冷矿振动筛结构设计

冷矿振动筛结构设计摘 要振动筛是矿山用的最多的设备之一，主要用于矿石的准备筛分以及最终筛分用的，同时振动筛又是维修量比较大的大型设备。随着振动筛设计的逐渐完善，自同步型直线振动筛能够很好的解决这一问题。本文主要介绍振动筛在选煤厂中意义、振动筛的发展现状以及振动筛的发展方向，描述了本次设计型自同步型直线振动筛设计的计算方法依据和步骤。文中包含了振动筛的分类与特点和设计方案的确定；对物料的运动分析，对振动筛的动力学分析以及振动筛动力学参数的计算，合理设计振动筛的结构、尺寸；进行了激振力的计算，激振器偏心轴、偏心轮的设计和计算；振动筛功率的计算，激振电机的选择、校核；对振动筛的主要零部件的设计和计算，鞍形联轴器的设计和校核，弹簧的设计计算，轴的强度计算和校核，轴承的选择、计算以及使用寿命的校核；然后进行振动筛的三维建模，设备维修、安装、润滑及密封的设计。关键词：振动筛；自同步型；激振器；联轴器；激振电机哈尔滨工程大学本科毕业论文ABSTRACTVibration sieve is one of the most widely used devices in Mine. Mainly used in ore preparation and the final screening with screening, But the vibrating screen is larger than the maintenance of equipment. With the gradual improvement of the design ，self-synchronous linear vibrating screen could well solve this problem. This article mainly introduced that vibration sieve in Coal Preparation Plant significance as well as vibration sieve development present situation, described this time has designed self-synchronous linear vibrating screen design computational method basis and the step, as well as the main vibration sieve parts choice and the comparison, and showed this design characteristic. Including the classification and characteristics of vibrating screen and determination of design; on the movement of materials analysis, Dynamic analysis of vibration sieve and kinetic parameters calculated, rational design of the structure vibrating screen size; conducted excitation force calculation, the exciter eccentric shaft, eccentric design and calculation; shaker power calculation, excitation motor selection, check; main components of the vibrating screen design and calculation, saddle-shaped coupling design and verification, spring design calculations, shaft strength calculation and checking, bearing selection, calculation and check of life; followed by three-dimensional modeling of the vibrating screen, equipment maintenance, installation, lubrication and seal design .Keywords: vibration sieve; self-synchronous; the exciter; shaped coupling; excitation motor哈尔滨工程大学本科毕业论文II目 录摘 要 .IABSTRACT .II第 1 章 绪论.11.1 筛分机械研究的背景及意义.11.2 振动筛国内外发展现状.11.2.1 国外研究现状.11.2.2 国内研究现状.21.2.3 振动筛的发展趋势.31.3 冷矿振动筛的研究内容.4第 2 章 冷矿振动筛总体方案 .52.1 自同步直线型振动筛的主要技术指标.52.2 冷矿动筛的工作原理.52.3 冷矿振动筛方案选择.62.3.1 振动筛的设计方案.62.3.2 冷矿振动筛方案选择.82.4 本章小结.8第 3 章 冷矿振动筛结构设计 .93.1 冷矿振动筛的激振器设计.93.1.1 冷矿振动筛筛箱设计.113.2.1 筛板.113.2.2 筛壁和加强板.113.2.3 横梁.123.3 减振器.133.4 冷矿振动筛三维设计.133.4.1 三维软件简介.133.5 本章小结.13第 4 章 冷矿振动筛动力学分析 .144.1 冷矿振动筛动力学理论.14冷矿振动筛结构设计III4.2 激振器动力学分析.174.2.1 参振质量的计算.174.2.2 冷矿振动筛的振动频率.184.2.3 振动筛上物料的运动速度.194.2.4 冷矿振动筛的生产能力.194.2.5 激振力的计算.204.2.6 偏心轴上激振力.204.2.7 偏心块的激振力.214.3 减振器的计算.214.3.1 振动筛等效阻尼及相位差角.214.3.2 一级减振计算.214.3.3 二级减振计算.224.3.4 减振器弹簧的选择.234.4 冷矿振动筛功率的计算.244.4.1 阻尼消耗功率.244.4.2 轴承所需功率.244.5 本章小结.25第 5 章 主要零部件的校核.265.1 激振器轴的校核.265.2 激振电机的校核.285.3 轴承的校核.285.4 本章小结.29结 论.30参考文献.31攻读学士学位期间发表的论文和取得的科研成果.33致 谢.34第 1 章 绪论1第 1 章 绪论1.1 筛分机械研究的背景及意义当今我国进入发展的快车道，重工业的迅速发展对钢铁需要也与日俱增，而钢铁又需要大量的矿石做基础。因此，作为矿山中的重要设备的冷矿共振筛需要高效率、低能耗、低成本。本设计的目的是设计出一款高效率、低能耗、低成本、结构简单、方便维修的冷矿共振筛，提高现有的冷矿振动筛调整灵活性并且降低激振器成本，提高筛分效率高。筛分的原理是将物料分层和细粒透筛。物料分层是指筛面上的物料层处于松散状态。形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔。物料分层利用物料和筛面间存在相对运动使物料和筛面之间具有适当的相对运动，使筛面上的物料层处于松散状态，即按颗料大小分层，形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列。细粒透筛：细粒透筛位于下层的细粒到达筛面并透过筛孔,使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，以利于细粒透过筛孔。物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是分离的目的。进行振动筛设计的意义就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；设计时按照设计要求，使用情况，工作环境等因素来进行设计；设计的结构要合理，工作情况要可靠。1.2 振动筛国内外发展现状由于振动筛在冶炼行业和固体筛分行业中的作用越来越重要，国内外对振动筛的更新换代变得越来越重视，并不断的推出新的筛分机械，以适应发展的需要。1.2.1 国外研究现状德国申克公司(SCHENCK)制造了处理能力达 1200t/h，烧结矿温度高达 1000的热矿振动筛，其宽度为 4m，长度为 7.3m，重量达 50t。更换一台筛子只需 4min。申克公司制的脱水筛的宽度达 4.5m。日本和美国的大型圆振动筛，采用双偏轴激振，用同步皮带传动，应用情况比较好。近几年美国举行的矿山建材设备展览会上展出了一些筛分机，其中有一部分是三轴振动筛，仔细分析，有的是椭圆筛，有的是圆振动筛，这些筛分机其宽度都是在 2m以上的大型筛分机。DRK 公司研制成三路分配器给料，一台高速电机驱动。日本东海哈尔滨工程大学本科毕业论文2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。图 1.1 申克 schenck0031 重型振动筛振 图 1.2 美国德瑞克高频振动筛1.2.2 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 年的事情，大体上可分为四个阶段。（1）仿制阶段：这期间，仿制了前苏联的 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，1500 毫米3000 毫米重型振动筛及系列，15 平方米、30 平方米共振筛及系列，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。（4）近几年的发展现状：据调查了解，全国筛分机械制造企业已多达 300 余家。全国筛分机械市场年产值约为 5 亿元左右，今年又有大的增长，年产值超过 1500 万元以上的企业有 10 余家。在产品设计和制造水平上，全国大约只有 45 家企业的机械装备和工艺水平真正具备制造较大筛分机械的能力。其中 ZSL3080 冷矿筛 27m2，处第 1 章 绪论3理量达 350 吨每小时，筛分效率达 85%，机重为 45 吨。 国内在大型筛分机方面还有一些创新，中国矿大机电设备制造有限公司的 CWS3660 超静定网梁激振的大型振动筛，面积为 21.6 平方米，脱水脱介处理达 100 吨每小时，机重为 19.5 吨，它通过多组振动器的组合，满足了大型振动筛的大激振力的要求，网梁包容体构成了大截面几何体的激振元，提高了筛体的稳定性和整体度。QLS30120 强力筛，面积约 30 平方米的低频大振幅振动筛，13 毫米煤炭分级，处理量达 500 吨每小时，机重 26 吨，它成功地把大型振动筛参振质量化大为小，分段组合。图 1.3 SZR3175 热矿筛 图 1.4 CWS3660 超静定网梁激振大型振动筛1.2.3 振动筛的发展趋势振动筛的发展趋势是：1、向高效率高产量化发展：工业的当代化进程促使企业范围增大、生产本领大大提高、并与高效高产能筛分机配套。2、向尺度化、系列化、通用化发展：这是便于计划、构造专业化生产、保证质量和低沉成本的途径。根据振动筛的三种差别的活动轨迹，接纳差别的筛分要领，并针对百姓经济中各行业的特殊要求，形成了种种形势的振动筛分设备，并使其在工业部门得到普遍应用。3、振动强度的增大：筛机的振动进程渐渐强化，即提高筛机的振动参数，以取得较大的速度和加速度。4、向轻型、环保、布局简化发展：80 年代的老式振动筛，换网不方便，压网螺栓每层就有 48 支，换一个网时间最少要 4 个钟头，且高目数的粉体容易从螺栓处走漏出去。随着工业部门对振动筛要求的不断提高，老式振动筛将逐渐被淘汰，新型振动筛为达到工业、化工等部门的要求应向轻型、环保、布局简化的方向发展。哈尔滨工程大学本科毕业论文41.3 冷矿振动筛的研究内容惯性振动筛是在远超共振状态下工作，其工作频率远大于系统的固有频率。而共振筛在近共振状态下工作，其工作频率接近于固有频率。惯性筛和共振筛都是激振器的振动从而带动筛箱的振动，以达到筛分矿物的目的。本设计中振动筛的设计类型是自同步直线型惯性振动筛。主要研究它的总体方案，包括方案的选定和基本参数，冷矿振动筛的结构设计，主要是激振器、减震器和筛箱的设计，振动筛的运动学分析，以及设计和选取的零部件校核。第 2 章 冷矿振动筛总体方案5第 2 章冷矿振动筛总体方案冷矿振动筛总体方案的设计主要是对振动筛的激振类型和减振类型的设计，不同的激振类型可以适应不同的环境，工作效率不同，对筛分的物料要求也不同；而减振类型的不同主要是使振动筛传给地基的动载荷减小倍数不同。2.1 自同步直线型振动筛的主要技术指标入料颗粒：0150mm；抛掷指数：D=35；筛面倾角： 0=0 10；振动方向角：=3060；振幅：=3.5mm5.5mm；筛面长、宽：L =5.5m7.5m，B=1.5m2.5m ；筛分能力：450t/h；振动次数：n=7001000r/min；用途：冷矿分级；冷矿振动筛的工作环境：多尘、潮湿，环境温度-10C35C；其它要求：机械结构设计要考虑振动筛多尘、潮湿的工作环境以及必要的机械安全保证措施；零部件的联接要充分的考虑振动筛的高频振动，结构设计要充分考虑安装的可行性。2.2 冷矿动筛的工作原理直线振动筛激振器的工作原理如图 2.1 所示。两偏心块质量 m1=m2=m0，离心力F1=F2=F，偏心块作同步反向回转，在各瞬时位置中，离心力沿 K 向（即振动方向）的分力总是互相叠加，而与 K 向相垂直的方向，离心力的分力总是互相抵消，因此，形成了单一的沿 K 向的激振力，驱动筛机作直线振动。在图在图 2.1 中，a ，c 位置离心力叠加，激振力最大（2F） ，b，d 位置离心力完全抵消，激振力为零。由于激振器与筛面平行，当两偏心轴同步转动时激振力与筛面呈 90，因而激振器的转动角位移在最初存在差异，使得振动筛的激振力呈 45。物料被抛起后，在与筛面相遇撞击时小于筛孔的物料颗粒及水分透筛，从而可以完成脱水、脱泥、脱介与分级哈尔滨工程大学本科毕业论文6等各种工作。直线振动筛依靠激振器产生的激振力带动振动筛筛箱及筛面上的物料一起运动，从而达到筛分的目的。由于振动对地面的伤害很大，因此，在振动筛筛箱与地面间安装有减振器，一般振动筛安装一级减振系统，也有大型振动筛安装的是二级减振系统。经过减振系统的减振后，振动筛传给地基的动载荷大大的降低了，有效的保护了地面使振动筛的使用寿命变长了。图 2.1 直线振动筛激振原理图2.3 冷矿振动筛方案选择振动筛振动原理的不同（惯性振动筛和共振筛）和类型的多样化（直线型振动筛、圆运动振动筛、高频筛以及等厚筛等） ，所以在振动筛设计时要先考虑振动筛的振动原理以及振动筛的类型。2.3.1 振动筛的设计方案方案一：自定中心振动筛。自定中心振动筛是单轴圆运动惯性振动筛的一种，分为轴偏心式和皮带轮偏心式。它是利用一个带偏心块的激振器使筛箱实现振动筛的筛机，其运动轨迹一般为圆形或近似圆形（椭圆形） ，自定中心振动筛的三角皮带不与筛箱一起振动。自定中心振动筛的优点：（1）传动皮带寿命较长，工作平稳；第 2 章 冷矿振动筛总体方案7（2）制造成本低廉；（3）结构简单，维修工作量少。图 2.2 悬挂式自定中心圆振动筛方案二：双轴直线一级减振振动筛。直线振动筛是靠两根带偏心块的主轴作同步反向旋转而产生振动的筛机，其运动轨迹为直线，故称其为直线振动筛。当它只安装一级减振器时就为双轴直线一级减振振动筛。双轴直线一级减振振动筛的优点：（1）该种振动筛的运动轨迹为直线，物料在筛面上的运动情况较为良好，因而有较高的筛分效率；（2）筛面可以水平安装，因而降低了筛机高度；（3）由于筛箱有较大的振动加速度，且常安装成水平，所以特别适合煤炭的脱水、脱介与脱泥，也可用于物料的分级。图 2.3 双轴直线一级减振振动筛哈尔滨工程大学本科毕业论文8方案三：双轴直线型二级减振振动筛它与双轴直线型一级减振振动筛原理是相同的，只是它比一级减振惯性筛多了一级减振器，减振效果更好，传给地基的动载荷较小，选煤厂和矿山一般都选用这种类型的筛分设备。双轴直线型二级减振振动筛具有双轴直线一级减振振动筛的优点，同时它传给地基的动载荷较双轴直线一级减振振动筛更小，是一级减振振动筛传给地基的动载荷的0.20.3 倍。图 2.4 双轴直线型二级减振振动筛2.3.2 冷矿振动筛方案选择比较上面三种振动筛的优缺点，可以看出方案三在性能上明显优于方案二，方案二的性能在筛分煤炭上又优于方案一。综合三种方案的性能，筛分设备的使用环境，选择方案三，即双轴直线型二级减振振动筛作为本设计的基本类型。2.4 本章小结结构振动。第 3 章 冷矿振动筛结构设计9第 3 章冷矿振动筛结构设计冷矿振动筛的总体结构设计就是在振动筛的方案确定后对所选方案的细节部分的设计，主要包括振动筛的激振器的设计，振动筛筛箱的设计，减振器的设计，以及冷矿振动筛的三维建模。3.1 冷矿振动筛的激振器设计冷矿振动筛设计基本型的是直线惯性振动筛，该类型振动筛的激振器分为箱式和筒式两种。这两种激振器的主要区别是轴的长短和偏心块的类型。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。箱式激振器的优点是：结构紧凑，所占空间小；可将两个激振器并联安装。缺点是：安装在大断面的横梁上，重量大；高度大；激振力集中在一个位置，而且其安装精度不容易保证，安装误差会直接影响筛箱上各点的振幅。图 3.1 箱式激振器筒式激振器的优点是：高度小，不必另设横梁，筛箱重量轻；激振力相当于沿整个筛宽均匀分布，安装精度容易保证。缺点是：偏心轴的制造比偏心轮的制造困难；皮带轮与齿轮在筛箱外，所占面积和空间较大。图 3.2 筒式激振器哈尔滨工程大学本科毕业论文10常用的筒式激振器采用齿轮传动的强迫联系的激振器，虽然其结构紧凑，成本较低，但由于振动筛的振动次数较高，振幅较大，所以齿轮的线速度较大，齿轮需要比较好的材质，较高的制造精度。因为要采用稀油润滑，回转轴的密封装置结构要求比较高，这就给生产和维修带来不便。同时，由于偏心轴的动力作用，齿轮在运转过程中要产生强烈的噪声。为了避免这些缺点，本设计中采用双电机驱动双轴直线振动筛。双电机驱动的双轴直线振动筛的优点：（1）利用自同步原理代替了强制同步式直线振动筛中的齿轮传动，简化了传动部分的结构；（2）由于取消了齿轮传动，而使机器的润滑、维护和检修等工作大为简化；（3）可以减小启动停车通过共振区时垂直方向和水平方向的共振振幅；（4）双电机驱动的自同步振动机，采用激振电机直接驱动，使它的结构相当的简单；（5）自同步直线振动筛的两根主轴可以在较大距离的条件下安装；筒式激振器的偏心重量全部在筛箱内部，其优点是无偏心盘，结构简单，宽度尺寸小，结构紧凑。缺点是传动轴中点弯矩大，偏心重不可变，振幅不可调。当偏心重量全布置在侧壁外的圆盘上时，其优点是传动轴各部无偏心，加工方便，中点弯矩小，偏心重量可调，振幅可调。综上考虑，本设计的振动筛激振器采用偏心轴、偏心轮综合布置，如图 3.3 所示，激振电机与激振轴用鞍形联轴器直接连接。第 3 章 冷矿振动筛结构设计11图 3.3 本设计激振器3.1.1 冷矿振动筛筛箱设计冷矿振动筛筛箱由筛箱侧壁、加强板、横梁和筛板组成，各部分间由铆钉、螺栓和焊接联接。3.2.1 筛板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，在物料运动时与筛孔相遇的机会较多。前一项关系到筛面的工作可靠性和使用寿命，后三项关系到筛机的工作效率。筛孔设计的是上层孔径 2580 毫米，下层 1325 毫米。计算时选择上层筛孔孔径为 50 毫米，下层筛孔孔径为 20 毫米。筛板是一种比较牢固的筛面，主要用在大中块物料的筛分中。筛板的开孔率一般为 4060%。筛煤用的筛板，其材质一般选用 A3、 16Mn 和 16MnCr 等钢板，钢板厚度常用 6 毫米。筛板用冲孔加工成，为了避免筛孔堵塞，将筛孔制成底部扩大的圆锥。为了使筛板有足够的强度，而且有较高的开孔率，圆形孔呈菱形排列。其开孔率计算式：（3-1）2=0.9510%DAs开式中 A 开 开孔率；D筛孔直径，mm；s筛孔间的最短距离，mm。（3-2）0.9sD根据式（3-1 ）和式（3-2 ）得：上层筛网开孔率：s=10mm，A 开 =62.9%；下层筛网开孔率：s=5mm，A 开 =57.9%。图 3.4 筛板形状哈尔滨工程大学本科毕业论文123.2.2 筛壁和加强板筛壁的材质，目前我国一般采用 A3 普通碳素钢，这种材料可焊性良好，但强度和冲击韧性低。对大型筛机一般采用高强度和高冲击韧性的钢材 16Mn 或锅炉钢板。本设计采用 16Mn 钢材作为筛箱壁。根据表 3.1，选择筛壁和加强板均为 12 毫米的钢板。表 3.1 筛宽与侧板关系材料筛宽（mm）侧板厚度（mm） 圆振筛 直线筛8001200 815002000 1020003600 12Q235 Q235 或 16Mn筛箱常用的联接方式是铆接和焊接两种。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，但工艺复杂；焊接结构施工简便，但焊缝复杂、内应力大，在强振动负荷下焊缝易开裂。本设计中主要采用铆接，局部采用焊接结构，以增强振动筛筛壁的强度。3.2.3 横梁侧板与横梁是筛框主要的受力构件。所以横梁的选择同筛壁的选择同等重要，需要仔细选择。横梁承受筛板和物料重量及它工作时的惯性力。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。采用钢管做横梁，由于它在各方向的惯性矩相同，所以受力状态较好，它特别适用于作圆运动的筛箱。但是由于钢管在与侧板铆接时比较困难，所以其使用受到了一定的限制。箱型梁一般是由两根横钢对接而成，它有利于承受两个方向的力，所以目前一些大面积筛箱经常采用。压型梁是用钢板热压而成，可以制成所要求的形状，在梁的转角处要呈圆角，避免受力后产生应力集中，它也用在受力较大的大面积筛箱上。综上，根据表 3.2，选择横梁为无缝钢管管径 180 毫米，壁厚 10 毫米。同时，选择 L=80 毫米的箱型梁作为筛面的承重梁，梁间间距为 500600 毫米。表 3.2 筛宽与横梁的关系管梁尺寸（mm ）筛框宽度（mm） 管径 螺栓管梁间距（mm）1000 以下 60（6） M16 500 以下第 3 章 冷矿振动筛结构设计131200 89（8） 500600圆 108（8，10）1500直线 121（ 8）5506001800 140（8） 5506002000 140（8） 6006502100 159（10）M202400 180（10）6006503000 双通道 159（ 10） 5006003.3 减振器减振器是振动筛的重要组成部分它能降低振动筛传给地基的动载荷，从而提高振动筛的使用寿命。本设计是二级减振的直线振动筛，因二级减振，振动筛传给地基的动载荷，是一级减振效果的 35 倍。减振器的弹性元件采用钢制螺旋弹簧，多个弹簧并联在一起组成一个减振器，这样减振器就能满足振动筛的设计要求，同时，减振器的弹性元件也容易选出。图 3.5 本设计的二级减振器3.4 冷矿振动筛三维设计3.4.1 三维软件简介本设计3.5 本章小结哈尔滨工程大学本科毕业论文14第 4 章冷矿振动筛动力学分析4.1 冷矿振动筛动力学理论冷矿振动筛作为大型筛分设备，它的运动很简单，就是激振电机带动激振器从而使振动筛筛箱振动，但它的激振力相对较大需要计算分析。只有经过动力学分析，才能保证冷矿振动筛正常工作。冷矿振动筛的动力学分析主要包括激振器的激振力的计算，传给地基的动载荷，以及减振器的刚度。本设计的冷矿振动筛为直线惯性振动筛。振动系统是由参振质量（筛箱和激振器参振质量） 、弹簧和激振力这几部分构成。激振力是由回转偏心块和回转偏心轴产生的。为了保证直线惯性振动筛的稳定工作必须对振动筛的振动系统进行计算，以便得出振动筛的振动质量、减震器的弹簧刚度、偏心块和偏心轴的质量矩、质量。图 4.1 二次隔振力学模型由图 4.1 表示二次隔振直线惯性振动筛的振动系统力学模型。为方便和简化计算，假定直线振动筛激振器的激振力不通过筛箱重心，而弹簧对称于筛箱重心安装。这时振动质体 1（筛箱）及二次隔振质量 2 沿 y 方向、x 方向及绕其重心摇摆振动的方程为：第 4 章 冷矿振动筛动力学分析1521010222101022()sincoiyyxxmfkmrtff tfk（4-1）2101022() sinJfkmrltf 其中1212211211222111222,yyxxyxyxyxyxkkkllllkk式中 m1， m2筛箱及二次隔振架的质量；J1， J2筛箱及二次隔振架对其重心的转动惯量；m0， J0偏心块和偏心轴质量的总和及偏心块和偏心轴对筛箱重心的转动惯量之和；y， x， ，k y，k x，k y 方向、x 方向和 方向之相对阻力系数和弹簧刚度；ky2，k x2，k 2y 方向、x 方向和 方向二次隔振弹度；l0激振力作用线与筛箱重心之矩；激振力作用线与水平面的夹角。根据以上方程，不难求得稳态情况下筛箱 1 和二次隔振架 2 在 y 方向、x 方向与方向的位移： x1， y1， 1。振幅和摆动幅角可由下式求出：哈尔滨工程大学本科毕业论文16（4-2）202 21220 21202 221201 2221sin()i()cosin()yyyyyyyyxxxxxxxxkfmrfkrfmkf022202212()()frlJkJfml其中210212 210221,yyxx kmkmkJJ将振动系统中的阻尼忽略不计，则可以根据以上的式子可以计算出：y2， y1， x2， x2， 1， 2和系统六个固有频率：oy1， oy2， ox1， ox2， o1， o2。通过计算可知，这六个固有频率中，以 y 方向的固有频率为最高。因此在分析二次隔振系统时，只要对 y 方向的隔振参数进行讨论即可。设：（4-3）22211,yyyokkmm这时可计算出最高频率 oy1， oy2：（4-4）20120(4y为了使二次隔振的振动筛的振幅受阻尼力的影响较小，建议固有频率 oy1， oy2 与工作频率之比小于 0.7。第 4 章 冷矿振动筛动力学分析17因为弹簧刚度之比 可以表示为他们的承载质量 m1+m2 和 m1之比的函数：（4-5）212ykk式中之系数 k可在 0.81.2 范围内选取。由以上式子可以得出（ oy1/） 2 和（ o21/） 2 与质量比 的关系，根据所选用的（ oy1/） 2 或（ o21/） 2 比值的大小来选取 的值。对于二次隔振系统，z 0=/0 应取较大值这样能满足固有频率 oy1， oy2 与工作频率之比小于 0.7 要求，并会使所需的 值减小及次隔振质量降低。为了进一步估算出二次隔振系统的隔振效果，首先必须求出振幅 y2 和 y1 的值，根据以上式子计算得出：（4-6）42002221 20001221 siniy yyyy yyymrk因而传给地基的动载荷幅值为：（4-7）24202 210sindyyymrPk一次隔振系统传给地基的动载荷幅值为：（4-8）12020sidyrk二次隔振与一次隔振传给地基动载荷之比：（4-9）211ydpKk由上式看出，二次隔振系统具有较好的隔振效果的基本措施，是减小二次隔振量的振幅 y2 及比值 ，而减小 y2 和 ，其主要途径是减小 oy1 和 oy2 与工作频率之比。经以上部分式子简化可得质量比 与动载荷比 Kp 的关系式：（4-10）201ppKk式中正负号的选取，应使所得的 为正值。当选定比值 Kp（通常为 0.150.3）之后，则可求得质量比，进而可计算出二次隔振质量 m2=m1。哈尔滨工程大学本科毕业论文18实践指出：当取 =0.40.7 时，二次隔振系统的隔振效果比一次隔振系统提高 35倍。4.2 激振器动力学分析激振器由电机带动从而带动振动筛振动，由第 2 章的第 1 节冷矿振动筛的主要技术指标，带入抛掷指数：D=3，入料粒度：0150mm ；筛面倾角： 0=10；振动方向角：=45；振幅： =4mm；筛面长、宽：L=6m，B =2.5m；筛分能力：450t/h 进行计算。4.2.1 参振质量的计算参振重量和参振质量的计算要考虑到筛箱的质量、激振器的质量，二次隔振系统的质量、减震器的参振质量、振动筛中矿物的质量共同考虑。本设计是双层筛面的振动筛，筛面之间的距离有严格的要求。双层筛面的下筛面距上筛面下的管梁间的净高度一般不小于 300400 毫米。本设计为 350 毫米，振动筛的过煤高度，进口处为煤高度为 H1=30 厘米，出口处煤高度为H2=10 厘米。筛箱的质量由振动筛的体积和材料计算出 W1=8250 kg，激振器参振质量 W2=1118 kg，减震器参振质量 W3=180 kg,参振重量 W 的计算：（4-11）1234120.57410.758508173ZHLBCkg式中 W1筛箱的重量，kg；W2激振器参振部分的质量，kg；W3减震器的参振质量，kg；W4筛上物料的质量，kg；Z筛面层数， Z=2；H1入料端物料高度，m；H2排料端物料高度，m；L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， 煤 1t/ ；3m第 4 章 冷