筛机的主要部件设计和计算

1、主要零部件的设计和计算筛面的设计和选择筛面的功用及结构特点筛面是筛子的主要工作部件。对筛面的基本要求是：有足够的强度，最大的有效面积（筛孔 总面积与整个筛面面积之比），筛孔不易堵塞，在物料运动是与筛孔相遇的机会较多。常用的筛面有筛板、筛网、条缝筛板和网状丝布四种，前两种主要用在煤炭的分级处理上， 后两种用在洗煤厂的脱水、脱泥和脱介质中，正确地选用筛面，就能提高筛分的效果和工作的可 靠性，从而发挥筛子应有的能力。为了保证筛面的工作可靠性，筛面固定的方法，也有很大的影响，这对金属丝或金属条所以 制成的筛面表现的尤为突出。因为如果筛网的固定比较松弛，筛子振动时，筛网就要产生局部的 抖动，使筛丝产生局

2、部的绕曲，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。筛面的分类及加工要求筛面按材料及加工方法不同可以分为：筛板、筛网、条缝筛板、网状丝布。1、筛板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25毫米以上的大块分级，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。煤用筛筛板的材料一般采用 As和16Mn、16 MnCr等钢板，钢板厚度常用6毫米，根据工作 条件的不同可以适当增厚或减薄，筛板的加工可以用钻孔或冲孔等方法。 常用的筛孔形状是圆形， 个别情况下也采用长方形。应用长方形筛孔时，其长边应与物

3、料运动方向一致，而且只能用冲孔 的加工方法加工方法。为了避免筛孔堵塞、可以将筛孔造成底部扩大的圆锥形，这样，筛孔由颗 粒的入口到出口逐渐扩大，有利于物料的透筛。对冲孔的筛板来说，这种扩大在冲制过程中可以 自然形成。在一般情况下，冲孔比钻孔简便，所以在有条件是，应采用冲孔方法。为了使筛板有足够的强度而且开孔率尽可能大，圆形筛孔几乎总是作菱形的排列。这样排列 的筛板，其开孔率可以用下列计算:(3-1)D2A开=0.905咒100%（s + dY式中，A开一一开孔率，%；D 筛孔直径，毫米；S筛孔间的最短距离，毫米，按照经验，S的大小可以用公式sxotJ'D确定。筛板一般是在筛面两侧用木楔压

4、紧进行固定的。木楔遇水膨胀，可以把筛面压的很紧。这种 方法简单可靠。为了防止中间部分发生松动，可用螺栓或V型螺栓压紧。2、编织筛网筛网的优点是开孔率达，可达总筛面就的 70%。但是与筛板比较，牢固性较差，使用寿命较 短，所以一般只用在细粒度的分级上。在选煤厂往往用于筛孔小于13毫米的煤炭分级。筛网最常用的材质是低碳钢，它只适用于硬度较低的物料，我国许多矿用筛网采用Ao钢，也 有用铅丝筛网。如果物料硬度高，可采用高碳钢或合金钢。采用不锈钢和65Mn钢丝造成的筛网， 使用寿命能够延长几倍，虽然价格较高，但总的看来在经济上是有利的。筛网的筛孔绝大部分是 方形，一般用编织而成。编织筛网的缺点是表面不可

5、采用波纹状的筛丝。为了减少连接处的筛丝 凸起，可以把此处筛丝压平，这样既可以减少物料沿筛面运动的阻力，也可以延长筛网的寿命， 编织筛网的构造见图所示。纹编织筛网斜纹编织筛网图3.1编织筛网图111 11II111111 11IIH3、条缝筛板条缝筛板广泛地应用在煤炭的脱水、脱泥和脱介质中。我国选煤厂用条缝筛板的材质有铜和 不锈钢两种。不锈钢筛板比铜筛板价格高 23倍，但是它的强度大、耐磨，使用寿命比铜筛板 高23倍，脱水和脱介质的效果也比较好。但是也要综合考虑成本和经济效率等综合因素的影 响。4、网状丝布网状丝布一般用于煤泥脱水，它类似编织的粗布，开孔率可达4050%。网状丝布的种类很多，常用

6、的材质有不锈钢、紫铜、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 寿命比铜丝丝布高约三倍。筛网的设计根据所筛选的物料一一煤炭的特性，ZD1224型单轴直线振动筛用于煤的准备筛分，筛分机 的生产能力和原料性质、筛分条件及对筛分精度的要求都有关系。振动筛生产能力的计算虽然有 不少试验公式，但由于筛分过程的影响因素很多，生产上还是以类似条件下的单位面积生产率来 计算。根据筛子的单位面积生产率，可用下式计算筛子的生产能力：(3-2 )Q = Fq t/h式中，Q振动筛的处理能力；F 筛面工作面积m2，即F

7、 =BL （B为筛面的宽度，L为筛面长度。一般筛面的长度 是一定的，筛分机的处理能力主要是由筛面宽度来调节）；q.单位处理量 t/（h、m2 ）。查表得单位处理量为：4050t/（h rn2 ）计算得：F约为2.88m2Q =Fq =2.88 咒 50 =144t/h筛网采用冲孔筛板，筛孔尺寸为40m m,筛板厚度7毫米。由（3-2） 得:D2402A开=0.905 x100%=0.905x =69.36%（S + Dj（5.69 + 40）2筛网的结构如图3.2所示，筛网的强度校核（略）。筛箱的设计筛箱材料的选择和结构设计筛箱是筛子的承载部件和参振部件，由筛框及固定在它上面的筛面组成。典型的

8、振动筛的筛 框结构。它是由侧板、后挡板、下横梁和上横梁组合而成。侧板是用钢板制成，利用横梁将两块 侧板联接起来，使筛框成整体结构。为了加强侧板的刚度，在适当部位铆接角钢以补强。下横梁 采用无缝钢管或槽钢，上横梁采用无缝钢管。14©OOOOOOOOOOOOOOOOOO©OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO oooooooooooooomoooo OOOOOOOOOOOOOOOOOOOO oocooooooooooooooooo OOOOOOOOOOOOOOOOOOOO 5 OOOOOOOOOOOOOOOOOOOO i ©o

9、oooooooooooooooooe图3.2筛网图由于筛子是在高频振动下工作，筛框不仅承受筛分物料的重量，而且还要承受很大的振动力。 因此，筛框的结果要牢固，不但要有足够的强度，还要有足够的整体刚度，使筛框不致因发生变 形而损坏。对于大面积的振动筛，这个问题尤为重要。侧板和横梁式筛框的主要受力构件。由于筛箱是借助侧板支承或吊挂在机架上，所以侧板承受物料和筛箱的重量，并将激振力传递到筛框的各个部分。侧板一般用616mm的钢板和角钢组合而成。横梁承受筛板和物料的重量级它在工作中的惯性力。横梁可以采用槽钢、工字钢、无缝钢管、箱形梁和压型梁等几种。采用钢管做横梁，由于他在各个方向的惯性矩相同，所以受力

10、状态较好， 它特别适用于做圆形运动的筛箱。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。箱横梁一般是由两根槽钢对接而成，它有利于承受两个方向的力量，所以目前一些大面积的筛箱经常采用。压型梁永钢板热压而成，可以制成所要求的形状，在两的转角处要呈 圆角，避免受力后产生的应力集中，它也用在受力较大的大面积筛箱上。应当注意，由于梁的弯 矩个长度平方成正比，所以从强度观点来看，筛箱的宽度不宜过大，目前一般筛箱的宽度，很少 大于2.5米。筛箱的刚度是指它抵抗变形的能力。在筛子工作时，筛框受振动产生的高频惯性力可使局部 构件发生动力变形，这种变形往往是横梁或侧板断裂的一个重要原因。所以

11、，加强筛框结构的刚 度、特别是连接部件的刚度是个重要的问题。在横梁间设置纵向小梁、横梁上铺设筛板、横梁与 侧板相接处采用较大的弯钢以代替角钢等都是提高筛箱整体刚度的有效措施。筛框结构常用的连接方式有铆接和焊接两种。铆接结构施工简便，但是由于焊缝复杂、内应 力开裂甚至造成构件的断裂12-13。实践表明，铆接结构的筛框，其损坏一般比焊接结构要少一些。根据两种连接方法的特点， 对于振动强度较小的小型筛箱（长度小于 4m）,可以考虑焊接，大型筛箱最好采用铆接，或者采 用铆焊联合联接，即重要的地方（如横梁与侧板的连接）用铆接，次要的地方采用焊接。对于ZD1224型单轴直线振动筛，其属于小型振动筛，振动的

12、强度较小，所以采用焊接处理， 其筛网的型号尺寸为：1200x2400mm，筛面的面积为2.88m2，均分为4小块(1200x 600mm )， 用角钢焊接成框架并将筛网焊接在其上不，其部件结构图如附图所示，其中侧板为Q235钢板，厚度为7mm。筛箱的底侧用六根直径*48mm内径* 41mm的空心圆钢管焊接而成，满足了强度要求，而且 能节省用材。筛箱重心计算及振动器位置的选择2、平面坐标系原点的选择尽量与设计基准一致，一般选在筛箱侧板的左下1、鉴于振动筛筛箱的对称性，重心可以垂直于筛面的纵平面进行计算，筛宽方面的重心即 在筛箱宽度的中间； 角。重心的计算送Wx )x= 2 WmmZ (Wyi)y

13、 =mm(3-3)式中，W第i个构件的重量，kg ；i个构件重量的总和，kg ；xi、yi 第i个构件的重心坐标,mm。实际重心可根据物料分布特性作适当的调整。但是由于物料的性质和筛箱的制造等方面存在 的问题，特别是由于筛上物料性质不稳定使得重心难以按照上面的公式进行计算，所以要进行简 化处理，根据以往经验：筛箱的重心位于筛子的几何重心往进料口方向平移约200300mm。具体位置如零件图所示。筛网的固定：筛网用螺栓固定在所加肋板上，在其下垫一层橡胶。防止振动便于固定。在筛 箱的两侧的适当部位分别加角钢以提高筛箱的强度和刚度。振动器的设计振动器，又叫徼振器”是单轴振动筛的主要转到部件，筛子的激振

14、力由它产生，单轴振动 筛一般选用简式振动器，其构造简图如图3.3所示。在振动器中装有偏心轴或是采用直轴加偏心块。根据经验公式，振动器的位置通常在距筛箱进料口约200-300mm处。5asi1-偏心块 2-套筒 3-轴承盖 4-油杯 5-轴承座 6-轴承 7-轴 8-密封圈图3.3振动器简图与箱式振动筛比较，简式振动器具有以下优点：（2） 响较小。（1）高度小、质量轻。由于简式振动器安装在筛箱上，不必采用结构笨重的工字横梁，所 以整个筛箱的高度较小，重心降低，质量减轻，增加了座式筛子工作中的稳定性。激振力相当于沿整个筛宽的均布载荷，安装精度较易保证，其误差对筛箱各点振幅影偏心块的加工制造较方便。

15、 方便布置传动的电动机。（3）（4）在振动器的设计中主要是对轴、偏心块进行设计，对轴承进行选型和校核，其他的一些部件 像套筒、加固法兰、加油杯等标准件按要求选用。在此不作详细的计算。偏心块的设计偏心块的作用，改变可调不平衡重块的位置，可调整激振器离心惯性力的大小，激振器直接 安装在筛箱两个侧壁上，简化筛箱的结构，并改善其受力状况。是振动器上较为重要的部分。参振质量5:(3-4)M =M1+M2+M3 + M4+M5+M6，kg；式中，Mi 筛箱质量，kg；M 2振动器质量，kg ；M 3 支撑装置上弹簧座总质量，kg ；M4 联轴器及其罩的质量，kg ；M 5物料质量，kg；M5 "

16、wBLH： Hi ；fw 物料结合系数，取 0.2;L 筛面的长度，m;Z Hi 各层筛面上料层平均厚度的总和，m；M 6其它参振质量，kg。M1M2M3M4M5=387.28kg ;=88.70kg ;= 12.7x4 = 50.8kg ;=13.4kg ;=50kg ;M mMj + M2+M3 + M4 + M5 + M6 止 600kg。2(3-5)单轴振动筛的振幅为-:-K如果忽略弹簧的影响，则公式可以简化成：MA = nmr (3-6)，即A=如 (3-7)，利用这个M公式可以计算单轴振动筛的不平衡重量及其回转半径。由前面的计算知，振动筛的振幅为 07mm，参振质量M俺600 kg

17、。取振幅为A=07mm, 取A =3 4mm可以计算得mr = 1800 2400kg ”mm ;在此情况下可以对偏心块进行设计，其结构 简图如图3.4所示。根据实际生产中对振幅的要求，可在偏心块上增加或减少配重块的数量，从 而达到改变振幅的目的。偏心块重约为 Wz=9kg回转半径为120mm(通过增加配重块能使偏心块 的重心下移)。i2r图3.4偏心块简图憊M2若要增加振幅，可在偏心块上增加配重块，每块重为Wg=0.92kg。50虽50图3.5偏心块简图轴的设计轴的结构决定于受载情况，轴上零件的布置和固定方式，轴承的类型和尺寸，轴的毛坯、制 造和装配工艺及安装、运输等条件。轴的结构应是尽量减

18、少应力集中，受力合理，有良好工艺性， 并使轴上零件定位可靠，装拆方便。对于要求刚度打的轴，还应在结构上考虑减少轴的变形。由于影响轴的结构因素很多，故轴不可能有标准的结构形式，必须根据情况具体分析比较， 确定方案。轴上零件的固定，零件与轴的固定或联接方式，随零件的作用而异。一般情况下，为了保证 零件在轴上具有固定的工作位置，需从轴向和周向加以固定。采用合理结构措施提高轴的疲劳强 度，轴的破坏多少属于疲劳破坏。在轴的截面变化处（如轴肩、键槽、环槽等），会产生应力集中，轴的疲劳破坏往往在此产生。因此在轴的结构设计中，应力要降低集中。提高轴的表面质量 也是提高轴的疲劳强度的有力措施，因为轴的表面工作应

19、力最大。在结构上为了保证轴的疲劳强 度，轴肩出的过渡圆角半径不应过小。提高轴的表面质量包括降低轴的表面粗糙度，对轴表面进行处理，如热处理，机械处理和化 学处理等，都能达到提高轴的疲劳强度的目的。由电机选型得知：电机为丫132M1-6，额定功率为4KW，电机输出轴的直径为38mm,饶性联 轴器的效率为0.98 （机械设计手册查得），在经过轴的联接后其转速约为 960r/min。电机轴的直 径为038mm。1、初步估计轴的最小直径9按扭矩初步估算轴颈a估算轴径 选择轴的材料为45钢，经过调质处理，由表26.1-1查得材料的机械性能数据为9:bb =650 MPabs =360 MPaJ =270

20、MPaJ =155M PaE =2.15x105M Pa根据表26.3-1公式初步计算轴径，由于材料为45钢，由表26.3-2选取A = 118，贝9得(3-8)dmin =118； = 19.3mmY n V 960考虑到轴做高速运动，且载荷激振力受力较大，故依据经验公式，取轴的大端直径为50mm。b、选择联轴器考虑动载荷及过载，取联轴器工作情况系数K=1.5 （根据联轴器选取），则联轴器技术转矩9:1.5X4X955X104Te =KT = 596875N m59.7N m960根据工作要求选择开式轮胎联轴器，由轴径 d=50mm和Te选取联轴器的型号为：UL8，其允许最大转矩Te =59

21、.7N m。2、轴的结构设计要确定轴的具体结构，必须充分考虑所有安装在轴上零件的结构尺寸。根据轴承的受力情况，选取调心滚子轴承，该系列轴承的滚道呈球面形，能适应两滚道轴心线间的角偏差及角运动的轴 承。初选轴承为53613,其宽度B =48mm。根据结构要求，为了便于轴承的装配，取轴承处的直 径为di =65mm，查轴承的技术参数得在此处的轴长为：46mm，装套筒的轴径为d 60mm，此 处的长度为45mm。依次类推，当轴上所有零件尺寸确定后，轴的结构也就基本确定了。图3.6为轴的结构简图。19746蛰W»=證jinm£图3.6轴简图轴承的选用和设计轴承的选择，选择轴承时，首

22、先是选择轴承的类型。根据工况要求选用调心滚子轴承，该类 轴承在球面滚道外圈与双滚道内圈之间装有球面滚子，按内部结构的不同，分为R、RH、RHA和SR四种型式。由于外圈滚道的圆弧中心与轴承中心一致，具有调心性能，因此可自动调整因 轴或外壳的挠曲或不同心引起的轴心不正。可承受径向负荷与双向轴向负荷。特别是径向负荷能 力大，适用于承受重负荷与冲击负荷。圆锥孔轴承通过使用紧固件或退卸套可使于轴上的装拆.心滚子轴承可承受较大的径向载荷，同时也能承受一定的轴向载荷。该类轴承外圈滚道是球面形， 故具有调心性能，当轴受力弯曲或倾斜而使内圈中心线与外圈中心线相对倾斜不超过12.5时,轴承仍能工作919。在受力情

23、况下，滚子轴承要优于球轴承，所以选用调心滚子轴承。根据振动器选择轴承为大游隙调心滚子轴承，在此只对轴承进行计算和选择，对轴承座等在 此不作详尽的设计计算。基本尺寸安装尺寸计算系数轴承选择为调心滚子轴承2231319。其相关参数为：d =65; D =140 ; B =48 ; rmi 2.1damin =77mm； damax=128mm ； ramin = 2.1me=0.39 ； 丫1 =1.7 ； 丫2=2.6 ; Yo=1.7Cr =188kN=252kN(1)(2)(3)额定动负载荷： 额定静载荷：Cor极限转速：油润滑3200r/min脂润滑2400r/min。(4)(5)(6)弹

24、簧的选用弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用下产生较大的弹性变形。弹簧在各类机械中应用十 分广泛，主要用于：1)控制机构的运动，如制动器、离合器中的控制弹簧，内燃机气缸的阀门 弹簧等；2)减振和缓冲，如汽车、火车车厢下的减振弹簧，以及各种缓冲器用的弹簧等；3)储存及输出能量，如钟表弹簧、枪闩弹簧；4)测量力的大小，如测力器和弹簧秤中的弹簧等。按照所承受的载荷不同，弹簧可以分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种917。螺旋弹簧是用弹簧丝卷制成的，由于制造简便，所以应用最广。在一般机械中，最为常用的 是圆柱螺旋弹簧。所以在此选用圆柱螺旋压缩弹簧。根据筛箱的设计，可以近似的计算出筛箱的重量

25、约为387.28 kg(3-9)参振质量5: M -Mj +M2+M3+M4+M5+M6，kg；式中，M1筛箱质量，kg；M 2振动器质量，kg ；M 3 支撑装置上弹簧座总质量，kg ；M4 联轴器及其罩的质量，kg ；M 5物料质量，kg；M5 "wBLH： Hi ；fw 物料结合系数，取0.2 ；L 筛面的长度，m；Z Hi 各层筛面上料层平均厚度的总和，m；M 6 其它参振质量，kg。经计算得：M 387.28kg;M2M3M4M5=88.70kg ;= 12.7x4 = 50.8kg ;=13.4kg ;= 50kg。auLJM+M2 + M3 + M4 Ms+Me 止 6

26、00kg。1-调整螺栓2-法兰 3-弹簧座4=螺旋弹簧5-橡胶座6-橡胶体7-筛箱侧板8-套筒图3.7支撑弹簧简图振动筛上选用的弹簧如图所示，在实际设计时应考虑问题：支撑弹簧可以用橡胶弹簧或螺旋 弹簧。亦可用复合弹簧，一般在支撑装置中还设计有摩擦阻尼器，但是鉴于橡胶弹簧和复合弹簧 的橡胶内阻较大，对过共振区时的振幅有一定的限制作用，所以可以不设计阻尼器和其他的限制 装置。只需对圆柱螺旋压缩弹簧进行计算考虑。弹簧要求在一般的载荷条件下工作，并要求中径约为95m m，外径约为110m m,弹簧的伸缩量约为07mm，且所加载荷为筛箱质量、振动器质量、物料质量。其中，M1 = 387.28kg、M 2

27、 = 88.70kg。由式（3-2）知Q =Fq =2.88沢50 =144t/h知，计算得单位时间处理量为40kg /s。为尽量简化 且精确计算，取 M5 =1.2x40俺50kgFo 的大小，F0 =mB2r(3-10 )根据设计的偏心块，可以算出激振力式中，F。一一激振力，N ；m偏心块重量，kg ;r偏心块回转半径，mm。代入数 据得：F0 =m©2r =9086N ，且 F4760N， F2 = F。+ F1 +M 5 =14346N ;F3 = F0 - M 5 = 3826 N ; 且 A = r3- *。取 A = 4mm。FaFlF2rs图3.8支撑弹簧受力压缩简图

28、由上可以计算得：Fmax=?=358环，F3Fmin = 1 =956.5N，兀=5mm 。4181、弹簧的许用应力因弹簧在一般的载荷条件下工作，可以按第m类m级。根据D2 - D<111-95 = 16mm，估取弹簧钢弹簧的许用应力应根据工作条件料来确定。 弹簧来考虑。现选用硅锰弹簧钢（60Si2Mn ） 丝直径为16mm。由表16-314暂选许用弯曲应力6b =1570MPa，则根据表16-214可知：许用切应力 =0.8x0.5Mb =628MPa。2、弹簧丝直径根据强度条件计算来确定弹簧丝的直径。现取旋绕比C=6,则由文献14中式（16-4）得:4C 1 亠0.6154咒61 亠

29、0.615K =+=+止 1.254C-4 C 4646根据式（16-10）得：628d1十3 =1.6气陛6竺邑mm = 12.75mm T“改取d =16m m,查得14B不变，故x不变。95取 D =95mm , C =一 =5.935，计算得 K =1.253。于是，d'=1.6/86弋囂咛值曲上值与原来的估计值相近，取弹簧钢丝标准直径为d=16mm，此时D=95mm,为标准值,则DD +d =95 + 16=111mm：120mm。所得尺寸与题中的限制条件相符，合适。3、弹簧的圈数n根据刚度条件，来计算弹簧的圈数n。由式文献14中(16-9)得弹簧钢度:kF -Fmjx-Fwn -Fmax-Fwn =3586.5-956.5 N/mm =526N/mm/_2 f'-j托由文献14中表16-2，取G =82000MPa，则弹簧的圈数n为:Gd482000X164n = 3 =3= 7.648D3kF95 X 526526取n =8圈。此时弹簧的刚度为kF =7.64x5_6 N/mm =502N/mm84、校核(1)弹簧初拉力Fo =Fmin -kF =3586.5N -502%5.0N =1076.5N初应力按文献14中式(16-8)，得:8F4D