械的设计、制造和使用过程中，大量采用，从而使振动机械进入了振动同步的新时代。振动机械实现振动同步必须满足一定的条件，因此研究振动机器的同步理论，以保证机器在最佳或较优状态下工作十分必要。图2.5 底座图由两台感应电动机分别驱动的自同步振动机，这种驱动方式具有下列优点： a)利用自同步原理代替了强制同步式振动机中的齿轮传动，使传动部的结构相当简单。 b)由于取消了齿轮传动，使机器的润滑、维护和检修等经常性的工作大为简化。 c)可以减小起动、停车通过共振区时的垂直方向和水平方向的共振振幅，但在一些自同步振动机中，通过共振区时的摇摆振动的振幅有时会显著增大，这是该种振动机的不足。 d)双机驱动自同步振动机虽然增加了一个电动机，但目前工业中应用的自同步振动机不少采用激振电动机直接驱动，使它的结构相当简单。 e) 自同步振动机激振器两根主轴，可在较大的距离条件下进行安装。f)该种振动机便于实现通用化、系列化和标准化。2.5传动方式振动筛每串激振器之间采用传动轴联接 ,能够自动补偿角度和长度的误差 ,降低了激振器对安装精度的要求 ,有利于激振器的稳定运行。图2.6主轴振动筛电机和激振器之间采用轮胎式挠性联轴器传动 ,这种联轴器由半联轴节、挠性片、压环等组成 ,挠性片由夹布橡胶输送带剪成。由于挠性片具有弹性 ,切向刚度远大于径向刚度和轴向刚度 ,能够承受较大的扭矩而不能承受径向力、轴向力和弯矩作用 ,因而恰好适合振动筛工作的要求 ,与三角带相比 ,既能传递较大功率 ,又最大程度地减少了振动对电机的影响 ,成本极低 ,易于更换。在物料突然增加时 ,不会失步 ,易于实现自同步运转。图2.7轮胎式联轴器1、4.半联轴器 2.压板 3.强力型胶带 5.螺栓2.6弹性元件的选择弹性元件采用金属螺旋弹簧。它的优点是：制造比较方便；内摩擦小；在正确设计与正确制造的情况下，具有较长的寿命。图2.8 弹簧图3动力学分析及运动学计算3.1动力学分析双轴惯性振动器两回转轴上的偏心块产生的合成惯性力为：(3.1)式中：偏心块的质量，kg；偏心块质心到回转轴线的距离，m；偏心块回转角速度，。如果考虑弹簧对振动筛的影响，可按图建立振动机沿x方向，y方向的运动微分方程：图3.1双轴惯性振动机受力图 (3.2) (3.3)其中：式中：箱体的计算质量；箱体的实际质量；物料质量；物料结合系数，一般取；合成惯性力作用线与水平面的夹角；隔振弹簧在y方向的合成刚度，；等效阻尼系数。方程有以下形式的特解： (3.4) (3.5)式中：、x方向与y方向振幅；、x方向与y方向的激振力对位移的相位差角。代入可求出振动机x方向与y方向的振幅、及相位差角、为： (3.6) (3.7) (3.8) (3.9)由于x方向与y方向的弹簧刚度不同，所以合成振动方向与激振力作用方向并不一致，其合成振幅和实际振动方向角可按下式计算：由于该类振动机械在远超共振状态下工作，即，可近似取，所以振幅和实际振动方向角为：(3.10)(3.11)3.2设计原始材料长1800mm宽500mm箱体高300mm电机转数：910r/min0.75N/kw振幅：3mm生产率：6.3t/h工作频率：15Hz3.3激振器的计算(1)选取振动系统的频率比，计算隔振弹簧刚度选取振动系统的频率比：振动机的频率为：=隔振弹簧刚度为：(3.14)N/m取N/m该机采用四个弹簧，每个弹簧的刚度为：N/m(2)振动质体的计算质量（参振质量）有公式，可求参振质量。式中：振动脱水机总质量，kg；物料结合系数；物料质量，kg。产量Q=6.3t/h；物料运行速度m/s；脱水机有效长度：L=1774mm；则物料质量： (3.15)kg取物料结合系数，则求得计算质量为： (3.16)kg(3)振动系统的等效阻尼、阻尼系数： (3.17)(4)所需要的激振力幅值及偏心块质量矩： (3.18)式中：偏心块质量；偏心块回转半径；振动频率。折算到振动方向上的弹簧刚度：=100000N/m (3.19)相位差角： (3.20)激振力幅值： (3.21)N每台电机的激振力为：N偏心块的质量矩为：=1.06kgm每个偏心块的质量矩为kgm(5)偏心块的设计图3.2偏心块图由公式，得mmmmmmmmmmmmmmmmmm又由(3.22)得：kgmm则：kg即偏心块的质量为：kg则：mm取mm式中：偏心块的厚度3.4电机的选择所需功率：若，则振动阻尼所耗功率为： (3.23)kw轴承摩擦所耗功率为：(3.24)式中：轴颈直径，m；轴与轴承间的摩擦系数，取0.007；偏心矩，m。kw总功率：kw选取：两台Y90S6型电动机，其额定功率0.75kw，转速为910r/min4强度校核4.1轴的强度校核高速输入轴的直径可按与其相联的电动机轴的直径D估算，d=(0.81.2)D；由D=24 mm，取d=24mm。图4.1 主轴图图4.2 轴的受力图1. 转矩的计算轴主要承受转矩 (4.1)N.mm式中：T轴传递的转矩，N.mm；P轴传递的功率，kw；N轴的转速，r/min 。图4.3 轴的转矩图2. 绘制轴的受力简图，求支座反力由系统的结构，可得N (4.2)则 N3. 作弯矩图a. AB段弯矩为b. BC段弯矩为 N.mm（104）c. CD段弯矩为图中，图4.4 轴的弯矩图4. 作计算弯矩图A点 N.mm根据转矩所产生的应力的性质而定的应力校正系数；对不变化的转矩取0.3。B点弯矩为： (4.3) N.mmC点弯矩为：= N.mmD点弯矩为：= N.mm合成弯矩图图4.5 轴的合成弯矩图5. 校核轴的强度轴材料为40Cr调质处理，其N/mm N/mm由于E点轴径最小、G点弯矩最大所以这两点所在剖面为危险断面 E点弯矩为 N.mm则E点轴径为：=22.38 mm (4.4)键槽影响，有一个键槽，轴径加大5%，mm该值小于原设计该点处轴径40mm，安全。G点弯矩为 N.mm则该点轴径为mm (4.5)该值小于原设计该点处轴径60 mm，安全。6. 精确校核轴的疲劳强度图中危险剖面剖面与剖面受力情况相同，因此只校核剖面(1)，剖面的疲劳强度剖面因过度圆角引起的应力集中系数查机械设计附表11得：，剖面因过度圆角引起的应力集中系数查机械设计附表12得： (4.6) (4.7)，可见剖面所受的合成弯矩和应力集中系数比剖面大，所以校核剖面。剖面承受的弯矩和转矩分别为 N.mmT=7870.8 N.mm剖面产生的正应力及其应力幅、平均应力为 N/mm (4.8) N/mm剖面产生的扭剪应力及其应力幅、平均应力为 N/mm (4.9) N/mm40Cr机械性能查机械设计8-1表得： N/mm， N/mm；绝对尺寸影响系数由机械设计附表1-4查得：，；表面质量系数由机械设计附表1-5查得：，；查机械设计表1-5得：，则剖面的安全系数为：=9.82 (4.10) (4.11)取=1.51.8，所以剖面安全。b. 校核剖面的疲劳强度 剖面因过度圆角引起的应力集中系数查机械设计附表1-2得：，剖面承受的弯矩和转矩分别为：N.mmT=7870.8 N.mm剖面产生的正应力及其应力幅、平均应力为 N/mm N/mm剖面产生的扭剪应力及其应力幅、平均应力为 N/mm N/mm绝对尺寸影响系数由机械设计附表1-4查得：，；表面质量系数由机械设计附表1-5查得：，
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