设计版说明书

1、振动筛设计摘要目前我国各种选煤厂使用的设备中,振动筛是问题较修量较大的设备之一。这些问题突出表现在筛箱断梁、裂帮,稀油润滑的箱式振动器漏油、齿轮打齿、轴承温升过高、噪声大等问题,同时伴有传动带跳带断带等故障。这类问题直接影响了振动筛的使用,严重影响了生产。4YA2460 型圆振动筛可以很好的解决此类问题，因此本次设计的振动筛为 4YA2460 型圆振动筛，该系列振动筛主要用于煤炭行业中物料分级、脱水、脱泥、脱介等作业。其工作可靠，筛分效率高，但设备自身较重。本文分析论述了设计方案，包括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及动力学参数的计算，合理设计振动筛的

2、结构尺寸；进行了激振器的偏心块等设计与计算，电的设计与校核；进行了主要零部件的设计与计算，皮带的设计计算与校簧的设计计算，轴的强度计算，轴承的选择与计算，然后进行了设备维修、安装、润滑及密封的设计，最后进行了振动筛的环保以及分析。关键字：振动筛，激振器，设计与校核Vibrating Screen DesignAbstractAt present, vibrating screen is one of the equipment which often has much fault andneeds a large quantity of maintenance's coal prepa

3、ration plant .These issueshighlight in the screen box beam, crack , oil leakage of thin oil lubrication of box-type vibrator, gear tooth broken, bearing high temperature, large noise, and at the same time the problem of accompanied by jump with broken belt such as fault belt.Such issues directly aff

4、ect the life of the shaker, which has seriously affected the production. 4YA2460-round shaker can solve such problems well.So in this thesis ,I will design this shaker ,which can be used in the coal industry classification, dehydration, desliming.This shaker has reliable operation and high screening

5、 efficiency.But it is heavier with the device itself.In this paper, I discusses the design scheme,including the classification and shaker features and design programmes to be confirmed; materials on the movement of the shaker and the dynamics of the parameters, designing the structure of vibrating s

6、creen size.I also design the eccentric block of the exciter,motor design and verification ,the design and calculation of the main components and belts, the design of spring, the axis of Strength, the choice of bearings and calculation.And then I proceed to the maintenance of equipment, installation,

7、 lubrication and the design of seal.Finally,I make a environmental and economic analysis to the vibrating screen.Keywords: vibrating screen, vibration generator, design and checking目录绪论011.1选题背景与研究意义01.1.1 选题背景01.1.2 研究意义1国内外研究现状11.2.1 国外研究现状11.2.2 国内研究现状1振动筛的分类3筛分机械发展方向3本课题研究的内容41.21.31.41.5振动筛筛面物料

8、运动理论522.1筛上物料的运动分析6正向滑动7反向滑动8跳动条件的确定8物料颗粒跳动平均运动速度92.22.32.42.53振动筛的工作原理及结构组成113.1 圆振动筛的工作原理113.2 振动筛基本结构123.2.1 筛箱123.2.2 激振器123.2.3 支承装置和隔振装置123.2.3 传动装置12振动筛动力学基本理论12振动筛参数计算165.1 运动学参数的确定165.2 振动筛工艺参数的确定18455.3动力学参数的确定185.4电的选择19电功率计算19电机的选择195.4.15.4.25.4.3 电机的启动条件的校核20主要零件的设计与计算2166.1轴承的选择与计算216

9、.1.1 轴承的选择216.1.2 轴承的计算226.2皮带的设计226.2.1 选取皮带的型号226.2.2 传动比236.2.3 带轮的基准直径236.2.4 带速236.2.5 确定中心距和带的基准长度23轴的设计246.3.1 轴的设计特点246.3.2 轴的常用材料25支承弹簧设计验算256.36.37振动筛的安装维护及润滑287.1 振动筛的安装及调试287.1.1 安装前的准备287.1.2 安装287.1.3 试运转297.2 操作要点297.3 维护和检修297.3.1 安装前的准备297.3.2 常见故障处理308设备的环保、可靠性和评价318.1 设备的环保318.2 设

10、备的可靠性318.2.1 可靠度的计算318.2.2 平均的计算328.3设备的评价328.3.1 投资回收期328.3.2 设备合理的更新期34总结与展望34参考文献35致谢371绪论1.1选题背景与研究意义1.1.1 选题背景YA 系列圆振动筛筛箱运动轨迹为圆，适用于煤、石灰石、碎石、砂砾、金属或非金属矿石及其他物料的筛分。从井下或露天采矿开采出来的或经过破碎的物料，是以各种大小不同的颗粒混合在一起的。在选矿厂、选煤厂和其它的工业部门中，物料在使用或进一步处理前，常常需要分成粒度相近的几种级别。物料通过筛面的过孔分级称为筛分。筛分所用的机械称为筛分机械。筛分设备在国外的发展已有 300 多

11、年的历史，在此之前，物料的筛分主要采用人力筛分，动力筛分最早也是摇动筛。大约 100 多年前就出现了惯性筛，最早的惯性筛是采用柴油机带动的，主要用于物料的分级作业。比较完善的振动惯性筛出现在 19 世纪初，主要是用于分级的圆振动筛（单轴振动筛），随着选煤、选矿业的发展用于脱水的直线振动筛（双轴振动筛）逐渐发展起来。单轴振动筛的发展经历了简单惯性式向自定中心式的发展过程。直线振动筛经历了箱式振动器到双电机拖动的筒式振动器（自同步技术），目前为箱式振动器与侧帮式偏心块单元体振动器（自同步技术）的并存。在振动筛的制造方面，主要焊接结构件均采用了去应力和喷丸处理，对筛框的形状误差、主要构件的形位公差、

12、粗糙度等方面的要求越来越严。虽然筛分机的结构形式在发展过程中出现了许多种新型结构及筛分方法，但通过实践证明，许多看似理想的结构型式被无情淘汰。因此，国际上一些筛分机制造厂家生产的振动筛结构形式逐渐趋于近似，机型趋于稳定，人们已不在追求新、奇结构型式，而把追求筛分机的可靠性指标放在首位，因此筛分机普遍提高，正常使用寿命普遍达到 5 年以上。振动筛噪声指标是影响工人身体健康的一个主要指标。过去箱式振动器由于采用齿轮传动，噪声通常达到 90 分贝以上，后来逐渐采用了自同步技术，噪声由原来的90 多分贝下降到 85 分贝左右。但自同步技术存在抛射角不稳定，工作频率不能有效调整等因素，使得箱式振动器的振

13、动筛不但没有被淘汰，甚至通过不断改进结构形式，精度，齿面啮合状态等方法，而重新发展起来，噪声也从过去的 90提高齿轮多分贝下降至 85 分贝左右。1.1.2研究意义本设计有着很多现实的意义。振动筛作为一种高效的筛分设备，被广泛地用于冶炼行业及其他行业的散粒料筛分。惯性振动筛由于结构简单，传给基础的动力小，筛分效率高，目前在选煤厂被广泛地采用作为准备筛分和最终筛分的筛分机械。圆运动振动筛是利用不平衡重激振器使筛箱振动的筛子，其运动轨迹一般为圆形。由于其筛面的圆形振动轨迹，使筛面上的物料不断地翻转和松散，因而圆振动筛具有以下特点：细粒级有机会向料层下部移动，并通过筛孔排出；卡在筛孔中的物料可以跳出

14、，防止筛孔堵塞；筛分效率较高；可以变化筛面倾角，从而改变物料沿筛面的运动速度，提高筛子的处理量；对于难筛物料可以使主轴反翻，从而使振动方向同物料运动方向相反，物料沿筛面运动速度降低（在筛面倾角与主轴转速相同的情况下），以提高筛分效率。进行振动筛设计的意义是为矿物行业提供结构合理，使用可靠，具有较高效率的筛分机械;设计按照其用途、要求、物料的性质等实际条件进行;参数（工艺参数、运动学参数、动力学参数、结构参数）满足结构的可靠性和合理性。1.2国内外研究现状1.2.1 国外研究现状振动筛的工作原理是筛面高频振动，使筛上物料跳动，因而物料易于松散和分层， 增加了物料透筛的机会，根据这个原理，现研究出

15、很多适用于不同用途的振动筛，有的是结构上不同，有的是激振方式不同，有的是筛面规律不同。国外从 16 世纪开始筛分机械的研究与生产，在 18 世纪欧洲工业机械得到迅速发展，到本世纪筛分机械发展到一个较高水平。时期，筛分德国的申克公司可提供 260 多种筛分设备，STK 公司生产的筛分设备系列品种较全，技术水平较高，KHD 公司生产 200 多种规格筛分设备，通用化程度较高，KUP 公司和海因勒曼公司都研制了双倾角的筛分设备。美国 RNO 公司新研制了 DF11 型双频率筛，采用了不同速度的激振器。DRK 公司研制成三路分配器给料，一台高速电机驱动。东海株式会社和 RXR 公司等合作研制了垂直料流

16、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。英国为解决从湿原煤中筛出细粒末煤，研制旋流概率筛。前研制了一种多用途兼有共振筛和直线振动筛优点的自同步直线振动筛。1.2.2 国内研究现状国内振动筛的发展经历了五个阶段：引进设备阶段：20 世纪 50 年代左右，国内振动筛主要靠引进原、波兰等国的设备，面积一般在 10 平方米以下，如 BHN、TYN-IIL、SXG-1（WK 型）等。初步开发阶段：从 20 世纪 60 年代，我国技术在引进国外振动筛的基础上，研究开发了类似 50 年代进口的系列。，如 SZZ、SSZ 圆、直线振动筛（单、双轴振动筛）研究设计阶段：20 世纪 70 年代，

17、我国技术对选煤厂仍在使用的进口设备进行了系统的研究，分析论证，并研制出了单轴，双轴系列振动筛，如 DD、ZD、DS、ZS 系列圆、直线振动筛（单、双轴振动筛），并在选煤厂广泛使用，最大规格 12 m 2 。新开发与引进技术阶段：20 世纪 80 年代，我国振动筛发展进入了一个全新时期，相继开发的新型振动筛有 ZD 型等厚筛、旋转概率筛和概率筛等新品种。同时，原鞍山矿山机械厂引进了美国 RS 公司的圆振动与直线振动筛系列，最大面积14.4m2,基本满足了中小型选煤厂的生产需要，并在国内大量推广应用，唐山煤科院参考德国 KHD 公司技术，研制开发了 ZK、YK 系列振动筛。85 年左右，洛阳矿山机

18、械厂也引进了神户制钢的技术开始生产大型筛。大型振动筛开发研制阶段：20 世纪 90 年代，随着大型选煤厂生产需要，原来的中小规格振动筛已满足不了生产需要，虽然洛矿引进了神户制钢大型筛技术，但并没有推广应用，许多研究与制造也相继开发超过 3 米宽的大型振动筛，但事故率高，不能被用户认可。说明大型筛的研制存在一定难度。为此，原煤炭部把“大型直线振动筛的可靠性研究”列入“九五”科研攻关项目。原平顶山选煤设2ZKP3660 型大型直线振动筛，并于 2000 年投入计院承担了该项目，并首次研究使用，可靠性指标达到了引进的水平。目前该系列已在国内大量推广，将逐步替代进口。2000 年，平顶山选煤设计院研制

19、出的自同步型 2ZKZ3660 大型直线振动筛也应用于兖矿东滩煤矿选煤厂；2002 年，山西赛德筛选技术设备研制开发了 JR3072 香蕉筛，并形成了系列，投入实际运用，为取代大量进口的香蕉筛定了技术基础。奠我国的振动筛技术从无到有，从小到大。目前品种型号繁多，绝大部分中小型产品基本能满足了用户要求，大型技术已趋于成熟，尚需在振动筛制造方面更进一步提高。相信在不远的将来，振动筛大量进口的局面将结束。目前我国各种选煤厂使用的设备中,振动筛是问题较修量较大的设备之一。这些问题突出表现在筛箱断梁、裂帮,稀油润滑的箱式振动器漏油、齿轮打齿、轴承温升过高、噪声大等问题,同时伴有传动带跳带断带等故障。这类

20、问题直接影响了振动筛的使用,严重影响了生产。1.3 振动筛的分类按振动筛振动频率是否接近或远离共振频率分为共振筛和惯性振动筛。共振筛曾一度崛起，受到各国普遍重视，发展很快；但在生产实践中，出结构复杂、调整、故障较多等缺点。而惯性振动筛由于激振器的结构简单，工作可靠，便于维修，从而得到了广泛的使用。惯性振动筛是靠固定在其中部的带偏心块的惯性振动器驱动而使筛箱产生振动。惯性振动筛按振动器的形式可分为单轴振动筛和双轴振动筛。按振动筛按筛面工作时运动轨迹的特点，分为圆运动振动筛（简称圆振动筛）和直线运动振动筛（简称直线振动筛）两大类。圆振动筛由于振动器安装的位置偏差，实际筛箱运动轨迹一般为椭圆。即使直

21、线振动筛，由于制造与设计偏差，通常筛箱的运动轨迹也全是直线，只是接近直线振动。圆振动筛由于激振器是一根轴，所以又叫单轴振动筛，直线振动筛激振器由两根轴组成，所以也称双轴振动筛。当然振动筛还有其它许多分类方法，例如，按照支撑弹簧的结构不同，又有线形弹簧振动筛和非线形弹簧振动筛。按支承装置安装位置不同，可分为座式振动筛和吊式振动筛，按筛箱与水平面是否成一定角度安装，可分为水平筛和倾斜筛。按工作频率的高低，可分为高频振动筛和低频振动筛等等。1.4 筛分机械发展方向综合国内外筛分机械发展现状，筛分机械将向以下几个方向发展：向大型化发展。工业的现代化进程促使企业规模增大 ，生产能力大大提高。向重型超重型

22、筛发展。大的矿业工程需要处理大块物料 ，法国素梅斯塔公司生产的振动棒可处理直径达 1m 以上的大块物料。向理想运动轨迹振动筛发展。以提高各区段的筛分效率和整个筛机生产率为目标 ，寻找一种以理想运动方式为基础的新型筛分机成为筛分设备发展的一个新方向。向振振动筛发展。以减轻整机重量、降低成本、提高使用和可靠性为目标 ，提出新型的振振动筛机。向标准化、系列化、通用化发展。这是便于设计、生产和降低成本的有效途径 ，德国 KHD 公司生产的 USL 和 USK 筛机的侧板、筛板、横梁、传动轴均已实现标准化、通用化 ，振动器也只有三种 ，同属德国的申克公司生产的冷、热烧结矿筛和等厚筛只有两种标准，可见三化

23、程度之高。应用自同步技术。采电机自同步技术以代替齿轮强迫同步，可简化结构，降低噪音，从而简化了润滑、维护和检修等经常性的工作，减少设备故障。振动强度增大。筛机的振动过程逐渐强化，以取得较大的速度和度，从而提高生产能力和筛分效率。向空间发展。细物料，先后出现了旋流振动筛、锥型振动筛、蝶型振动筛、旋转概率筛等，既减少占地面积，又提高生产能力和筛分效率。向难筛分物料筛机发展。共振筛系列发展停滞，惯性振动筛系列日益壮大。1.5 本课题研究的内容本设计根据任务书的要求，设计一个 4YA2460 圆型振动筛。振动筛的总装配图，如图 1-1 所示。图 1-1 4YA2460 圆型振动筛装配图本设计分析论述了

24、设计方案，包括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及动力学参数的计算，合理设计振动筛的结构；进行了激振器的偏心块等设计与计算，电的设计与校核；进行了主要零部件的设计与计算，皮带的设计计算与校簧的设计计算，轴的强度计算，轴承的选择与计算，然后进行了设备维修、安装、润滑及密封的设计，最后进行了振动筛的环保以及分析。2振动筛筛面物料运动理论2.1筛上物料的运动分析关于筛上物料的分析，如图 2-1 所示：图 2-1 圆振动筛上物料运动振动筛运动学参数（振幅、振次、筛面倾角和振动方向角）通常根据所选择的物料运动状态选取。筛上物料运动状态直接影响振动筛的筛分效率和生产

25、率，所以为合理地选择筛子的运动参数，必须分析筛上的物料的运动特性。圆振动筛的筛面做圆运动或近似于圆运动的振动筛，筛面的位移方程式可用下式来表示：x = Acos(180° - j) = - Acosj = - Acosw t（2-1）y = Asin(180° - j) = Asin j = Asin w t（2-2）式中:A振幅;j 轴之回转相角， j = w t;w 轴之回转角速度；t 时间。求上式中的 x 和 y 对时间 t 的一次导数与二次导数，即得筛面沿 x 和 y方向上的速度和度：vX = Aw sin w tvy = Aw cosw t（2-3）（2-4）a

26、X = Aw cosw t2ay = - Aw sin w t2（2-5）（2-6）由运动特征，来研究筛子上物料的运动学。物料在筛面上可能出现三种运动状态：正向滑动、反向滑动和跳动。2.2 正向滑动当物料颗粒与筛面一起运动时，其位移、速度和度与筛面的相等。筛面上质量为m 的物料颗粒动力平衡条件：对质量为m 的颗粒受力分析（如图 2-1）： 1、物料颗粒重力：G = mg（2-7）2、筛面对颗粒的反作用力，由 N - mg cosa = may可以得到：= -mAw 2 sinwtN = mg cosa - mAw 2 sinwt（2-8）式中a 为筛面倾角3、筛面对物料颗粒的极限摩擦力为：F

27、= fN = f (mg cosa - mAw 2 sinwt)（2-9）式中 f 为颗粒对筛面的静摩擦系数。颗粒沿着筛面开始正向滑动时临界条件：mg cosa - F = max（2-10）将 F ， ax 用已知式子（2-9）与（2-5）替代，且 f = tgm （ m 为滑动摩擦角），简化整理得：-g Aw 2cos(j + m) =sin(m -a )（2-11）k式中，jk 为正向滑始角。令-bk = cos(jk + m) ，则：g sin(m -a )p 2 A30n =（2-12）bk式中bd 称为正向滑动系数。由上式得知，正向滑动系数bk < 1。= 1 的时候，可以求

28、得使物料颗粒沿着筛面产生正向滑动时最小转数应该为：当bkg sin(m -a )p 2 AN= 30（2-13）+min为了使物料颗粒沿着筛面产生正向滑动，必须取筛子转数n > n+ min 。反向滑动2.3临界条件为：mg sina + F = max（2-14）将 F ， max 用（2-9）与（2-5）替代，并简化后：gcos(j（2-15）式中：jq 反向滑始角bq 反向滑动系数则可以得到：g sin(m +a)p 2 A30n =（2-16）bq由上式可以知道，反向滑动条件bq < 1。当bq = 1 时，可以求得使物料沿着筛面反向滑动的最小转数应该是：g sin(m +

29、a )p 2 An= 30（2-17）-min为了使物料颗粒沿着筛面产生正向滑动，必须使筛子转数n > n-min 。2.4跳动条件的确定N = 0 。颗粒产生跳动的条件是颗粒对筛面法向即mg cosa = may ，或者是 g cosa = Aw sinj 。2d由此可以得到：g cosa = cosa = 1b = sin j =（2-18）ddAw 2kkv式中： bd 物料跳动系数jd 跳动起始角Aw 2k 振动强度， k =gkv 抛射强度，它表明物料在筛面上跳动的剧烈程度。上式可以写成：g cosag cosap 2 A3030n =（2-19）sin jp 2 A0bdd当

30、bd < 1 时或者kv > 1，则颗粒出现跳动。当bd = 1 或 KV = 1时，则可求得物料开始跳动时的最小转数为： g cosa p 2 Asin bn= 30（2-20）0 min为了使物料产生跳动，必须取筛子的转数n > n0 min 。由于目前使用的振动筛采用跳动状态，因此要讨论跳动终止角，跳动角及运动速度。2.5物料颗粒跳动平均运动速度物料颗粒从振动相角j d 起跳，到振动相角j b 跳动终止时，沿 x 方向的位移为：1S = V t +g sin a2tdd2d + 1 g sin a d 2=V（2-21）dw2w 2式中Vd 为物料颗粒起跳时沿 x 方向

31、的运动速度：Vd = Vx = Aw sin jd（2-22）由此，则：dS = Asin j + 1 g sin a ()w2（2-23）dd2同一时间内,筛面位移为：Sc = db3 = Acosjb - Acosjd = Acos(jd + d ) - cosjd （2-24）物料颗粒在每个循环中,对筛面的位移为：S = x = b3b4 = Sd - SC1 g sina= Asinj d +d - Acos(j + d ) - cosj 2（2-25）dw 2dd2当筛子在近似于第一临界转数下工作时,即d » 360° ，则上式中方括号内的数值接近于零。故得到：a

32、1 g sinS = Asinj d +d2（2-26）dw 22物料跳动平均速度：dV = Sn = Asin j + 1 g sin a.() 2（2-27）dw602当d » 360° 时,则sin jd » tgjd , sin d » 0 ,1 - cosd » 0 ,因此, 式（2-40）可以化简为：2dsin j » tgj »（2-28）dd或者化简为：2sin jdd =（2-29）由式（2-42）和式（2-18）,可以将式（2-40）化简为:V = An (1 + k tga )（2-30）v30按照上式

33、计算得的结果与实际相比,计算值较大,因为未考虑物料特点,摩擦和冲击等因素.为此,上式应该乘以修正系数k 0 , k0 » 0.13 - 0.15 ,所以：V = k An (1 + k tga )（2-31）0v303振动筛的工作原理及结构组成3.1圆振动筛的工作原理具有圆形轨迹的惯性振动筛为圆振动筛，简称圆振筛。这种惯性振动筛又称单轴振动筛，其支承方式有悬挂支承与座式支承两种，悬挂支承，筛面固定于筛箱上，筛箱由弹簧悬挂或支承，主轴的轴承安装在筛箱上， 主轴由带轮带动而高速旋转。由于主轴是偏心轴，产生离心惯性力，使可以自由振动的筛箱产生近似圆形轨迹的振动。YA 型圆振动筛和一般圆振动

34、筛很类似，筛箱的结构一般采用环槽铆钉连接。振动器为轴偏心式振动器，用稀油润滑，采用大游隙轴承。振动器的回转运动，由电通过一堆带轮，由 V 带把运动传递给振动器。3.2 振动筛基本结构本次设计 4YA2460 型圆振动筛是由激振器、筛箱、隔振装置、传动装置等部分组成。3.2.1 筛箱筛箱由筛框、筛面及其压紧装置组成。1筛面：为适应大块大密度的物料的筛分与煤矸石脱介的需要，振动筛的筛面需要有较大的承载能力，耐磨和耐冲击性能。为减少噪声，提高耐磨性设计中采用成型橡胶条，用螺栓固定在筛面拖架上。上层筛面采用带筐架的不锈钢筛面，下层筛面采用编织筛网。其紧固方式是沿筛箱两侧板处采用压木、木契压紧。中间各块

35、筛板之间则用螺栓经压板压紧。2筛框：筛框由侧板、横梁等部分组成。侧板采用厚度为 616mm 的 A5 或 20号钢板制成。横梁常用圆形、槽钢、方形或工字钢制造。筛框必须要由足够的刚性。筛框各部件的联接方式有铆接、焊接和高强度螺栓联接三种。3.2.2 激振器圆振动筛采用单轴振动器，本设计选择皮带轮偏心式自定中心振动器。3.2.3 支承装置和隔振装置支承装置主要是支承筛箱的弹性元件，有吊式和座式两种。本设计选择座式。3.2.3 传动装置振动筛通常采用三角皮带传动装置，它机构简单，可以任意选择振动器的转数。4振动筛动力学基本理论惯性振动筛的振动系统是由振动质量（筛箱和振动器的质量）、弹簧和激振力（由

36、回转的偏心块产生的）。为了保证筛子的稳定工作，必须对惯性振动筛的的振动系统进行计算，以便找出振动质量、弹簧刚性、偏心块的质量矩与振幅的关系，合理地选择弹簧的刚性和确定偏心块的质量矩。图 4-1 振动系统力学模型图图 4-1 表示圆振动筛的振动系统。为了简化计算，假定振动器转子的回转中心和机体(筛箱)的重心重合，激振力和弹性力通过机体重心。此时，筛子只作平面平移运动。今取机体静止平衡时(即机体的重量为弹簧的弹性反作用力所平衡时的位置)的重心所在点 o 作为固定坐标系统(xoy)的原点，而以振动器转子的旋转中心o1 作为动坐标系统( x1 o1 y1 )的原点。偏心重块质量 m 的重心不仅随机体一

37、起作平移运动(牵连运动)，而且还绕振动器的回转中心线作回转运动(相对运动)，则其重心的绝对位移为：xm x + x1 x + r cosj x +rcos wt ym y + y1 y + r sin j =y+rsinwt式中： r 偏心质量的重心至回转轴线的距离。j 轴之回转角度，j wt , w 为轴回转之角速度,t 为时间。偏心质量 m 运动时产生的离心力为：d 2 xF = mm = -m(&x& - rw 2 coswt)（4-1）xdt 2d 2 yF = mm = -m(&y& - rw 2 sin wt)（4-2）ydt 2式中mrw 2 co

38、swt 和mrw 2 sin wt 为偏心质量 m 在 x 与 y 方向之相对运动离心力或称激振力。在圆振动筛的振动系统中，作用在机体质量 M上的力除了 Fx 和 Fy 外，还有机体惯性力- M&x&和- M&y& (其方向与机体度方向相反)、弹簧的作用力- KX x和- Ky y( KX 和 Ky 表示弹簧在 x 和 y 方向的刚度，弹簧作用力的方向永远是和机体重心的位移方向相反)及阻尼力- cx&和cy& (c 称为粘滞阻力系数，阻尼力的方向与机体运动速度方向相反)。在单轴振动系统中，作用在机体质量M 上的力除了和之外，还有机体的惯性力和（其

39、方向与机体的速度方向相反）、弹簧的作用力，（表示弹簧在方向的刚度），及阻尼力（称为粘滞阻力系数，阻尼力的方向与机体的运动方向相反）。当振动器在作等速圆周运动时，将作用在机体M 上的各力，按照理论力学中的动静法建立的运动微分方程式为：(M + m)&x&+ Cx& + Kx x = mrw coswt2(M + m)&y& + Cy& + Ky x = mrw sin wt2式中： M 机体的计算质量（4-3）M = mj + Kwmw（4-4）式中： mj 振体质量。mw 筛子的物料重量。Kw 物料的结合系数， Kw = 0.15 0.3 。根据

40、单轴振动筛运动微分方程式的全解可知，机体在 x 和 y 轴方向的运动是自由振动和强迫振动两个简谐振动相加而成的，事实上，由于有阻尼力存在的缘故，自由振动在工作开始后就会逐渐消失，因此，机体的运动就只剩下强迫振动了。所以，只需要讨论公式的特解：y = Ay sin(wt - a y )x = Ax cos(wt - a x )（4-5）；mrw 2CosaCw=xa= tan-1其特解为： A（4-6）K - (M + m)w 2K - (M + m w 2)xxxxmrw 2CosaCwa= tan-1A =y（4-7）K - (M + m)w 2K - (M + m)w 2yyyy式中： A

41、x 和Ay为x和y方向机体的振幅；a x和a y为机体的振幅和相位差角。系统的自振频率为：KW =（4-8）pM + m下面根据图 4-2 来分析圆振动筛的几种工作状态：1.低共振状态低共振状态：n < nP 即 K > (M + m)w 若取 K2= (M + 2m)w 2，则机体的振幅A = r 。在这种情况下，可以避免筛子的起动和停车时通过共振区，从而能提高弹簧的工作耐久性，同时能件小轴承的，延长轴承的，并能减少筛子的能量消耗，但是在这种工作状态下工作的筛簧的刚度要很大，因此，必然会在地基及机架上出现很大的动力，以致引起物的震振动。所以，必须设法消振，但目前尚无妥善和简单的消

42、振方法。A图 4-2 振幅和转子角速度的关系曲线2.共振状态 A 共振状态: n = nP 即 K = (M + m)w 。振幅 A 将变为无限大。但由于阻力的存2在，振幅是一个有限的数值。当阻力及给料量改变时，将会引起振幅的较大变化。由于振幅不稳定，这种状态没有得到应用。3.超共振状态超共振状态: n > nP ，这种状态又分为两种情况：（1）n 稍大于nP ，即 K 稍小于 M + m 。若取 K = Mw ，则得 A = -r 。因为n > n ，2P所以筛子起动与停车时要通过共振区。这种状态的其它优缺点与低振状态相同。（2） n >> nP ，即为远离共振区的超

43、共振状态。此时， K << (M + m)w 。从图可2以明显地看出：转速愈高，机体的振幅 A 就愈平稳，即振动筛的工作就愈稳定。这种工作状态的优点是：弹簧的刚度越小，传给地基及机架的动力就愈小，因而引起物的振动。同时，因为不需要很多的弹簧，筛子的构造也简单。目前设计和应用的振动筛，通常采用这种工作状态。为了减少筛子对地基的动负荷，根据振动理论，只要使强迫振动频率w 大于自振动频率wP 的五倍即可得到良好的效果，采用这种工作状态的筛子，必须设法消除筛子在起动时，由于通过共振区而产生的共振现象。目前采用的消振方法如前所述。5振动筛参数计算5.1 运动学参数的确定1.抛掷指数 KV在一

44、般的情况下 ，根据筛子的用途选取，圆振动筛一般取 KV =35，直线振动筛宜取 KV =2.54；。难筛物料取大值，易筛物料取小值。筛孔小时取大值，筛孔大时取小值。本次设计圆振动筛，选取 KV = 4 。2.振动强度 K振动强度 K 的选择。主要受材料强度及其构件刚度等的限制，目前的机械水平 K值一般在 38 的范围内，振动筛则多取 36。本次设计选择 K=4。3.筛面倾角对于单轴振动筛的倾角为： 作预先分级用 a = 150 200作最终分级用 a = 12.50 17.50对于圆振动筛一般取150 250 ，振幅大时取小值，振幅小时取大值。本次设计采用的圆振动筛取a = 200 。4. 筛

45、箱的振幅 A筛箱振幅 A ；是设计筛子的重要参数，其值必须适宜，以保证物料充分分层，减少堵塞，以利透筛。通常取 A =26mm，其中筛孔大者取大值，筛孔小者取小值。本次设计选取 A =2mm。5. 筛子的振动频率n ：A × n2按照K =和所确定的 A 值可以求解出频率值。v900000900000 ×K × Cosa900000 ´ 4 ´cos 200n =845rpmV（5-1）226.振动强度校核：实际振动强度 K 按照下式计算：A × n2=9 ´105£ KKS（5-2）A× n22

46、0;8452=9´105= 3.77 < K ，所以符合振动强度要求。在本设计中 KS9´105筛子的实际强度： KS =3.77 £ K ；即筛子的频率和振幅分别为：A=2 mm；n=845 rpm ； Kv =4。7.物料的运动速度圆振动筛的物料运动速度计算：V = K An (1 + K tana )m / s（5-3）0v30式中：取修正系数 K 0 0.1。V = 0.12´845 (1+ 4´ tan 20o) =0.033m/s305.2 振动筛工艺参数的确定1.振动筛的工艺参数包括筛面的长度和宽度、筛分效率。由公式： Q

47、= Fq式中：Q处理量，Q=720t/hF筛面的工作面积q时间处理量,q=50 t / h × m2可得出 F=14.4 m 2 ,选取筛面长度 L=6m，所以 B=F/L=14.4/6=2.4m2.筛分效率在筛分作业中，筛分效率是衡量筛分过程的质量指标。筛什效率是指筛下产物重量与原料中筛下级别(筛下级别是指原料中所含粒度小于筛孔值。筛分效率一般以百分数表示。筛分效率可按下式计算：的物料)重量的比E = 100(a - q )(5-4)a(100 - q )式中 a 原料中筛下产物含量的百分数；q 筛上产物中筛下级别含量的百分数；将原科和筛上产物进行精确的筛分，根据筛分结果即可算出筛

48、下级别含量a 及q 。筛分所用筛面的筛孔和形状，应与测定筛分效率所用的筛子相同。筛分机械的筛分效率与物料的粒度特性、物科的湿度、筛孔形状、筛面倾角、筛面长度、筛面的运动特性及生产率等因素有关。不同用途的筛分机械对筛分效率有不同的要求。5.3 动力学参数的确定振动器偏心质量及偏心距的确定：工作时，弹簧刚度小，故振幅计算式中 K 值可以略。(M + m) A = -mr对于单轴振动筛：（5-5）式中 M振体质量，M=2208.7kgm 偏心块质量，A筛箱振幅，A=2mm r 偏心距，r=24mm负号表示 M 与m 重心在振动中心的两个不同方向上。所以偏心块的质量为：= 2208.7 ´

49、2 =91kgMAm=A + r2 + 245.4电的选择5.4.1 电功率计算惯性振动筛的功率消耗主要是由振动器为克服筛子的运动阻力而消耗的功率 N 和克服轴在轴承中的摩擦力而消耗的功率 来确定。电机的功率为：(M + m)An3 (CA + fd )177500hN =千瓦（5-6）式中： C 阻力系数，一般C = 0.2 0.3 抛掷指数较小时，C = 0.25 .d 轴承内圈直径，d = 0.1mn 转动轴转数，n = 845rmph 传动效率，h = 0.95。f 滚动轴承的摩擦系数 ， f = 0.001 0.003 。 这里对于滚子轴承选取= 0.002 。f(6620 + 91

50、)0.005 ´ 8453 (0.25 ´ 0.005 + 0.002 ´ 0.1)N =14.7KW177500 ´ 0.95由上式可求 N=14.7KW5.4.2 电机的选择查机械设计手册可知，选择传动电机型号为Y160L 4型，其额定功率为15KW ，n = 1460rmp 。5.4.3 电机的启动条件的校核惯性振动筛起动时，电需克服偏心质量的静力矩和摩擦力矩，起动后由于惯性作用，功率消耗较少，因而需选用高起动转矩的电。因此，按公式计算的功率，必须按起动条件校核：M rM 0³(5-7)M HM H式中:Mr 电机的启动转矩；MH 电机的

51、额定转矩；M 0 振动筛偏心重量的静力矩与轴承的摩擦静力矩之和N15´M=9550=9550=98.1N·mHn1460电(5-8)Mr = MH ´ i ´ l(5-9)式中：i 速比l 起动力矩系数取l =2.1i = n电 = 1460 =1.73(5-10)n845M rl=1.73´´=i2.1=3.63因此有M H(5-11)= M 0 'M(5-12)0ih式中M 0 ' 为偏心质量的静力矩与轴承的摩擦力矩之和M 0 ' =Mf总 + M j(5-13)式中M f总 为振动器上轴承的摩擦力矩M f

52、总 =2M f(5-14)M = fF d =0.002 ´ 91 ´ 0.058 ´ (3.14 ´ 845)2 ´ 0.11 =2.27N·m(5-15)fo4304F = mrw 2式中(5-16)0将M f 值带入公式(3.20)得 M f总 =2 ´ 2.27=4.54 N·mM j 为静力矩M j = mrg =91 ´ 0.024 ´ 9.8=51.72 N·m(5-17)将M f总 与M j 值带入公式(3.19)得M 0 ' =4.54+51.72=56.26 N·m56.26将M ' 值带入公式(3.18)得M =34.23N·m001.73 ´ 0.95M 0= 34.23 =0.349M H98.1M rM rM 0³由于=3.63,所以满足,电机起动校核。M HM HM H表 5-1 电性能型号Y 200L 4型n = 1460rmp转速 rmp15KW功率 KW6主要零件的