火柴梗清选振动筛机械毕业设计

湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计作者签名：年 月 日目 录摘 要.1关键词.11 前言.21.1 引言21.2 相关领域国内技术现状:22 振动筛的功能及其分析.43 设计说明及计算.53.1 电机的选择53.1.1 电机的类型及结构形式53.1.2 选择机的容量及其转速53.2 电机到主轴V带的设计53.2.1 确定计算功率P53.2.2 选择带型53.2.3 确定带轮的基准直径d和d53.2.4 确定中心距a和带的基准长度L63.2.5 验算主动轮上的包角63.2.6 确定带的根数z63.2.7 确定带的预紧力F73.2.8 计算带传动作用在轴上的力F73.2.9 V带轮设计83.3 主轴到减速器V带的设计83.3.1 确定计算功率P83.3.2 选择带型93.3.3 确定带轮的基准直径d和d93.3.4 确定中心距a和带的基准长度L93.3.5 验算主动轮上的包角103.3.6 确定带的根数z103.3.7 确定带的预紧力F103.3.8 计算带传动作用在轴上的力F103.4 主轴的设计及计算113.4.1 求出主轴上的功率P和转矩T113.4.2 带轮作用在轴上的力113.4.3 初步确定轴的最小直径113.4.4 轴的结构设计113.4.5 确定轴上的载荷123.4.6 按弯矩合成应力校核轴的强度123.5 偏心轮的设计133.5.1 距离的调节133.5.2 尺寸设计.133.6 减速器的选择143.7 滚子链传动的设计及计算143.7.1 选择链轮齿数Z，Z143.7.2 计算功率P143.7.3 确定链条链节数L143.7.4 确定链条的节距p143.7.5 确定链长L及中心距a143.7.6 验算带速153.7.7 作用在轴上的压轴力153.7.8 链轮尺寸设计153.8 减速器到传动轴滚子链传动的设计及计算163.8.1 选择链轮齿数Z，Z163.8.2 计算功率P163.8.3 确定链条链节数L163.8.4 确定链条的节距p163.8.5 确定链长L及中心距a163.8.6 验算带速173.8.7 作用在轴上的压轴力173.9 滚子链轮轴的设计及计算173.9.1 求出主轴上的功率P和转矩T173.9.2 带轮作用在轴上的力173.9.3 初步确定轴的最小直径173.9.4 轴的结构设计173.9.5 确定轴上的载荷183.9.6 按弯矩合成应力校核轴的强度183.10 拍梗部分设计193.11 选料斗的设计203.12 振板的设计213.13 扫屑刷224 结论.22参考文献.22致谢.24振动筛的设计学 生：唐 平指导老师：吴明亮(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128)摘 要：随着社会的发展和科技的进步，传统的手工选料已经不能满足现代生产的需要了，为了提高生产效率我们要使用筛选设备。筛选设备是利用配备一定规格筛孔的筛面，借助一定的运动形式，按物料粒度大小进行分选的设备。目前，市场上的筛选设备种类很多，在工艺设计和工艺改造时正确选用筛选设备，是确保生产效率的关键。本设计利用偏心轮使安装在链条上的选料斗做往复振动，同时随链条移动。关键词：筛选;振动;选料斗;偏心轮Vibrating Screen DesignStudent:Tang PingTutor:Wu Mingliang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：With the development of society and the advancement of technology, the traditional manual election materials can no longer meet the needs of modern production. To enhance efficiency we have to use screening equipment. Screening equipment is used with the screen surface of certain specifications sieve, with the help of some form of movement by the particle size of materials for sorting equipment. Currently, in the market there are many different types of screening equipment. The process design and process of upgrading the correct choice of screening equipment can ensure the production efficiency. The design made use of hopper election for the installed chain election hopper to reciprocate vibration with the mobile chain .Key word:.reening;vibration;hopper election;eccentric 1 前言1.1 引言随着社会的发展和科技的进步，人们在精神领域的追求不断的提高，同时人们对物质方面的追求也在不断的提高。各种产品是日新月异，社会在发展；传统的手工选料已经不能满足现代生产的需要了。那么我们将面对着什么样的一个难题呢？我门将面对的是如何去解决这个问题，既然传统的手工选料不能适应现代的生产的需要，我们就从现代的、高科技的、高效率的具有自动化的机械方面去发展。 这样一来不但可以提高生产效率，同时还可以解放生产力。近年来，我国的机械行业有了长足的发展，生产方式已从手工，半手工，半机械化逐步过度到机械化，甚至很多行业都实现了自动化。机械行业的发展和进步是社会发展到一定阶段的产物，它将会代替人们的劳动。同时，随着现代工业的高度发展，金属材料的种类和数量也日益扩大，为我们的设计提供了物质基础，尤其是各种材料的机械性能都有明显的不同，以至各个机械的构件都能在预计设计的工况下完成它们的任务。这样一来，我们的生产效率就大大的提高了。“好的放入筐子里，不好的单独挑出来”。物料的筛选是一项相当费力的工作，在当今的要求下不可能手工的一件一件的筛选，因此就需要相应的筛选设备满足要求。筛选设备是利用配备一定规格筛孔的筛面，借助一定的运动形式，按物料粒度大小进行分选的设备。可完成预定的要求，提高生产效率。筛选设备是利用配备一定规格筛孔的筛面，借助一定的运动形式，按物料粒度大小进行分选的设备。目前，市场上的筛选设备种类很多，在工艺设计和工艺改造时正确选用筛选设备，是确保生产效率的关键。1.2 相关领域国内技术现状:QS-160BS 气流筛摈弃了传统的重力势能作业原理，开辟了载流体动能做功的筛理新途径，它是在密闭状态下利用高速气流做载体，使充分扩散的粉料微粒以足够大的动能向筛网喷射，达到快速分级之目的。微细粉物料经进料斗流入进料斗口，立即扩散并与空气混合成雾状，经风轮的作用，呈旋风状喷射过网，在引风机的作用下，气体与细粉全部进入沉降室，成品细粉沉降后由下部排出，带有少量粉尘的气体进入除尘布袋，经净化后排出袋外。颗粒直径大于网孔的物料不能过网，落入筛盘内由排渣口排出机外。图1 QS-160BS 气流筛Fig1 QS-160BS Airflow sieve高浓压力筛是一种先进的纸浆精选设备，既可用于制浆系统，对各种纸浆进行低、高浓筛选，也可用于纸机前的浆料精选。它利用筛鼓内外的压力差和旋翼头部的正压力作为筛选动力，利用旋翼高速回转所产生的压力脉冲起自清洗作用，未经筛选的浆料从进浆口沿切线方向连续进入筛鼓，合格纤维通过筛孔流向筛鼓外，经良浆管排出，留在筛鼓内的渣浆在浆流和旋翼下的推动下经底部的排渣管排出，图2 高浓压力筛Fig2 High concentrated pressure screen这些筛选设备性能很好，已投入生产，但造价很高，不适合小型企业使用。现需要一款结构简单，价格低廉的筛选设备。2 振动筛的功能及其分析m1、该设备把被选物料中的宽片（3.2mm）筛选出来，达到合格品与废品（宽片）分离，分别送出。2、振动筛分两个运动，一个是选料斗的循环运动，另一个是振板往复振动，从而带动选料斗往复振动。图3 传动系统示意图1电机 2、3V带 4减速器 5主轴 6链条 7链轮8拉杆 9振板 10拍梗 11扫梗 12链条 13选料斗选料斗运动：功率从电机1产生，由V带2传到主轴5，再由V带3传到减速器4，经过减速器4减速后，再由滚子链6传动，带动滚子链7运动，安装在链条7上的选料斗循环运动。振动板振动：功率从电机1产生，由V带2传到主轴5，主轴5两端有偏心轮，偏心轮带动拉杆往复运动，从而使振板9往复振动。拍梗机构：为了把卡在选料斗筛孔中的物料拍出，防止筛孔堵住影响筛选。扫梗机构：扫屑刷把各种情况进入到选料斗背面的料扫除，防止机器卡住。扫屑刷要及时更换防止因扫屑刷损坏造成机械故障。3 设计说明及计算3.1 电机的选择3.1.1 电机的类型及结构形式电动机类型和结构要根据电源（交流或直流）、工作条件（温度、环境、空间尺寸等）和载荷特点（性质、大小、启动性能和过载情况）来选择。没有特殊要求时均应选用交流电动机，其中以三相鼠笼式异步电动机用的最多。Y系列电动机为我国推广采用的新设计产品，适用与不易燃、不易爆、无腐蚀气体的场合，以及要求具有较好启动性能的机械。3.1.2 选择机的容量及其转速参考同类机械产品，选取电动机转速910r/min，功率1.1KW,查手册确定电动机型号为Y90L-63.2 电机到主轴V带的设计3.2.1 确定计算功率P计算功率P是根据传递的功率P，并考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响而确定的。即P=KPP计算功率，单位为kW；P传递的额定功率，单位为kW；K工作情况系数，见机械设计表8-6。P=KP=1.41.1=1.54kW3.2.2 选择带型根据计算功率P和小带轮的转速n（小带轮的转速既电机的输出转速）由机械设计表8-8选定Z带。3.2.3 确定带轮的基准直径d和d （1）初定小带轮的基准直径d 参考机械设计表8-3选取d d，为提高V带寿命d宜选取较大的直径，故选为100mm。（2）验算带速度v 根据机械设计式（8-13）v=计算带速。v=4.76m/s5m/sV太小，所选的d太小，这将使所需的有效拉应力F过大，即所需的带的根数Z过多，于是带轮的宽度、轴径及轴承的尺寸都随之增大。故Z带不能满足要求，重新选择带。选择直径略大于Z带的A带，直径选为130mm。验算带速度vv=6.19 m/s5 m/s（3）计算从动轮的基准直径d d=i d= d=130325mm，查表8-7圆整为360.5mm3.2.4 确定中心距a和带的基准长度L根据传动的结构需要初定中心距a，取 0.7（d+ d） a1203.2.6 确定带的根数zz=式中：K考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数，查机械设计表8-8；K考虑带的长度不同时的影响系数，简称长度系数，查机械设计表8-2；P单根V带的基本额定功率，查机械设计表8-5a；计入传动比的影响时，单根V带额定功率的增量，查机械设计表8-5b；查表得K=0.95，K=0.99，P=1.40，=0.11，故Z=1.08取Z=2。3.2.7 确定带的预紧力F单根V带所需预紧力为F=500（）+qv=500（）+0.1103.13N3.2.8 计算带传动作用在轴上的力F为了设计安装带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在轴上的力F。如果不考虑带的两边的拉力差，则压轴力可以近似地按带的两边的预紧力F的合力来计算。F=2z Fcos（）=2z Fsin=22103.13sin406.86N图4 受力分析Fig4 Stress analysis3.2.9 V带轮设计图5 V带轮Fig5. V belt wheel根据相应经验公式得出尺寸：大带轮：B=35mm，f=10mm，e=15mm，=11mm，=3mm，=242mm，=236mm，c=6mm，=15mm，=170mm，=200mm，=140mm，d=70mm；小带轮：B=35mm，f=10mm，e=15mm，=11mm，=3mm，=98mm，=95mm，c=6mm， =80mm，=55mm，d=28mm；3.3 主轴到减速器V带的设计3.3.1 确定计算功率P计算功率P是根据传递的功率P，并考虑到载荷性质和每天运转时间长短等因素的影响而确定的，即P=KPP计算功率，单位为kW；P传递的额定功率，单位为kW；K工作情况系数，见机械设计表8-6。功率由电机到主轴经过一次V带传动，有功率损失，查机械设计表1-7（机械设计课程设计手册）=0.96，则 P=KP=1.41.10.96=1.4784kW3.3.2 选择带型根据计算功率P和小带轮的转速n（小带轮的转速既电机的输出转速）由机械设计图8-8选定A带。3.3.3 确定带轮的基准直径d和d（1）初定小带轮的基准直径d 参考机械设计表8-3选取d d，为提高V带寿命d宜选取较大的直径，故选为80.5mm。（2）验算带速度v 根据机械设计式（8-13）v=计算带速。v=1.533/s5m/sV太小，所选的d太小，这将使所需的有效拉应力F过大，即所需的带的根数Z过多，于是带轮的宽度、轴径及轴承的尺寸都随之增大。故A带不能满足要求，重新选择带。选择直径略大于A带的C带，直径选为274.6mm。验算带速度vv=5.23 m/s5 m/s（3）计算从动轮的基准直径d d=i d=274.6mm，3.3.4 确定中心距a和带的基准长度L根据传动的结构需要初定中心距a，取 0.7（d+ d） a1203.3.6 确定带的根数z z= 式中：K考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数，查机械设计表8-8； K考虑带的长度不同时的影响系数，简称长度系数，查机械设计表8-2； P单根V带的基本额定功率，查机械设计表8-5a； 计入传动比的影响时，单根V带额定功率的增量，查机械设计表8-5b；查表得K=0.95，K=0.84，P=1.40，=0.11，故Z=0.41取Z=1。3.3.7 确定带的预紧力F单根V带所需预紧力为F=500（）+qv=500（）+0.3229.26N3.3.8 计算带传动作用在轴上的力F为了设计安装带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在轴上的力F。如果不考虑带的两边的拉力差，则压轴力可以近似地按带的两边的预紧力F的合力来计算。F=2z Fcos（）=2z Fsin=21229.26sin458.52N根据相应经验公式得出尺寸：大带轮：B=34mm，f=17mm，e=25mm，=19mm，=5mm，=250mm，=240mm，c=8mm，=15mm，=130mm，=190mm，=140mm，d=70mm；小带轮： B=34mm，f=17mm，e=25mm，=19mm，=5mm，=135mm，=125mm，c=8mm， =105mm，=75mm，d=37.8mm；3.4 主轴的设计及计算3.4.1 求出主轴上的功率P和转矩T功率从电机到主轴经过带传动，传递效率=0.96 P=P=1.540.96=1.4784kW T=9550000=955000038788Nmm3.4.2 带轮作用在轴上的力F=406.86N，F=458.52N3.4.3 初步确定轴的最小直径先按机械设计式（15-2）初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理，根据机械设计表15-3，取A=112，于是得d= A=112=17.87mm3.4.4 轴的结构设计（1） 拟定装配方案 如图6图6 轴Fig6 Shaft（2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）轴的外部还要接偏心轮机构来带动振板振动，受力不是很大，可以不计端部的力，d=62mm，L=100mm。2） 初步选择滚动轴承 因轴承主要受径向载荷，轴向载荷很小，因此选用深沟球轴承，参照工作要求并根据d=62mm 选轴承6013，其尺寸为6510018，则d=65mm，L=46mm。3） 取安装带轮处的轴段c-d的直径d=70mm，带轮的左端与左轴承之间采用套筒定位，已知带轮宽为34mm，为了使套筒端面可靠的压紧带轮，此轴段应略短于轮宽，故取L=30mm，带轮的右端采用轴肩定位，轴肩的高度h0.07d；取h=1mm，则轴环出的直径d=82mm，轴环处的宽度b1.4h，取L=12mm，同样道理，d=70mm，L=82mm，d=70mm，L=31mm，d=65，L=46mm，d=62mm，L=100mm至此，已初步确定了轴的各直径和长度。4） 轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位均采用平键联接。按d查机械手册得平键截面 bh=2012（GB/T1095-1979），键槽用键槽铣刀加工，长为25mm（标准键长见GB/T1096-1979），同时为了保证带轮与轴配合有良好的对中性，故选带轮与轴的配合为H7/h6；同样另一端轴与带轮联接选平键201225，配合为H7/h6；滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（3） 确定轴上圆角为245，各轴肩处的圆角半径见图6。3.4.5 确定轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算图，再确定轴承支点的位置时，从手册中查取a值，对于6013深沟球轴承，a=9mm，因此，作为简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出来截面C，D是危险截面。支反力R 410N 456N弯矩M 22950Nmm 24852 Nmm 扭矩T 38788 Nmm 3.4.6 按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即该轴的截面C）的强度；根据机械设计式（15-5）及上述数据，并取=0.6，轴的计算应力=MPa0.99MPa前面已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表15-1查得=60MPa，因此0.07d；取h=10mm，则轴环出的直径d=140mm，轴环处的宽度b1.4h，取L=22mm，同样道理，d=137mm，L=70mm，d=130mm，L=70mm，d=125mm，L=64mm，至此，已初步确定了轴的各直径和长度。4） 轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位均采用平键联接。按d查机械手册得平键截面 bh=2816（GB/T1095-1979），键槽用键槽铣刀加工，长为56mm（标准键长见GB/T1096-1979），同时为了保证带轮与轴配合有良好的对中性，故选带轮与轴的配合为H7/h6；同样另一端轴与带轮联接选平键281656，配合为H7/h6；滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（3） 确定轴上圆角为245，各轴肩处的圆角半径见图。3.9.5 确定轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算图，再确定轴承支点的位置时，从手册中查取a值，对于6020深沟球轴承，a=9mm，因此，作为简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出来截面C是危险截面。支反力R 50859N 20728N弯矩M 1205250Nmm 474820 Nmm 扭矩T 171585 Nmm 3.9.6 按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即该轴的截面C）的强度；根据机械设计式（15-5）及上述数据，并取=0.6，轴的计算应力=MPa58.3MPa前面已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表得=60MPa，因此故安全。3.10 拍梗部分设计选取偏心轮的材料为45钢，调质处理。安装轴的孔径为d=130mm,又考虑到轴上键定位键的尺寸，选取偏心轮右侧外径为，因为左侧需要定位轴承，所以选取偏心轮左侧外径。根据偏心轮的右侧外径，查机械手册，选取轴承为深沟球轴承6020，轴承的宽度26mm。轴承外安装套筒，因为要对轴承定位，所以套筒与轴承的端面要有一定间隙，选取轴承左端面的间隙，轴承右端面的间隙，同时选取左端套筒厚度为5mm，右端套筒厚度为10mm，上端套筒厚度为15mm。则得到安装后的总直径为D=190mm，总宽度 B=56mm。套筒采用组合形式，两边用螺栓锁紧，如图11右图所示。又因为套筒右侧要联接连杆带动筛板振动，所以套筒右侧要有一部分凹槽，把连杆与套筒用螺栓图10 受力分析Fig10 Stress analysis锁在一起。螺栓选用普通的六角头螺栓即可，左端两个，右端四个，均匀分布。套筒与轴的径向定位用紧定螺钉安装在轴承右端面与套筒之间的偏心轮上，螺钉的尖端顶在轴上，起到固定作用。如图11图11 套筒Fig11 Sleeve3.11 选料斗的设计选料用尼龙1010注塑成，可分段注成后焊接，也可一次成型。尼龙1010比金属密度小，可大大减小震动力。选料斗是由若干选料单元组成的，设计好选料单元后在计算所需要的个数及排列。选料单元要有利于物料的下落，故其上面为正方形，下面为圆形，可利用过渡使物料直立于料斗中，便于筛选。合格物料的尺寸是mm，当其平放时中心19mm处，则选料单元略大于这个尺寸，由于重力作用就可以使其落入选料单元中。正方形的尺寸是mm，圆的直径为21.5mm。底面有5个孔，孔的直径为3.2mm，中间的孔过圆心，选料斗单元的厚度为1.5mm。选料斗单元的每列2个，则选料斗的宽为：b=49mm单位时间生产的体积：V=1.510m/h4166.7mm/s单位时间生产面积：S=109.65mm/s保守估计每次筛选单元中有一个空工作，每秒有一个选料斗工作，孔的面积：=3.141.68mm则选料单元的个数为：n=14为了防止发生意外，及计算中的误差，导致不能满足要求，故多选几个选料单元，选用24个选料单元。则每排有12个选料单元，L=1221.5+1221.5=294mm本设备链传动的水平方向上的单方向链长665mm，上下相加是1330mm，链轮直径205mm，取每两个选料斗的距离是6mm，则该链条上可放的的选料斗数为1330/（49+6）+205/（49+6）35.8 取35个。故可安装35个选料斗，水平方向可安装12个，考虑链轮和机架的影响，选振动区有8个选料斗，故振板长（49+6）8=440mm选料斗壁要略高于物料，防止振动时物料振出，内部可以底于物料高，但要高于其直立是几何中心，这样有利于物料进入选料单元，还可以防止振动时物料跳到其他选料单元中。取内挡板高25mm，外挡板高45mm。还要在料斗的右边做延长部分，防止物料从选料斗与选料斗间隙中掉入传动部分，使机械出现故障。为了使选料斗可以和链轮连接，选料斗要做出连接部分来保证完成振动，槽连接链轮，轴向固定，可以径向移动，可以完成振动的动作。3.12 振板的设计图12是振板图，图的左端是过渡圆弧，便于选料斗上的卡槽进入振板随之振动，过渡圆弧同时也能减少卡槽进入振板的冲击。图12 振板Fig12 Vibration plate3.13 扫屑刷扫屑刷为把各种情况进入到选料斗背面的料扫除，防止机器卡住。扫屑刷要及时更换防止因扫屑刷损坏造成机械故障。扫屑刷要长于选料斗，但要小于机架。其长为320mm，宽为30mm，这样可以有足够多的刷毛刷掉掉到选料斗背面的物料。4 结论本次为期半年的设计中，我们的主要任务是振动筛的设计。在吴明亮老师的带领下，我圆满的完成了任务，而且还学到了很多额外的知识。在专业上，我认识了很多的新机构，复习了很多计算说明的步骤和方法。在设计过程中，我掌握了振动机构的工作原理及其运动规律，更重要的是学习了用现有的机构去实现一种功能的方法。在业余上，我懂得了怎样对知识进行创新、开拓。也使我们认识到了做事要以严谨、认真的态度去对待。同时，在前期的调研中，我们遇到了很多的难题。通过这些前期的调研工作，使我们也学会了怎样更好的与人沟通。通过本课题的锻炼，主要达到以下