毕业设计（论文）-振动筛设计

摘要对双轴直线振动筛进行分析，从整体布局到个别零件的选用都进行了设计，包括筛箱，筛面的设计和固定，激振器的形状，支撑方案等等，还包括轴、偏心块等零件的设计。采用双电机带动使得两个轴上的偏心块同步，另一方面采用了座式结构，淘汰了以往悬挂式的方式，使得结构更加安全，占地面积更小。本产品为生产能力为855T/H的中型振动筛，对于筛框的材料有比较高的要求，现采用高强度和高冲击韧性的钢材，不仅仅提高了筛框的耐用度，还减轻了整个结构的重量，对弹簧的选则等许多方面也带来了很多的方便。设计中还包括对连接和固定件的选用，采用十字轴联轴器和轮胎联轴器。并用螺栓连接代替焊接，减小了焊接时应力对它的影响。关键词振动筛；激振器；偏心块；横梁ABSTRACTTHISARTICLEISCARRIEDOUTMAINLYACCORDINGTOTHEDESIGNOFTHETWOAXLEVIBRATINGSEPARATORSOFSTRAIGHTLINE,FROMOVERALLLAYOUTGOTOINDIVIDUALELEMENTCHOOSETOGOONIMPROVING,INCLUDESIFTINGTHEDESIGNOFCASEANDCOMPASSSCREENSURFACEANDTHEREGULARSHAPEOFVIBRATOR,SUPPORTTHEDESIGNOFSCHEMEANDSOON,STILLINCLUDETHEDESIGNOFTHEELEMENTSSUCHASAXLEANDPARTIALPIECEDRIVEWITHDOUBLEGENERATOR,POSITIVEDRIVEMAKESTWOPARTIALPIECESSYNCHRONOUS,HASADOPTEDONTHEOTHERHANDTOUSETYPESTRUCTURE,HAVESUPERSEDEDTHEWAYOFFORMEROVERHEADSUSPENSION,MAKESTRUCTUREMORESAFE,ITISLESSTOCOVERANAREAOFAREATHISDESIGNPRODUCTHASHIGHERREQUIREMENT,FORTHEMATERIALOFSCREENFRAMEFORPRODUCTIVITYISTHELARGESCALEVIBRATINGSEPARATOROF80T/H,HASNOWNOTONLYRAISEDTHEDURABILITYOFSCREENFRAMEWITHTHEHIGHSTRENGTHANDHIGHSTEELMATERIALOFIMPACTTENACITY,HAVESTILLALLEVIATEDTHEWEIGHTOFENTIRESTRUCTURE,FORSPRINGCHOOSETOHAVEALSOBROUGHTMANYCONVENIENCESINDESIGNSTILLINCLUDEFORCONNECTIONANDREGULARCHOOSING,WITHTHEDURABLESHAFTCOUPLINGOFCROSSAXLE,REPLACEWELDINGWITHBOLTCONNECTION,ITISLITTLETOREDUCEWELDINGSTRESSFORITSINFLUENCEKEYWORDVIBRATINGSEPARATORVIBRATORPARTIALPIECEBEAM目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111课题研究背景及意义113振动筛在国内外的发展现状314振动筛的工作原理、分类及特点5141振动筛的工作原理5142直线振动筛的工作原理6第2章总体方案的设计821振动筛方案的列举822方案分析823方案确定824振动筛各部分实现形式8241筛箱8242筛面11245激振器14246支撑形式与隔振装置15第3章双轴直线振动筛的参数计算1831振动筛上物料的运动分析和工艺参数的选择18311直线振动面上的物料运动分析18312工艺参数的选择2332总体设计计算步骤24321计算振动筛筛面面积24322振动次数的计算25323物料运动速度的计算25324验算生产率26325估算振动筛的重量26326激振器偏心块的质量及其偏心距的确定26327隔振弹簧刚度的确定27328电动机的选择2733橡胶弹簧的设计29第4章激振器的设计3241轴的计算与设计32411初步估算轴的最小直径32412轴的各段长度的直径设计32413对轴的强度校核3342轴承的计算与选择3643密封件的设计计算3644偏心块的设计与计算3645联轴器的设计37451联轴器的类型选择37452规格的选择与计算3846键的选择38461轴与偏心块连接处键的选择与校核38462轴与联轴器的连接处键的选择与校核38第5章筛箱的结构设计3951筛箱的结构3952螺栓的强度校核4053筛框横梁校核41531横梁受力分析41532横梁强度计算42533横梁固有频率的验算42结论43致谢44参考文献45CONTENTSABSTRACTICHAPTER1INTRODUCTION111BACKGROUNDANDSIGNIFICANCEOFTHERESEARCH113SHAKERCURRENTDEVELOPMENTATHOMEANDABROAD314SHAKERWORKS,CLASSIFICATIONANDCHARACTERISTICS5141SHAKERWORKS5142THEWORKINGPRINCIPLEOFLINEARVIBRATINGSCREEN6CHAPTER2THEOVERALLPROGRAMDESIGN821SHAKERPROGRAMLIST822PROJECTANALYSIS823PROGRAMTODETERMINE824REALIZATIONOFTHEVARIOUSPARTSOFSHAKER8241SCREENBOX8242SCREENSURFACE11245EXCITER14246SUPPORTFORMANDISOLATIONDEVICES15CHAPTER3DUALAXISLINEARVIBRATINGSCREENPARAMETERALCULATION1831SHAKERONTHEMOVEMENTOFMATERIALSANDPROCESSSELECTION18311LINEARVIBRATIONANALYSISOFTHESURFACE18312SELECTIONPROCESSPARAMETERS2332DESIGNCALCULATIONSTEPS24321CALCULATIONOFSHAKERSCREENSURFACEAREA24322CALCULATIONOFVIBRATIONFREQUENCY25323CALCULATIONOFMATERIALVELOCITY25324CHECKINGPRODUCTIVITY26325ESTIMATINGTHEWEIGHTOFSHAKER26326EXCITERANDECCENTRICBLOCKTHEQUALITY26327SPRINGSTIFFNESSOFISOLATION27328MOTORSELECTION2733THEDESIGNOFRUBBERSPRINGS29CHAPTER4DESIGNEXCITER3241CALCULATIONANDDESIGNOFSHAFT32411PRELIMINARYESTIMATESOFTHEMINIMUMDIAMETEROFSHAFT32412DUALAXISLENGTHOFTHEDIAMETEROFEACHDESIGN32413STRESSANALYSISONTHEAXIS3342CALCULATIONANDSELECTIONOFBEARINGS3643DESIGNANDCALCULATIONOFSEALS3644THEDESIGNANDCALCULATIONECCENTRIC3645DESIGNOFCOUPLING37451SELECTTHETYPEOFCOUPLING37452SELECTIONANDCALCULATIONSPECIFICATIONS3846KEYSELECTION38461SHAFTANDECCENTRICCHOICEOFKEYJUNCTIONS38462SHAFTANDTHECOUPLINGSELECTIONKEYJUNCTION38CHAPTER5DESIGNSIEVEBOX3951THESTRUCTUREOFSIEVEBOX3952BOLTSTRENGTHCHECK4053CHECKOFSCREENBOXBEAMS41531BEAMSTRESSANALYSI41532CALCULATIONOFBEAMINTENSITY42533CHECKINGTHENATURALFREQUENCYOFBEAM42CONCLUSION40ACKNOWLEDGEMENT44REFERENCES45第1章绪论11课题研究背景及意义随着工业的发展，筛分在国民经济中应用越来越广泛，在煤炭、冶金、化工、医药、轻工、环保等许多部门，筛分作业是重要的生产环节之一。对于矿物加工行业，如选矿场或选煤场，大批筛分机械正担负者分级、脱水、脱泥、脱介，甚至按质量分选的艰巨任务。就煤炭加工而言，筛分技术也显得尤为重要。筛分机械不仅用于生产粒度水分和灰分等指达标到用户要求的煤炭产品而且在实现煤炭资源的合理利用和保护环境及为煤炭企业创造经济效益等方面，都发挥着重要的作用。本次设计的矿用同步直线振动筛,由于其优良的工作特点振动强度大,分选效果好,结构简化,噪音较低,机器润滑和检修等日常维护工作减少,设备的故障率降低，创造了可观的经济效益。因此进行同步直线振动筛的设计具有重大的现实与经济意义。同时通过毕业设计让我学道了很多知识，不但锻炼了独立思考的能力，而且提高了自我的设计理念1。12振动筛的发展史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。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。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7。与固定筛相比，虽然辊轴筛，圆筒筛和摇动筛的工作效率有较大的改善，而且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。VK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33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。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8。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44，有的甚至达67，值达35以上。振动概率筛K值达557，弛VK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。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36M以上的已不罕见。如日本身刚所生产的振动筛达48X72，德国KHD公司生产的振动筛宽达55M，面积约为50。振动筛大型化标志2M2M着筛分机技术已达到先进水平。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KHD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。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9。13振动筛在国内外的发展现状建国50多年来，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。1仿制阶段，上世纪50年代，我国的筛分设备极为落后，生产上使用的都是从前苏联引进的TYII型圆振动筛；波兰的WP1型和WP2型吊式直线振动筛。为适应生产的发展，国内各个制造单位，通过对以上几种进口筛机进行测绘仿制，形成了国产型号为SZZ系列的自定中心筛、SZ系列的惯性筛和SSZ系列的直线筛等，初步奠定了我国筛分机械的基础。2自行研制阶段，1967年由洛阳矿山机械研究所、鞍山矿山机械厂、北京煤矿设计院、沈阳煤矿设计院、平顶山选煤设计研究院组成了联合设计组，制定了我国第一个煤用单、双轴振动筛系列型谱，并进行了ZDMDDM系列单轴振动筛和ZSMDSM系列双轴振动筛的产品设计工作。1980年，鞍矿厂完成了这四种基型筛的制造，并通过了技术鉴定，在工业上得到了广泛的应用，这标志着我国筛分机械走上了自行研制发展的道路。3引进提高阶段，上世纪80年代以来，冶金和煤炭系统不断从国外引进先进的振动筛产品。在煤炭行业山东兖州矿务局兴隆庄选煤厂引进了美国RS公司的TI倾斜筛和TH水平筛；河北开滦矿务局各庄选煤厂引进了德国KHD公司制造的USK圆振动筛、USL直线振动筛；山西矿务局选煤厂和淮北矿务局临涣选煤厂从日本神户制钢所引进的HLW型直线振动筛等。这些筛机技术参数先进、结构合理、工作平稳、可靠耐用，基本上代表了20世纪70年代国际振动筛的技术水平。在引进筛机产品的同时，国内生产振动筛的专业厂鞍矿厂先后派谴专业技术人员去美国和德国进行技术考察，并进行技术引进。1980年鞍矿厂从美国RS公司引进TI和TH型振动筛制造技术，转化为国内型号定为YA系列圆振动筛和ZKX系列直线振动筛，在国内得到广泛应用。此外，1986年洛矿厂也从日本神户制钢所引进了HLW型振动筛制造技术，转化后国内型号定为ZK系列振动筛，该筛结构紧凑、重量轻，最大规格的筛分面积达27M2，是当时国内最大的直线振动筛。国外振动筛产品和制造技术的引进，拓宽了我国筛分机械设计制造人员视野，他们从中了解和学习到了先进国家设计制造振动筛的理论、方法、设计技术、制造工艺，生产管理，业务水平也大大提高。普通振动筛是采用中等料层厚度筛分法进行筛分，然而，随着筛分技术的发展，新的筛分理论不断出现，相应生产出新的筛分设备。于此同时，我国筛分机械的制造水平也有了很大的提高。对以往工程中常用的振动筛,大都采用单质体集中质量力学模型,对有二次隔振功能的振动筛和弹性连杆式振动筛,通常采用双质体集中质量力学模型，目前一般采用刚性平板力学模型进行解析求解,研究振动筛结构强度、刚度和各阶固有模态时,也采用连续体力学模型。对于大型振动筛结构的弹性体力学模型,目前大都采用离散化数值方法,例如有限元模态分析法。从发展的趋势看,振动筛的减振是利用继电器控制和单板计算机控制共振振幅,用继电器控制虽然减振效果好,但线路复杂,调试困难,线圈容易出现故障,所以目前应用受到制如果用单板计算机控制,实验表明可以限制共振振幅为正常工作时振幅的115倍以内。国内外一般采用激振电机,但由于激振电机与筛箱一起振动,所以要求电机具有较高的耐振性能。目前我国筛分机械的生产已形成较大规模，主要生产厂家有30多个，可供应200多个品种，年累计产量2000台左右，产值近亿元，基本上满足了各部门对筛分机械的要求。14振动筛的工作原理、分类及特点141振动筛的工作原理将颗粒大小不同的碎散物料群，多次通过均匀布孔的单层或多层筛面，分成若干不同级别的过程成为筛分。理论上大于筛孔的颗粒留在筛面上，称为该筛面的筛上物，小于筛孔的颗粒透过筛孔，称为该筛面的筛下物。碎散物料的筛分过程,可以看作由两个阶段组成一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面；二是细颗粒透过筛孔。要想完成上述两个过程，必须具备最基本的条件，就是物料和筛面之间要存在着相对运动。为此，筛箱应具有适当的运动特性，一方面使筛面上的物料层成为松散状态；另一方面，使堵在筛孔上的粗颗粒闪开，保持细颗粒透筛之路畅通。实际的筛分过程是大量粒度大小不同,粗细混杂的碎散物料进入筛面后,只有一部分颗粒与筛面接触,而在接触筛面的这部分物料中,不全是小于筛孔的细粒,大部分小于筛孔尺寸的颗粒,分布在整个料层的各处。由于筛箱的振动,筛上物料层被松散,使大颗粒本来就存在的间隙被进一步扩大,小颗粒乘机穿过间隙,转移到下层或运输机上。由于小颗粒间隙小，大颗粒并不能穿过，因此，大颗粒在运动中，位置不断升高。于是原来杂乱无章排列的颗粒群发生了分离，即按颗粒大小进行了分层，形成了小颗粒在下，粗颗粒居上的排列规则。到达筛面的细颗粒，小于筛孔者透筛，最终实现了粗、细粒分离，完成筛分过程。然而，充分的分离是没有的，在筛分时，一般都有一部分筛下物留在筛上物中。细粒透筛时，虽然颗粒都小于筛孔，但它们透筛的难易程度不同，和筛孔相比，颗粒越易，和筛孔尺寸相近的颗粒，透筛就较难，透过筛面下层的颗粒间隙就更难。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。142直线振动筛的工作原理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。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，如图11。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。TRMPYSIN20TRMSIN2011TPI式中不平衡重的质量和，单位为；M0KG不平衡重块所产生的激振力，单位为N；P转动时间，单位为S；T不平衡重质心回转半径,单位为M；RTPY0TPY0YXXY图11振动筛原理图不平衡重的回转角速度，单位为RAD/S；在振动方向上的激振力,单位为N；YP每个偏心块的质量，单位为。0MKG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内，筛面的振动振动角度一般为，筛面在激振01045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。YK第2章总体方案的设计21振动筛方案的列举本次设计的直线振动筛用于煤的初步筛分，振动频率为、筛孔尺寸为HZ108，生产率为。受振动筛工作条件的要求，确定两种设计方案。M50H/T50方案一ZKX型直线振动筛如图21。图21ZKX型直线振动筛方案二ZKB型直线振动筛如图22。22方案分析ZKB型直线振动筛是采用双电机驱动，同步传动，主振动弹簧为橡胶弹簧，电机经轮胎式联轴器从筛箱侧直接带动两主轴转动。传动结构简单，维修方便运转中不产生较强的噪声和振动，故障相对少些，维修量小。ZKX型直线振动筛主振弹簧为圆柱形螺旋弹簧，采用箱式激振器单电机齿轮强迫传动，运转中容易产生因加工，装配方面存在误差而引发较强的噪图22ZKB型直线振动筛声和振动同时由于激振箱内使用稀油润滑回转轴的密封要求比较高。安装技术要求也较高，维修质量难以保证。ZKB型振动筛常见故障轮胎式联轴器的胶皮损坏、主振橡胶弹簧易坏。ZKX型振动筛常见故障噪声严重、筛箱后箱板筛板下面的底梁振裂、电动机轴断裂、电动机经常烧坏、电机底座螺栓被振断、电机支撑架断裂、激振器传动齿轮及轴承易损坏、主振弹簧折断运转时还会出现跑料现象。23方案确定综合上述两种方案,ZKB型振动筛是采用双电机驱动,同步传动，主振动弹簧为橡胶弹簧，选用块偏心式激振器、万向传动轴等先进高可靠性部件,筛箱结构设计合理,具有整体刚度大、参数选择合理、维护方便、筛分效率高，运转中不产生较强的噪声和振动等优点。所以，采用ZKB型直线振动筛。24振动筛各部分实现形式241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，在测板两侧采用厚的钢板。图23振动筛简图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。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、工字钢、无缝钢管、箱型梁和压型梁等几种。采用槽钢作横梁，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25M。1筛箱部件的连接筛箱的部件，给料槽、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。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。242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。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。1筛面种类与选择常用的筛面有筛板、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。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25MM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。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30MM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。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倍，但是它的强度大、耐磨损，使32用寿命比铜筛板高倍，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32效果来看，应用不锈钢筛板比较有利。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2000MIN即33H，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几种木楔压紧，钩拉张紧，螺栓固定和斜板压紧。1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。2拉钩张紧对编制筛网或厚度小于6MM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。3螺栓压紧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8MM的筛板，棒条筛面，橡胶筛面和其他筛面的中部固定。螺栓的形式以前常用U形，这种结构简单，但拆除麻烦。近年来改用J形螺栓，较U形螺栓使用方便。本设计采用的螺栓压紧方式见23图。图23螺栓固定筛面结构简图4斜板压紧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。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。筛面的长度是3000MM，宽度是1200MM。筛板用螺栓固定在横梁上，在螺栓之间上有橡胶垫。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旋紧。2因为螺栓放在橡胶垫内，可避免磨损。245激振器激振器是一个长轴和偏心块的组合体，两个激振器分别由各自的电机带动，每跟轴上安装有两个偏心块，见24图。偏心块由两部分组成主偏心块固定在轴上；可调偏心块用螺栓固定在主偏心块上。改变可调偏心块的位置，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圆锥滚子轴承。2采用圆锥滚子轴承不仅可以承受径向力，而且可以承受一定的轴向力。由于圆锥滚子轴承外径不大，从而减轻了整个激振器的重量。3由于激振器不大，重量一般，只需要安装在筛箱的两个侧壁上，这样才会使其受力状况良好。当轴承损坏时，也便于拆卸。4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，但轴承拆装比较困难。图24激振器结构简图246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1250MM以内时，也可不设防摆锤。在惯性振动筛减振弹簧既是主振弹簧，又是隔振弹簧，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。图35弹簧的固定形式第3章双轴直线振动筛的参数计算31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。311直线振动面上的物料运动分析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31TASSINI式中S筛面移动的位移；筛面的振幅；A激振器轴回转相位角，；T轴的回转角速度；T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。2物料的运动分析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。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。物料颗粒在直线振动筛面上的受力情况如图31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32NGMACOSSIN233FICO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N0所以COSSIN2MGMAD消去M，得DGSIN1COI2物料的抛掷指数，因此，由上式可知DVKSIN134COSIN2GAV3抛掷指数对设计的影响VK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DYFNGCOSXMMYS图31物料的运动分析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ZZ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，D2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VK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DIVDIZ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35COS2MGDTY将公式35积分可以得到颗粒沿垂直于筛面方向的速度方程36SDDTY式中颗粒抛离筛面时初速度在轴方向的分速度；DYV37DDAYCOS由于，以，并将上式一并带入式36得T38COSSDDGY可见颗粒跳离筛面的法向位移，方程可用下式表示39TDY式中的是颗粒开始起跳时的纵坐标，即，将式38代入公式39，并进DYDDASIN行积分运算TGAYZDTDZDZCOSSIN3102COI2ZD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，ZZ故称为跳动终止角，；DZ跳动角；颗粒跳动一次后又落回到筛面上的纵坐标，即ZYZZAYSIN将，等代入公式310得ZZASINDDMGCO2311COS12IDT上式反映了颗粒跳动起始角与跳动角之间的关系。DVDKSIN21COVD3122VDKTG又因跳跃指数与跳动角的关系式为DI或3132DIDI将公式312及313代入公式311中，便可求的抛射强度与跳跃指数的关系1SINCO122VK314IDD由公式314可作出与的关系曲线。VDI当跳跃指数为，此时抛掷指数1，脱离角，颗粒在筛面上已0DIVK90D近似为的切线速度向前滑动。当跳跃指数为1时，33，此时跳动角，脱ADI2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417D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133。因此将带入公式得V4017D筛分机振动所需的振动频率1NAG2COS54在单颗粒理论中称之为第一临界转速。1N当跳跃指数为2时，636，此时跳动角，脱离角，即颗粒在这DIVK429D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D式得筛分机振动所需的振动频率2NAGCOS75在单颗粒理论中称之为第二临界转速。2N由此可见值越大，越小，即物料颗粒在筛面上起跳的早，抛出的高；反之，VKD值越小，越大。VD312工艺参数的选择1处理量要求生产条件Q50T/H；2抛射强度的确定VK实际选择抛射强度值时，要根据物料的性质如易碎性、粒度、湿度、密度等。一般振动筛选用中速抛掷运动状态即255。在这种运动状态下，振动筛有较高的产量VK和筛分效率，对机件的强度和刚度要求不高，对泥质较多或难筛物料，可采用高速抛掷运动。直线振动筛的宜取2540。圆振动筛的取35。总之，难筛物料取大值，易筛VKVKVK物料取小值；筛孔小时取小值，反之取大值。由于所设计是双轴振动筛，所筛物料属于易筛物料，选取3；V3振动筛的振幅的确定A振幅和频率是筛分机重要参数。惯性振动筛振幅值必须足够大，以便将接近筛孔尺寸的颗粒抛离筛面，减少堵孔。但振幅又不宜过大，否则，牵制频率，甚至因其过大会提高振动强度，降低构件使用寿命。通常直线振动筛A46MM，圆振动筛振幅A34MM。对于振动筛，筛孔打者A取大值，筛孔小者A取小值。由于本次设计的是直线振动筛，所以选取A4MM；4筛面倾角筛面倾角的大小决定于要求的生产率和筛分效率。当筛子的其他参数确定后，筛面倾角大，则生产效率高而筛分效率低；筛面倾角小，则生产效率低而筛分效率高。所以当产品质量要求一定时，就应有一个合理的倾角。对于直线振动筛一般取为了适应不同需要可在内选取，所以选取；01005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，这样实际上力的叠加方向就是与水平成方向。445即振动方向角选取；456筛下物最大颗粒不同形状的筛孔，筛下物的最大粒度与筛孔的尺寸关系是315LKDMAX式中筛下物中，颗粒直径最大值，MM；MAXDL筛孔尺寸，MM；K系数，圆形孔K07；方形孔K09；长方形孔K1217；选取K15；由公式315，筛下物最大颗粒75MM；501MAXD7物料层厚度物料层厚度为100200MM，本次设计选取的是100MM；8筛分方式用于准备筛分，煤炭颗粒的尺寸为1100MM。32总体设计计算步骤321计算振动筛筛面面积由煤用振动筛的生产率计算公式QFQ由筛分机械表57得，单位筛面面积的生产率为取3540吨/小时，取Q2米35T/HM2,Q取100T/H；Q代入数据得F100/35286M2由筛分机械一书可知，适合设计振动筛的型号为ZKB1230型取实际的F36M2。322振动次数的计算对于双轴直线振动筛振动次数次/分SINCO9302AKNV代入数据得N970次/分45SI12振动强度K一般在38范围内；实际振动强度；S校正KGANS2489017143903222通过校验转速满足条件。323物料运动速度的计算由筛分机械设计手册知，双轴振动筛的物料运动速度，可按如下经验公式计算COS90CAVMNA代入数据得M/S19802850910462903NV324验算生产率由公式BHQ30式中B筛面宽度，M；H筛面上物料层的厚度，MM；物料运动的平均速度，M/S；物料的松散比重，T/M2。代入数据得Q3600BHVR855T/H50T/H19801360经验算，合格。325估算振动筛的重量由经验知大中型振动筛振动筛总重振动筛单位面积的重量550600KG/M2筛面面积M2MSK式中单层筛1，双层筛12。SKSKSK代入数据得KG2016358326激振器偏心块的质量及其偏心距的确定由现场经验，要满足已知工作条件，应取偏心距为60MM，即60MMR对于双轴振动筛，有MRNMA式中振动筛的参振重量,KG；M单个偏心块的重量,KG；M振幅,M；A偏心块数，N8；N偏心距,M；R代入数据得KG71608423327隔振弹簧刚度的确定振动筛取频率比45PZ现取5Z对于双轴振动筛弹簧刚度的计算公式为2ZMK其中双轴圆振动筛的角速度101527弧度秒，60N97代入数据得K8246N/MM2512每台筛子由4个弹簧支承，则每个弹簧刚度为41代入数据得2063N/MM6821K328电动机的选择惯性振动筛工作时的功率消耗，包括振动体动能消耗和轴承内摩擦消耗316121N式中传动效率，取09；1动能消耗的功率1NKW740832NCMA式中C阻尼系数；推荐C，取其为025；振动次数，R/MIN；N代入数据得KW195417408702503231N2轴承内摩擦消耗的功率2KW1740832DMANFNM式中轴承的摩擦系数，0005；MFFD激振器轴的直径，M，005M；代入数据得KW1740805920532N将、代入公式315得1N2KW26521N所选用电机静启动转矩应满足QMJ式中静转矩；，NM；JMMRNZJ89电动机的静启动转矩，NM；Q由机械设计手册表22128，选取电动机型号为Y160M6型；额定功率75KW，同步转速1000R/MIN，满载转速970R/MIN，最大转矩20KNM，质量120KG。单电机拖动的振动筛激振器，2组偏心块产生反向同步回转是靠齿轮强迫联系达到的。根据TRIZ理论中的40条创新原理，采用分割的创新原理把一个物体分成相互独立的部分。既采用双电机，双电机分别拖动的2组偏心块,两者之间并无任何强迫联系，它之所以能够产生反向同步回转,完全是靠2组偏心块在运动中的力学关系来保证。33橡胶弹簧的设计圆柱形橡胶弹簧几何尺寸如图32DDHO图32圆柱形橡胶弹簧AH64式中弹簧的最大变形量，M；H本次设计M02531710H318D式中弹簧的自由高度，M；0H弹簧的外径，M；D根据公式316317，取M，取M120H150D31904D式中受压面积与自由面积之比；D弹簧的内孔直径,M，取D25MM；由公式318得2604104565122XKJDE式中外形系数；XK动弹性模量，N/M2；DE静弹性模量，。JN/M静弹性模量与邵氏硬度的关系式为6035107417SHJEE2N/M式中橡胶弹簧的邵氏硬度，度，通常取；SHS504本次设计取为48501047HHFKEXD2N/式中F弹簧的受压面积，M2。强度应满足JADJKPFHK154式中橡胶的压缩应力，KPA；J橡胶的许用压缩应力，KPA。J980J第4章激振器的设计41轴的计算与设计411初步估算轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设计手册3一书查表1932，取A110,按公式3NPAD取联轴器的传动效率为09，轴的转速为970R/MIN则KWP07569则MMD2113圆整为D21MM轴上有键槽，A值需要增加则MM54A因装置为振动装置为安全起见取轴的最小直径为25MM1D412轴的各段长度的直径设计轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径,为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径1D1D相适应，故需同时选取联轴器型号。但由于联轴器在振动过程中容易被损坏，在本设计中连接部位用十字轴式万向联轴器。联轴器的计算转矩CT9550NMCTKTZWKNP式中工作情况系数，K17动力机系数，1WW11ZZT代入数据得1255NM17905CT由机械设计手册3初步选取UL型轮胎式联轴器UL8，额定转矩400NM和WSNT型十字万向联轴器WSD6额定转矩450NM。N轴孔直径30MM，28MM为了满足半联轴器的轴向定位要求，段左IDVID端需制出一轴肩，轴的段要安装偏心块，需有键槽，故取段的直径为50MM。ID初步算得偏心块的厚度为73MM，轴段上又有挡圈，据此可取段的长度为ILIL161MM。安放