饲料振动筛的设计 精品.doc

第1章 概述1.1国内外现状目前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，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。据20XX年行业调查了解，全国筛分机械制造企业已多达300余家，从所有制来看，除国营、集体、股份制外，还有外资和合资企业，特别是股份制、民营企业发展很快。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。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。目前全国具有独立研究开发新产品能力的企业不多，大约有34家，每年能创新开发几个新产品，而大多数企业仍是生产常规较为陈旧的产品。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。德国申克和KHD公司是国际著名的筛分机械制造企业，他们的新产品开发是和工程设计同时进行的：首先要对被筛物料的物理、化学性质以及在工艺流程中所需达到的要求进行分析，选择合理的技术参数、进行模拟样机试制、进行必要的设计计算、工作图设计、产品试制、检验、服务、工艺试验、跟踪服务、产品改进设计、定型等一系列程序，最后实现交钥匙工程。1.2 振动机械的用途和分类在很多情况下不可避免地会遇到各种各样的振动现象。许多振动现象是不必要和有害的，会产生噪音污染、降低机器寿命而造成损失，强烈的振动还可能造成人员和建筑物的伤害，应尽量避免。但是在某些场合振动是有益的，比如利用振动可提高某些机器的工作效率、完成许多工艺的过程。近年来应用振动原理的机械（简称振动机械）得到了迅速的发展。它们在矿山、冶金、化工厂、农业生产和加工厂中得到了广泛的应用。二十几年来，经过国内外科技工作者孜孜不倦的探索和坚持不懈的努力，振动理论日趋完善，振动规律逐渐为人们掌握，振动也逐渐被应用到许多工业部门用来完成某些工艺过程来提高生产率。振动机械的广泛应用奠定了机械振动学的基础，同时也决定了机械振动学的地位。现在，机械振动学这门有前途的学科已逐步完善起来了。据不完全统计，目前已用于生产中的振动机有几十种之多，有不少在工业中各部门发挥着重要的作用。1.2.1 振动机械的组成振动机械通常由三部分组成（1）激振器用以生产周期变化的激振力，使工作机体产生持续的振动，常用的激振器有惯性式激振器、弹性连杆式激振器、电磁式激振器，液压式和气动式激振器以及凸轮式激振器等。（2）工作机体或平衡机体工作机体完成工艺过程、平衡架、平衡惯性力，起保护作用。如：输送槽、箱体、台面、平衡架体等，为完成各种工艺过程，它们通常做周期性运动。（3）弹性元件（弹簧）弹性元件包括隔振弹簧（其作用是支撑振动质体，使机体实现所需要的振动，并减小传给地基或结构架的动载荷）、主振弹簧（即共振弹簧或称蓄能弹簧）和连杆弹簧（传递激振力等）。1.2.2 振动机械的特点振动机械同其它类型机械相比：优点是结构简单、制造容易、重量较轻、成本较低、能耗少、安装方便、维修容易等。缺点是传给地基的振动较大，零部件工作寿命短、噪音较大，并且有些振动机械还存在着振幅不够稳定、调整复杂等。1.2.3 振动机械的用途物料的输送，物料的筛分、选别、脱水、冷却和干燥，物料的粉磨、物件的清理，松散物料的成型或紧实，仪器、机器及其它零部件的测试等等。1.2.4 振动机械的分类（1）惯性式振动机如图1-1所示，惯性式振动机是由惯性激振器驱动，惯性激振器通常是由偏心块、主轴、轴承和轴承座等组成（如图1-2所示）。 图1-1惯性振机简图 图1-2 惯性激振器1激振器 2工作机体 3弹性元件 4偏心块 5主轴 6轴承和轴承座（2）弹性连杆式振动机弹性连杆式振动机是由弹性连杆式激振器驱动的（如图1-3所示），弹性连杆式激振器由偏心轴、连杆及连杆端部的弹簧所组成，工作机体借弹性连杆激起振动。 图1-3弹性连杆式振动机工作原理简图1工作机体 2连杆弹簧 3弹性元件 4连杆 5偏心轴（3）电磁式振动机电磁式振动机是由电磁激振器驱动的一种振动机。（4）其它振动机它们是由风动式激振器、液压式激振器和凸轮式激振器驱动的振动机。第2章 主要问题及解决方案2.1 振动筛降噪措施料底盘内紧固振动筛上的所有部件，特别是需要经常更换的筛板，避免由于个别部件的松动而产生的额外振动；将冲孔钢筛板更换为弹性模量小、冲击噪声低的聚氨酯筛板或者橡胶筛板；在筛箱的侧板、入料给料口、排料口和接加贴橡胶板，这样可以有效地抑制侧板的高频振动，减少辐射噪声；采用柔性辐板齿轮来代替钢齿轮，即在齿轮的辐板上利用橡胶弹性体传递扭矩，吸收齿轮啮入、啮出所造成的振动；用橡胶弹簧替代钢制弹簧，以减少冲击；在激振器的体外加装软式隔声罩；对轴承的内外套之间加以阻尼处理，轴承的滚动体可以制作成空心滚动体或者在空心滚动体的内部加入阻尼材料，这样能够减小轴承的振动和降低轴承的噪声。2.2 常见故障及处理措施2.2.1 筛分时筛子不下料或下料不畅一是给煤溜槽与筛面之间有落差太小，应是其落差在400500mm之间。二是新更换或新安装的振动筛实际处理量达不到理论设计时的处理量，即无法满足生产要求，这时应提高筛子角度、加大激振力，如果还无法满足要求，就需要对筛面进行改造：将入料端的筛孔加大。还要注意的一点是给料槽宽度要适中，如果过窄，物料则不能均匀地分布于筛面的宽度方向上，筛子的筛分面积也不能合理有效利用，筛分效果将会受到影响。2.2.2 筛框断裂据断裂力学的原理，筛框颤抖容易发生断裂，所以解决该问题的最佳办法就是加厚侧板，或者对激振器附近的侧板局部增加附板以增强整个筛体的刚性，这样筛框就不容易发颤和断裂了。2.2.3 轴承过热第一种最常见的原因是由于轴承径向游隙太小。由于振动筛上的轴承承载的负荷较大，频率较高，且载荷一直是变动的，所以轴承必须采用大游隙。如果使用的是普通游隙的轴承，就必须将轴承外圈再次磨削，使之成为大游隙。再者就是轴承压盖顶得太紧，也会造成这种现象。压盖与轴承外围之间必须有一定间隙，以保证轴承正常的散热和一定的轴向串动。该间隙可以通过端盖和轴承座之间的密封垫来进行调整。正常情况下，空车试车4h，轴承温度应保持不变。2.2.4 筛分的分级(根据筛分的目的)（1）独立筛分 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。（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，则可以经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，物料含水含泥较高时，也用筛分进行脱泥。第3章 直线振动细筛的结构、工作原理及总体方案的比较确定3.1结构及工作原理 图3-1 振动筛结构简图1 振动电机 2法兰盘 3箱体 4压块 5筛面 6隔振弹簧由图3-1可知该振动筛的结构由振动电机、电机回转底盘、隔振弹簧、箱体、筛面、筛网以及压紧装置等部分组成。工作原理：两台振动电机的型号相同，可以产生一种组合的直线振动。这种振动可以使输送槽体中的物料运动，并与筛面发生碰撞，使小于筛孔的物料透过，从而实现物料的几何分级，实现筛分。3.2直线型振动细筛的特点双电机驱动的自同步振动机，是新近发展起来的先进技术。它的特点如下：（1）利用自同步原理代替了强制同步式振动机中的齿轮传动，使传动部分结构相当简单。（2）由于取消了齿轮传动，而使机器饿润滑、维护和检修的经常性工作大为简化。（3）采用激振电机直接驱动是其结构相当简单。（4）自同步振动电机激振器的主轴可在较大距离下进行安装。（5）该振动电机便于实现通用化、系列化、标准化。由于本课题所设计的这种振动筛正是双振动电机驱动的自同步直线振动筛，所以其具有以上特点。3.3 各类筛分方法的比较确定为满足直线振动细筛的要求和工作特点，我们将振动筛分机所采用的各类筛分方法加以比较，从而确定最佳方案，以达到设计要求。首先，对物料的筛分采用的方法大致有以下几种：普通筛分法、概率筛分法、等厚筛分法、概率等厚筛分法等。下面具体说明每一种筛分方法及其特点。3.3.1 普通筛分方法普通筛分方法在工业部门中的应用已有几十年的历史，已得到了比较完善的发展。应用这种方法的筛机，筛上物料层的厚度总是递减的。在这种筛机上上料层厚度为h（23）a（a为筛孔尺寸），分离粒度和筛孔尺寸相近。在筛分过程中，不同粒度的物料首先分层，小粒度的物料向筛面接近，大粒度的物料浮在上面。大于筛孔尺寸的物料不断被抛掷或滑行，直到离开整个筛面，而小于筛孔尺寸的物料则透过筛面分离出来。料层厚度与筛长有关（如图3-1所示），筛面越长物料厚度越薄，而且筛分效率也与筛长有关，筛面越长，则物料的筛分效率越高。图3-1 料层厚度与筛长关系图采用这种筛分方法的筛机的特点为：（1）物料厚度一般为活动料厚的23倍。（2）结构简单。（3）筛分精度高，可以用各种物料的精确筛分。（4）用这种筛分方法的筛机调试方便。（5）筛网的磨损较严重，由此造成维修量稍微大一些。（6）单位面积上处理物料能力低，占地面积大。（7）筛孔易堵，造成筛分效率下降。（8）给料端厚排料端薄不易分层。（9）噪音较大。3.3.2 概率筛分方法概率筛是利用物料颗粒通过筛子的概率差来完成筛分过程的一种筛分机器。和普通筛机在结构上的主要区别是采用了多层（3-6层）、大倾角（30-60）、大筛孔（筛孔尺寸为分离粒度的2-10倍）的筛面。在工作原理上，它与普通筛机也有明显区别，概率筛能以很快的速度完成整个筛分过程，使其时间仅仅是普通筛机的1/3-1/10，而其单位面积产量较普通振动筛增大5-10倍。多层筛分为快速筛分创造了条件，但又因为分层太多使机器构造复杂化。概率筛特点：（1）筛面倾角大、物料层薄、物料运动速度快。（2）筛孔尺寸大，因此筛孔不容易堵塞、筛层多、筛分效率高。（3）结构紧凑、重量小、占地面积少。（4）筛分精度不够高、筛箱高度较大。（5）降低了难分的临界颗粒问题。3.3.3 等厚筛分法等厚筛分法是利用在入料端给予筛上物料一个比普通筛分法大的加速度，使其运动速度加快，料层迅速变薄并很快的分层。对已分层料群再施加与普通筛相同的筛面加速度，使物料透筛。经由这样的处理，小颗粒与筛面接触概率大大增加，平均单位筛面透筛能力约为实际的80%，因此等厚筛分可成倍的提高筛子的处理量。这种方法的特点是不管入料中小于筛孔的颗粒所占百分比如何，在筛分过程中，筛上物料厚度保持不变或递增。其特点：（1）给料端薄排料端稍厚，有利于分层，可以进行细粒级筛分，减少堵孔。（2）生产率可提高一倍以上。（3）由于需要保持层厚度接近，这就要求筛面有合适的结构，多采用折线型，这样就使得制造困难（4）体积大、重量大。3.3.4 概率等厚筛分法它具有概率筛的特点，所以能够强制分层，每一层筛面具有等厚筛的特点，所以这种筛分方法处理量大、筛面大、机构庞大。3.3.5 筛分方法的确定通过对以上各种筛分方法的分析我们知道，概率筛与等厚筛虽然都有很多优点，且便于密封，但是由于概率筛不可精确筛分，等厚筛机构复杂、调速困难，两者都难以选用。普通筛分方法虽然存在很多缺点，但可通过解决筛板、筛面倾角、物料运动速度来解决。所以次设计选用普通筛分法。3.4 振动形式的确定目前，从振动机械动力学方面我们知道，工作频率和固有频率之比为Z，一般为2-10。3.4.1 非共振筛该类振动筛的弹簧刚度为常数或接近常数（线性），机器在远离共振区的状态下工作。弹簧刚度小，传给地基的动载荷也小，具有隔振性良好、结构简单的特点。3.4.2 共振筛此筛是一种在近共振状态下的振动机械，具有如下特点：（1）产量大，效率高。（2）弹簧刚度为常数或接近常数。（3）所需激振力小、传动部件结构紧凑。（4）振幅稳定性好、工作平稳、隔振性好。3.5 运动轨迹的确定3.5.1 圆运动轨迹圆运动振动筛是利用单轴式不平衡激振器，使筛箱产生振动的筛子。其运动轨迹一般为圆形（椭圆形）它主要用于物料的分级。其与直线振动筛相比具有结构简单、造价低、维修容易等特点，因而目前普遍采用。3.5.2 直线运动轨迹其靠两根不平衡重的轴作同步导向回转而产生振动，其筛面呈水平或倾斜安装。它和圆运动相比具有如下优点：（1）直线振动筛的动力平衡与物料在筛面上的运动情况较好。（2）物料在筛面上的运动不是靠筛面的倾角，而是靠筛子的激振器产生的激振力。（3）由于筛箱运动中有较大加速度，所以特别适用于物料的分级。所以根据设计需要以及上面的对比来看，本设计采用直线运动轨迹。3.6激振方式的比较目前，在工业上应用的筛机，按激振器的形式可以分为：弹性连杆式振动机、惯性式振动机、电磁式振动机和其它振动机（如风动式、液压式及凸轮式等）。以下是几种常见的振动方式的比较。3.6.1 弹性连杆式弹性连杆式振动机常用于物料的筛分、选别和冷却工作，它的结构简单、制造方便、工作时转动机构受力较小，机器平衡性好（对双质体提和单质体式而言）。因此在水泥厂、铸造厂、冶金厂中得到广泛应用。作为筛分机械应用的弹性连杆式主要是共振式，但由于传动偏心轴使连杆端部的调试相当困难，目前只在国外采用，国内尚未推广。3.6.2 电磁式电磁式振动筛是一种新兴的筛分设备，经济技术指标先进、结构合理，与其它筛分设备相比具有如下特点：（1）体积小、 重量轻、安装方便、无传动部件、不需润滑、维修方便、运行费用低。（2）电磁式振动筛由于运用了机械振动学的共振原理，双质体在低温临界状态下工作，因此耗电能少。（3）电振机的控制设备可采用可控硅半波整流电路，因此在使用中可通过调整可控硅的方法，方便地无级调整给料量，并可以实现生产流耗的给料量控制。（4）电振机可以在额定电压、振幅条件下频繁启动和长时间连续运转。但是该振机振幅因受电源影响不够稳定，而且造价高，在筛机中应用较小。3.6.3 惯性式惯性式振动机是有带有偏心块的惯性式激振器激振的振动机械。它常用于物料的筛分、脱水、输送、选料、粉磨、落砂、成型、振捣、夯土和压路等各种工作中。该振动机的构造简单、制造容易、机器重量轻、金属消耗量少、传给基地的动载荷小、安装方便，因而它的用途广泛、品种规格繁多。惯性式振动机按照动力学的特性，可分为线性非共振式、线性近共振式、非线性式和冲击式振动等。其作为振动筛主要属于近共振型和线性非共振式。3.6.4 激振方式的确定通过上述各种激振方式的比较，我们可以看出，弹性连杆式及电磁式激振器不适于大型细筛。它们比较适合于中小型筛分机以及物料的运输，只有惯性式比较合适。惯性式激振器通常由主轴、偏心块、轴承、轴承座组成其按照激振器轴数又可以分为单轴式、双轴式、多轴式三种。单轴式惯性激振器通常产生沿圆方向变化的激振力，当轴承端的偏心块具有不同安装相位时，还会产生沿圆周方向的力偶。双轴惯性式激振器的两轴通常做反向等速回转，产生一直线方向变化的激振力偶。鉴于本设计的普通筛的系列化设计，只需求可满足生产部门的要求、能连续工作、产量高等。因此，我们选用了自同步电机驱动的双轴惯性式振动筛。第4章 其它零部件的选择选择合适的零部件结构形式，能使机器简单、制造容易、降低成本、延长寿命、检修更换零件方便等有具有重要意义。所以本设计对该机中的几个主要零部件进行了选择。4.1隔振系统的选择大多数振动机由于振动频率高、偏心块质量大，所以产生的离心惯性力是很大的，如果不对它们采取适当的隔离措施或平衡措施就可能将很大的动载荷传给地基，使地基和建筑物产生有害振动，严重情况下将使机器很难投入使用，故需要对振动机采用隔振措施。隔振系统有一次隔振和二次隔振及多次隔振系统等下面通过分析我们进行选用。一次隔振有结构简单、安装方便的优点，但其隔振效果不好，传给地基的动载荷较大。二次隔振，虽然机构比较复杂，但是隔振效果相当好，传给地基的动载荷较一次隔振产生的动载荷减少五分之四左右，但最大不足是机构复杂、庞大、消耗金属量较多、制造工艺复杂。三次隔振及多次隔振系统，由于结构很复杂、工艺困难，因此很少采用，只有在精密仪器的防隔振措施中采用。由于本次设计的直线振动细筛一般安装与地面，因此采用一次隔振装置。4.2筛箱及筛面4.2.1筛箱筛箱为板梁铆焊组合结构，由主副侧板、管梁、人料挡板、出料板、筛板等组成，侧板选用低合金压力容器钢板，强度高、可焊性好，周边折弯，并在振动方向及沿纵向连接多根角钢，使侧板刚度大大增强，有利于强度的提高和噪音的降低。管梁由法兰盘、无缝钢管、加强槽钢等组成，重量轻、强度大，便于制造安装，具有互换性。加强槽钢上有T形孔，使用T形螺栓，便于筛板的安装维护，消除U形螺栓对管梁的磨损。承重管梁与侧板之间使用精制高强度螺栓紧固，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，而且利用高强度螺杆与钢板孔的过盈配合，直接传递振动剪切力，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，是目前最为有效的联接方式。而采用热铆或环槽铆钉冷铆，由于铆钉杆与钢板之间存在较大间隙，因锈蚀、微动磨损或振动异常出现松动后，现场将无法处理，导致故障的扩大。4.2.2筛面的比较选择筛面是筛子的重要组成部分，通常由低碳钢、高碳钢、锰钢、弹簧钢等材质制造而成，近年来还出现了氨基酚等合成材料制造的筛面。金属型筛面常用的有棒条筛、冲孔筛、编制筛及缝条筛，近年又出现焊接筛网等，但是还未推广使用。（1）棒条筛棒条筛由一组具有一定断面的棒条组成，这种筛面通常用于固定筛或重型振动筛中，筛孔尺寸在50mm以上。冲孔筛板冲孔筛板一般是在5-12mm厚的钢板上冲制方形、长方形和圆形的孔而成。编织筛网筛网是有金属丝的经线和纬线编织而成，其优点是重量轻、有效面积大、网丝有弹性、筛分效率高、筛孔尺寸为3-100mm，但是其也有一个缺点就是有些杂物可能进入筛下物料中。缝条筛面早期的缝条筛，没隔一段距离弯个圆环，在圆环内穿一条小刚棒，将各筛条连接起来。新型缝条筛常用焊条。（2）橡胶筛面橡胶筛面具有耐磨性好、重量轻及噪音小等特点，在实际应用中取得较好效果，其筛面可直接用橡胶制成。（3）氨基酚筛面氨基酚和聚氨酚是新型优质耐磨材料，适用于制造筛面，具有耐磨性能好、噪声低、可露天堆放等特点。综上所述，本振动筛采用氨基酚塑料筛面。4.2.3 筛面的压紧装置筛面在箱体上的安装固定方法有三种：用拉钩拉紧、用木楔条压紧、用压板和螺钉固定。（1）用拉钩拉紧该方法适用与固定网丝直径较小的编织筛面，其厚度小于6mm的筛板。（2）用木楔条固定压紧筛面筛面被筛箱两侧的角钢支承，筛面上部压一木条，在箱体侧板上斜焊小条钢（相隔一定距离），然后将木楔条用离嵌入小角钢下（该木条必须具有自锁性），这样就将筛面压紧了。（3）用木条和螺钉紧固筛面对于网丝直径大于9.5mm以及厚度大于8mm的筛板，可用压条和螺钉将其固定与筛箱上。综上所述，本设计采用木楔条固定压紧装置。4.3支撑装置的选择振动筛的支撑方式有吊式和座式两种。吊式常用于小型振动筛，座式应用于大型振动筛。本设计是直线振动细筛所以采用座式支撑装置。支撑装置主要是弹性材料，常用的有金属螺旋弹簧、板弹簧和橡胶弹簧。（1）金属螺旋弹簧因为断面圆柱形金属螺旋弹簧是目前振动机械中应用最广泛的一种弹性元件。它具有的优点是制造方便、内摩擦小、能耗较为经济。在正确的设计情况下具有较长的寿命。其缺点是体积较大、容易产生噪音、调节其刚度不便、横向刚度小容易使机体出现横向摇晃。（2）板弹簧其优点是增减弹簧片数便可以调节弹簧的总刚度，能使机体实现定向振动。缺点是加工量大、制造工艺要求较严、所占空间大。（3）橡胶弹簧该弹簧得到广泛应用，可做主振弹簧也可做隔振弹簧。其特点是结构紧凑、可调节硬度或结构来改变其刚度、振幅稳定、能耗大、隔音效果好、噪音小。比金属弹簧适应高低温度能力差，刚度受温度影响大，抗油性、光性差、易老化。综上所述，本设计采用圆柱形金属螺旋弹簧。第5章 各部分设计计算5.1运动学参数的选择计算5.1.1 物料运动状态的选择本设计中对物料运动状态的选择主要是根据物料的性质、机器的用途和工作面的选择用途的特点等，同时须考虑机器能耐久的工作，并有较高的产量和工作质量。采用物料作抛掷运动状态进行设计，此种运动形式有如下优点：可防止筛孔的堵塞，并能获得较好的筛分效率和生产率；而且由于物料和工作面接触时间短大部分离开工作面，所以工作面的磨损小