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辽宁科技大学本科生毕业设计I2YTA1842椭圆振动筛的设计摘 要目前我国各种筛选的设备中，振动筛是问题较多、维修量较大的设备之一，这些问题突出表现在筛箱断裂、齿轮打齿、轴承温度过高、噪声大的问题，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寿命，严重影响了生产。此次设计的2TYA1842椭圆振动筛可以很好地解决此类问题，该系列振动筛主要用于煤炭行业中的物料分级、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，设计分析论述了设计方案，包括振动筛的特点、分类和方案的确定，对振动筛的动力学分析以及动力学参数的计算，合理地设计振动筛的尺寸大小，对激振器偏心块等设计计算；电动机的选择与校核；进行对振动筛主要零部件的设计与计算；皮带的设计计算与校核，弹簧的设计；轴的设计与校核；轴承的选择与计算，然后进行振动筛的环保与经济性的分析。关键词：椭圆振动筛；激振器；弹簧辽宁科技大学本科生毕业设计IIThe design of the 2 yta1842 elliptical vibrating screenAbstract At present our country all kinds of equipment used in coal preparation plant, vibrating screen is one of the issues is more, a large quantity of maintenance equipment, these problems highlighted in the screen box fracture, crack help, the gear teeth, bearing high temperature, noise, headlight problem, at the same time accompanied by jump belt with lamp break fault belt. This kind of problem directly affects the service life of the vibrating screen, seriously affected the production. The design of 2 tya1842 elliptical vibrating screen is a good way to solve this problem, this series of vibrating screen is mainly used in the coal industry in material classification, dewatering, desliming, medium such as homework. Its reliable operation, high screening efficiency, but the heavier with the device itself, discusses the design scheme, design analysis, including the scheme of the characteristics of the vibrating screen, classification, and the dynamic analysis of vibrating screen and the calculation of kinetic parameters, reasonable design, the size of the vibrating screen, the vibrator eccentric block and so on design and calculation; The selection of the motor and check; For design and calculation of major parts of the vibrating screen; Belt design calculation and checking of the design of the spring; The design of shaft and checking; Selection and calculation of the bearing, and then to analyze the environment and economy of vibrating 辽宁科技大学本科生毕业设计IVscreen. Key words: vibrating screen; Vibrator; The elliptical vibrating screen .辽宁科技大学本科生毕业设计VI目 录概要.Abstract.1 绪论1.1课题的选择及其背景11.2国内筛分机械研发展状况11.3筛分机械的发展趋势12 椭圆振动筛的设计32.1振动筛基本概念32.1.1振动筛分类32.1.2筛分工艺原理32.1.3振动筛的基本结构42.3惯性振动筛力学基本理论142.3.1振动筛运动方程14 2.4椭圆振动筛参数计算192.4.1确定筛面尺寸和面积192.4.2 椭圆振动筛参数的选择和计算192.4.3 偏心质量的配置及惯性力的计算212.4.4电动机的选择计算232.4.5弹簧设计252.5 主要零件设计与校核282.5.1传动带的设计282.5.2 轴的强度校核312.5.3 轴承的选择与计算342.5.4齿轮的设计及校核362.6 椭圆振动筛的安装及调试372.6.1 安装前的准备382.6.2 安装382.6.3 试运转383 隔振技术及应用394 椭圆振动筛的环保和经济性分析404.1 设备的环保404.2 设备的经济性分析404.2.1 投资回收期41结束语42致谢43参考文献44辽宁科技大学本科生毕业设计第 45 页1. 绪论1. 1课题的选择及其背景 就振动筛的筛面运动轨迹而言，有两种基本形式：一种是圆，一种是直线。 物料在筛面上的运动状态应符合筛分工艺的要求，使物料能从筛面上产生抛掷和向前运动。抛掷运动的目的，除了避免物料产生滑动、减小对筛面的磨损外，主要是时物料层间产生一定的松散作用，促使粒径不同的物料重新排列，并与筛孔不断进行比较，增加透筛几率，向前运动速度的大小，将直接影响生产能力。园振动筛物料在筛面上的抛掷运动，抛掷方向不是单向的，而是连续全圆周方向多项抛掷，旋转加速度主矢量将沿整圆方向不断往复循环运动（所谓松散度叫完全）。这样不但对物料松散分层十分有利，而且防止物料堵塞筛孔。但是，圆振动筛也从在不足之处。1.2国内筛分机械研发展状况 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，大体上可分为三个阶段。(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，15m2、30m2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、弛张筛、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。1.3筛分机械的发展趋势 振动筛分机在工程中应用广泛，对国民经济起着重要作用。从国内为的研究方向来看，一方面致力于当前筛分机械的运动分析和结构调整；另一方面瞄准新颖的设计目标、探求合理的结构方式，以便进一步推动筛分机械的应用。（1）国外技术发展趋势 国外筛分机械 仍以发展振动筛为主，振动筛向标准化、通用化和系列化方向发展；向大型化方向发展。就是增大筛面倾角，提高筛分效率；发展细粒筛分设备，筛孔尺寸小到0.10.3mm毫米；旋流筛使用逐渐增多；共振筛发展停滞。（2）国内技术发展趋势积极开展筛分技术研究，提高原煤干式深度筛分技术 ，降低筛分下限和增加煤炭品种。着重解决粒度细、水分高 和粘度大的难筛物料的技术；为满足大露天矿选用，研究重型分级筛，适用于500mm以下物料筛分；为提高筛板的寿命和效果，着重发展焊接筛网，非金属筛网；共振筛又被淘汰之势，应大力发展偏心圆振动筛和直线振动筛。2.椭圆振动筛的设计2.1振动筛基本概念 振动筛是一种广泛用于散性物料分级的设备。物料通过晒面的筛孔可根据需要按粒度要求分成几种级别，这项工作简称为筛分。而炼铁厂所用的筛分机械，通常为振动筛。2.1.1振动筛分类1.现有的振动筛种类繁多，惯用的分类方法，通常以激振器驱动轴的根数来分，可分为单轴与双轴两种： 1）单轴式：圆振动筛 2）双轴式：直线振动筛 椭圆振动筛 概率筛 双幅异频振动筛 2.按震动的频率比来分，可分为近共振点工作和远离共振点工作的振动筛，即： 频率比（Z):近共振点工作 (Z=0.80.9) 一共振筛远离共振点工作 (Z=46) 一惯性筛目前大部分振动筛均属惯性筛，因为它有较为稳定的工作振幅，不受其他因素的影响。缺点是激振器 尺寸比较大，消耗的功率也较大。2.1.2筛分工艺原理在筛分的过程中，粒度小于筛孔的散性物料将通过筛孔，并从给料中分离出来。筛机的振动将使被筛物料相对于筛面的一定角度获得加速度，在一个短时间的自由飞跃之后落回到筛面上。这时将开始一个颗粒和筛孔尺寸的较量，便产生颗粒通过筛孔的概率。随着这种次数的增加，透筛的概率也增加。由于各种振动筛的构造和运动方式的不同，因此其性能也有差异。1.圆振动筛 圆振动筛以一个旋转加速度矢量运转，松散被筛物料的效应相当强烈。圆振动筛有一个相当陡峭的抛射角，可使被卡在筛孔的颗粒重新跳出，对防止筛孔堵塞十分有利。2.直线振动筛筛面成水平的直线振动筛，有较高的物料输送速度，然而它的加速度矢量只能作用在一个方向上，被筛物料不能得到充分的松散和重新排列的机会。因此，小颗粒物料不能很快穿过层接触筛网。由于直线的加速度矢量使塞在筛孔内的颗粒很难从筛孔中跳出，具有较大的堵孔机会，不利于筛分进程。3.椭圆振动筛椭圆振动筛结合了圆运动和直线运动两种筛分机的优点。具体地说，椭圆的长轴是强化物料运输的分量，而短轴是促使物料松散的分量。所以，椭圆振动筛具有以下的优点：1）物料向前输送速度较高，使物料层薄; 2）水平安装，机器总高度低；3）被筛物料有强烈地松散和在排列效应，因此有较高的生产效率；4)筛孔不易被物料堵塞，有较高的筛分质量。4.概率筛 概率筛虽然是也是一种振动筛，但它的工作原理与惯用的振动筛完全不同，它利用大筛孔、多层筛面、大倾角的原理进行筛分，具有许多突出的优点。最上面的筛孔尺寸最大，往下筛孔尺寸依次减小；每一层筛面的筛孔尺寸都远远大于被分级粒度；由于筛面倾角大，致使有效筛孔尺寸小于实际筛孔尺寸；粗颗粒物料同振动的筛网丝撞机的概率细颗粒物料大，因而通过筛孔形成的透筛的概率较小。该筛具有筛孔尺寸大不易堵塞，处理量大和丝网直径大耐磨性好等优点。5.双幅异频振动筛双幅异频振动筛的筛箱两端各装有振动频率不同的箱式激振器，使进料端产生大振幅低频率，排料端产生小振幅高频率的振动，故称为双幅异频振动筛。该筛机的的最大特点是物料在筛面上呈变速运动，入料端快、排料端慢。当物料运动到下半段时，物料透筛难度 增加，但运动速度变慢，延长在筛面上的停留时间，同时又增加了振动的频率，致使难透筛的物料有较多的透筛机会，故该筛有较高的筛分效率。2.1.3振动筛的基本结构 椭圆振动筛主要由筛箱、激振器、传动装置以及附属部件组成。1.筛箱振动筛的筛箱由侧壁钢板及横向构件焊接或铆接而成。侧壁版常用厚度为6-16mm的低碳钢板制成，横向构件一般多用钢管、槽钢和工字钢制成。筛箱要求有良好的刚性，以此承受振动。焊接结构在焊缝处容易产生应力集中，当承受真振动时可能发生焊缝开裂或折断，为了消除焊接结构的内应力，须用环槽铆钉联接，不管筛箱如何振动，不产生任何回松现象，并兼有高强度螺栓的特点。图2-1 2YTA1842椭圆振动筛筛体2.激振器激振器是振动筛的主要部件之一，常用的激振器有单轴式与双轴式之分。单轴式主要作为圆振动筛的激振器，双轴式激振器主要用于直线振动筛，椭圆振动筛以及概率振动筛等筛分机械上。从减小设备重量，减小中心轴弯矩，偏心质量可调等观点出发，当前多采用偏心轴和偏心质量兼有的组合形式。激振器的润滑和发热问题十分突出，因为驱动电机有一半左右的功率将消耗在轴承处。由于激振器不宜采用稀油润滑，是改善散热条件受到限制，因此出现了箱型激振器。由于箱型全封闭，可以采用稀油飞溅润滑，不但有良好的润滑条件，而且可将轴承出的热量带走。同时，箱型激振器有利于标准化，而且检验更换十分方便。图2-2 双轴激振器3.阻尼器 惯性振动筛，无论启动还是停止，都得经过共振区。特别是停机工况，当激振转数等于系统固有频率是，其振动十分强烈，造成工作弹簧有离位趋势。为改善此种工况，常用摩擦式阻尼器。2.2振动筛筛面物料的运动理论振动筛的运动参数（振幅、振动次数、筛面倾角和振动方位角）通常是根据所选定的物料运动参数状态来选取的。筛上物料的运动状态直接影响振动筛的筛分效率和生产率，所以，为了合理选择筛子的运动学参数，必须分析筛上物料的运动特性。以下就分析筛面作圆或近似圆运动的振动筛。图2.3 振动筛上的物料运动 筛面的位移可用下式表示： （2.1）其中 ：A振幅; 轴之回转相角，轴的回转角速度；t时间。求上式中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方向上的速度和加速度： （2.2）根据筛子的运动特性（位移、速度、加速度）即可研究筛上物料的运动学。物料在筛面上可能出现三种运动状态：正向滑动（沿排料方向即沿x方向滑动）、反向滑动（逆排料方向滑动）和跳动。这些运动状态只有在一定条件下（如一定的振动次数和振幅）才能出现。下面就分析出现正向滑动、反向滑动和跳动的条件。1. 物料颗粒出现正向滑动的条件当物料颗粒与筛面一起运动时，其位移，速度、加速度即等于筛面的位移、速度和加速度。现在先研究一下位于筛面上质量为m的物料颗粒的动力平衡条件。作用于质量为m的物料颗粒上的力有：1） 物料的重力为： 2）筛面对物料颗粒的反作用力为： 或 式中筛面倾角。3） 筛面对物料颗粒的极限摩擦力为： （2.3）式中f物料颗粒对筛面的静摩擦系数。物料沿颗粒沿筛面开始正向滑动时的临界条件： 或 ： 因为，为静滑动摩擦角。将上式化简后得： （2.4) 令式中为正向滑动初始角。 则: （2.5）式中称为正向滑动系数。由式2-7可知，物料颗粒出现正向滑动的条件是。当式则可求得使物料 颗粒沿筛面产生正向滑动的最小转数为： 为了使物料颗粒沿筛面产生正向滑动，必须取筛子的转数。 2. 物料颗粒出现反向滑动的条件 物料颗粒沿筛面开始反向滑动时的临界条件是： 将上式简化得： (2.6) 式中 反向滑动初始角 反向滑动系数。 则 ： （2.7）由2-12可知，物料颗粒出现反向滑动的条件是1,当=1时，则可求得使物料颗粒产生反向滑动的最小转数为： （2.8）为了使物料颗粒产生反向滑动，必须取筛子的的转数。3.物料粒出现跳动的条件物料颗粒出现跳动的条件是颗粒对筛面的法向压力N=0即： 或 由此式得： (2.9)式中 物料跳动系数； 跳动起始角； K振动强度，； 抛射角度，它表明物料在筛面上跳动程度。式2.9可以写成下列形式： （2.10）当1时，则物料颗粒能出现跳动。当=1或=1时，则可求得物料颗粒开始跳动时的最小转数为： （2.11）为了使物料颗粒产生跳动，必须取筛子的转数。以上分析了物料颗粒出现正向滑动、反向滑动以及跳动的条件，导出了出现这些运动状态的最小参数。关于物料颗粒的滑止角、滑动角及运动速度，也可以导出计算公式。由于在目前使用的振动筛多数采用跳动的状态，因此，下面仅讨论跳动终止角跳动角及运动速度。3.跳动终止角及跳动角物料颗粒离开筛面后，颗粒沿筛面法线方向的运动方程式为： （2.12）将式2-18积分，得物料颗粒开始跳动的时间到时间t速度： 上式中的为物料颗粒跳动开始的初速度。若忽略物料颗粒对筛面冲击的影响，则可认为等于筛面的速度，即： 由此式2.12则变为： （2.13）物料颗粒跳动后，按抛射线轨迹下落与筛面相遇时的法线位移 式中为物料颗粒开始跳动时的纵坐标，即，将式代入式2.13，并积分后得： (2.14) 为跳动一次后，物料颗粒落到筛面上的纵坐标，即。为物料颗粒跳动一次后又落到筛面时的轴之相位角。 ，将以上关系代入式2.14中，化简得： 根据式2.8知： （2.15） 当，则由式2.14和和2.15可得： 将 代入式2.13中，得物料颗粒跳动的第一临界，转数： （2.16)当时，则有式2-23和2-24可得： 将代入式2.13中，得物料颗粒跳动的第二临界转数： （2.16）5.物料颗粒跳动的平均速度当筛子的转数时，即物料颗粒的跳动角，在这种情况下，虽然在一次循环中应出现物料颗粒的滑动状态，但由于前一循环中颗粒对筛面的多次冲击，使滑动状态不能形成，故滑动角接近于零。物料颗粒从d点起跳，到b点跳动终止时沿x方向的位移为： （2.17）式中为物料颗粒起跳时沿x方向的运动速度，。由此，则 在同一时间t内，筛面的位移为： 因此，在一次循环中，物料颗粒对筛面的位移为： (2.18) 当筛子在近于第一临界转数下工作时，即，则上式括号内的数值接近于零。 物料跳动的平均速度为： （2.19） 当时，则 由此，2.17可简化为： 根据: 式2-15则可将式2-32简化为一下形式： （2.20）按上式计算所得的结果与实际情况相比，计算值较大。这是由于未考虑到物料的特性、摩擦、冲击等因素的影响。为此，上式须乘以修正系数K。初步计算时可取。 （2.21）2.3惯性振动筛力学基本理论2.3.1振动筛运动方程椭圆振动筛具有圆运动和直线运动两个基本特点，其运动轨迹为一椭圆形。描述椭圆形状用长轴和短轴，其长轴其物料输送作用，与直线振动筛相似；短轴起物料松散作用，与圆运动筛相似。椭圆振动筛所以能够形成椭圆运动轨迹。图2-3 振动系统力学模型因此，起运动微分方程式为： (2.22） 式中: ； 两轴运动的偏心质量； ； 两个偏心质量的偏心距。1. 质心条件椭圆振动筛的质心条件与圆和直线振动筛像比较复杂，其原因是主副偏心轴各自所产生的激振力不等，而且均不通过质心。所以，椭圆振动筛设计时，除满足其他要求外，必须满足质心条件才可消除筛箱摇摆，筛箱任一点才按椭圆运动轨迹做平动。现将两偏心轴产生的激振力，分别沿ox和oy轴分解为两个分力，因两者同步回转w相等。 主偏心轴： Ox方向 Oy方向 副偏心轴： Ox方向 Oy方向 （2.23)椭圆振动筛的质心条件为: 即： 所以： (2.24)上式为消除摇摆的理论依据，也是设计椭圆振动筛的质心条件，也称“三心”条件，即一个质心、两个偏心轴回转中心。如将质心条件代入质心振动筛。可得到直线振动筛的条件。2. 动力学分析椭圆振动筛在工作过程中是以筛箱平动而产生椭圆运动轨迹。很显然。筛箱为参振质量，支撑弹簧为弹性件，在激振力作用下构成强迫振动系统，为简化分析不计阻尼影响。为分析起见，首先建立一个固定坐标系和两个动坐标系，今以椭圆运动轨迹中心点O为固定坐标的原点，以两个偏心质量回转中心为原点，分别建立两个动坐标系即：。并设筛箱质心距点坐标分量为。距点为。由于偏心质量不仅随筛箱一起运动，而且相对筛箱又有一个相对运动，故偏心质量的位移方程为： X方向： （2.25) Y方向： （2.26）因此，偏心质量绝对运动的惯性力为：X方向： (2.27) Y方向： (2.28)3.振动的稳态响应 当系统不考虑阻尼影响时，除偏心质量的惯性力外，尚有筛箱的惯性力外，尚有筛箱的惯性力（M为箱机的振动质量）以及弹簧的恢复力。故其运动方程为： （2.29） 式（2.27）和（2.28）两式的解应是自由振动与强迫振动的叠加，但由于启动瞬间自由振动在阻尼的作用下很快消失。因此，筛机正常工作时只有稳态强迫振动，所以上式两式的稳态解为： （2.30）4.惯性振动筛运动方程的近似解（1）由于椭圆振动筛是惯性筛，频率比为5 ，在振动过程中，激振力主要是克服参振质量的惯性力，即惯性力起主导作用，弹簧恢复力起主导作用，弹簧恢复力可以忽略不计。令： ， （2.31） 从上面两式可以直接得出: 长轴振幅 短轴振幅 （2.32）（2)椭圆的振动轨迹 （2.33） 整理后得： （2.34）（3） 椭圆振动筛的振幅（2.32）两式为X，Y方向的振幅。 系统的自振频率为： （2.35）2.4椭圆振动筛参数计算2.4.1确定筛面尺寸和面积参考“选矿机械”所给公式： （2.36） 式中：Q要求的处理量 400吨/小时；筛分对象的假比重 1.6吨/立方米；g每平方米平均生产率。当筛孔为8mm时，为16.6吨/ 平方米小时；K考虑粒度小于筛孔尺寸一半的颗粒多少，而对筛分质量的影响系数，各地粒度不一，取平均值5%，K=0.3；L考虑粒度大于筛孔尺寸的颗粒多少，而对筛分质量的影响系数，取平均值为75%，L =1.75；M 考虑筛分效率的影响系数，当筛分效率要求为85%，M=1.15；N，O，Q分别为考虑物料形状的影响，无聊中汗水量的影响和筛分方法的影响。取均值为1。 将各值代入公式得： 因此，取筛面的宽为1.8米，长为4.2米。2.4.2 椭圆振动筛参数的选择和计算1.筛面的倾角 筛面与水平之间的夹角称为筛面倾角 。筛面倾角与筛分处理量及筛分效率密切相关。随着筛面倾角的加大，物料在筛面上的运动速度加快，筛分机的处理量野随之加大。筛面倾角的大小决定了要求的生产率和筛分效率。所以产品质量要求一定时，就应该有一个合理的倾角。根据实践经验，筛面倾角使用下面数据: 单轴振动筛用于预先分级： 单轴振动筛用于最终分级： 双轴振动筛用于预先分级： 双轴振动筛或共振筛用于脱水、脱介所以，此振动筛的筛面倾角选用。2.抛射指数在一般的情况下，根据筛子的用途选择，圆振动筛一般取=3-5，直线振动筛取=2.5-4；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，此次振动筛设计，选取=4。 3.振幅振幅A是根据被筛物料的粒度以及性质来选用的，对于粒度小的选用小的振幅，粒度大的选用大的振幅。振动筛的振幅一般按照下列的数据选用：单轴振动筛用于预先分级：A=2.5-3mm单轴振动筛用于最终分级：A=3-4mm双轴振动筛：A=3.5-5.5mm共振筛：A=6-15mm这里，选振动筛振幅为5mm。4.振动次数n 振动强度可在选定抛射强度和振幅A后按下式计算： =847.5转/分 为了计算方便，取845转/分。式中振幅单位为毫米。5.物料的运送速度 振动筛的物料运送速度可以按照下面的经验公式计算： （2.37）其中: 修正系数，其值可按表查取。 N常数，N=0.18毫米/秒 n振动次数，次/分 A振幅，米 g重力加速度，g=9.81米/秒查参考资料6.5-11：=0.8，把上面的数据代入公式可得： = 0.35m/s2.4.3 偏心质量的配置及惯性力的计算1.偏心质量的计算 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（由回转的偏心块产生）构成。为了保证筛子的稳定工作，必须对振动筛振动系统进行计算，以便找出振动质量、弹簧刚性、偏心块的质量距和振幅的关系，合理的选择弹簧的刚性和确定偏心块的质量距。 当振动器做等速圆周运动时，将作用在振动机体M上的力，按理论力学的动静法建立的运动微分方程： （2.38) 式中M为振动机体的计算质量，可按下式确定： （2.39）式中： 振动机体质量； 物料结合系数，一般取0.15-0.3； 筛子上的物料质量。 估计振动筛的重量，取0.6吨/米筛面 则振动筛质量为：=4.50.6=2.7吨 由参考资料公式： =1503/36000.35 =357kg 振动筛在超共振状态下工作时，由于弹簧的刚度很小，故在振幅计算式中的K可以忽略，则可得;对于单轴： （2.40）式中M振动机体质量，M=883.48kg； m偏心块质量； r偏心距，r=36mm。 负号表示M与m中心在振动中心的两个不同方向上，可取绝对值。于是 代入数值得： 2. 惯性力的计算 由偏心块的几何尺寸，求得偏心块面积 总重： 重心： 一块偏心块的惯性力： 2.4.4电动机的选择计算 惯性振动筛的功率消耗主要是由振动器为克服筛子运动阻力而消耗的功率和克服在轴承中的摩擦力而消耗的功率来确定。 单轴振动筛的振动器为克服筛子运动的阻力而消耗的功率可按作用在筛子的激振力所做的功率来计算。 作用在筛子上的激振力为： （2.41） 激振器所做之单元功按下式计算： 若取机体振幅A，振幅周期T=2/w，则振动器振动一次所做之功： 激振器为克服运动阻力的功率消耗为： （2.42）式中: , (2.43) 式中c=sin,计算时可取c=02.-0.3。 轴承上的压力将决定质量m在绝对运动时产生的 离心惯性力。既可以大于相对运动的离心惯性力，也可以比这个小。因此，在轴承上的压力不是固定不变的，通常计算时都把它看做是不变的。消耗与轴承中的摩擦功率为： (2.44） 所以电动机的功率为： （2.45）式中：d轴颈的直径 f滚动轴承间的摩擦系数,f=0.001-0.01，当润滑油粘度小时取较小值，反之取较大值。 传动效率，取0.95 d轴颈的直径，d=0.15m n转动轴转数，n=845转/分 c阻力系数，一般c=0.2-0.3，抛掷指数较小时，取c=0.2 由参考资料机械手册第3册表22-6选择电动机传动型号为Y225M6型，其额定功率为30kW，转数n=980rmp。 表2-1 电动机性能 型号 Y225-M6型 转数：rmp 额定功率:kW n=980rmp 30kW 2.4.5弹簧设计1.弹簧刚度 在选取弹簧刚度时，不仅要考虑使弹簧传动基础的动负荷不使建筑物产生有害振动，而且还要必须考虑弹簧应有足够的支撑能力，弹簧刚度一般是通过强迫振动频率与自振频率的比值来控制通常吊式振动筛取频率比的5-6，对于座式取4-5，因此，对于振动弹簧刚度计算公式： （2.46） 其中： G对于65Mn及60si2Mn,取Pa； d弹簧钢丝线径； D弹簧中径 n弹簧有效匝数初步取弹簧钢丝线径为20mm，有效匝数取6，弹簧中径为200mm 则单个弹簧的刚度为： 2.计算弹簧钢丝直径 根据弹簧所受载荷特性要求，选取60siMn钢丝，许用应力选取，查得应变模量，由文献7表5-12查得；初步选取缠绕比c=8; 曲度系数 ： 根据文献7表5-14，选取d=20mm。3. 计算弹簧中径初步选取缠绕比为8 D=cd=208=160mm 由机械手册，取D=160mm.。4.计算弹簧圈数和节距 根据文献，有公式： （2.47） 根据机械手册，取n=5圈，得弹簧的总圈数为： 则弹簧的节距为：5. 求弹簧的间距和螺旋角 由文献7,5-16弹簧的间距为：弹簧的螺旋角为： 6. 弹簧验算（1）弹簧疲劳强度验算根据文献，选取 所以有： （2.48） 由弹簧材料内部产生的最大最小的切应力为： （2.49）可得： 弹簧疲劳强度安全系数及强度条件可按下式计算： （2.50）式中：弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限 弹簧疲劳强度的设计安全系数，取=1.3-1.7 按上式可得： 所以弹簧满足疲劳强度的要求。（2）弹簧静应力的强度验算 静应力强度安全系数计算值及强度条件为 ： （2.50）式中： 弹簧材料的剪切屈服极限 静应力强度的设计安全系数，所以得： 所以弹簧满足静应力强度。 所以此弹簧满足要求。2.5 主要零件设计与校核2.5.1传动带的设计图2-4 带工作时的受力图1.带的设计功率 （2.51）式中 工况系数，查表得=1.3 P传递的额定功率，P=30kW根据=39kW，小齿轮数n=1500rmp,查文献3.22.1-1，选D型皮带2.传动比 （2.52）3.带轮的基准直径（1）选择小带轮的基准直径：查文献选取400mm（2）选择大轮的基准直径： 经查表选取大轮基准直径为460mm。4.带速 带速常在525之间选取 5. 确定中心距和带的基准长度(1)初定中心距按： （2.53） 因此有 (2)带的基准长度所需基准长度 （2.54）代入数据得，查文献3，22-6选取基准长度 (3)实际中心距a （2.55）安装时所需最小中心距： 张进或补偿伸长时所需的最大中心距： （4）单根带的基本额定功率根据，由文献8.6-15=7.47KW，考虑传动比得影响，额定功率的增量由机械手册8.15-6查得=1.14KW （5）带的根数Z （2.56） 取3根。式中小带轮包角修正系数，查表得取0.96 带长修正系数，由机械手册第三卷取0.98 （6）单根带的预紧力 （2.57） 式中m为带每米的质量，有文献8.6-17资料查得m=0.17kg/m 表2-2 带的设计参数皮带轮型号D型带速:m/s2.83m/s基准长度：mm小轮直径：mm2000mm400mm最小中心距：mm大轮直径：mm577.45mm460mm 2.5.2 轴的强度校核振动器中有主动、被动两根轴，从偏心块在轴向的安装位置可以知道，在发生危险断面处，主动轴的弯矩大于被动轴的弯矩，故只须验算主动轴的强度即可，载荷图如下图所示。图2-3 轴的载荷分析1.轴的受力分析如下，分别计算其中各力的值； 轴上皮带的压轴力，两轮中心连线与水平夹角为，其水平分力为： 在竖直的平面上的分力为： 齿轮传递力矩T： （2.59）2. 由力学平衡求得水平面内的力 ，力的方向如图所示； ，力的方向如图所示；同理得垂直面内的力 ，力的方向如图； ，力的方向如图。正装的向心推力球轴承有附加轴向力所以轴承轴向力3. 有计算求得：竖直方向上的弯矩，符号为负； 水平方向的弯矩为，符号为负； 总的弯矩: 图2-4 轴的弯矩扭矩图 其中（1）为水平面内的弯矩图，（2）为垂直面内的弯矩图，(3)总弯矩图，(4)为扭矩图。4.校核弯扭合成强度条件： （2.60）所以轴安全。其中： W抗弯截面系数； 许用弯曲系数调质处理后，取60MPa; 折合系数，当扭转切应力为脉动变应力时，取0.6.5. 校核轴的疲劳强度 由图判断危险截面是A点所在的截面，所以只需校核该点即可。 扭截面系数： 弯曲应力： 抗转切应力： 已知轴调质处理后各个力学性能为：抗拉强度极限；弯曲疲劳极限为275MPa;剪切疲劳极限为155MPa。碳钢特性系数： ，取为0.1,； ，取为0.05； 过盈配合处的可由文献插入法求得分别为2.26、0.8、1.808. 轴承磨削加工的表面质量系数为0.92.故，综合系数： （2.61）求A点所对应截面右侧的安全系数为： （2.62）所以危险截面强度足够，满足设计要求。2.5.3 轴承的选择与计算1.轴承的选择 根据振动筛的工作特点，应选用大有隙单列向心圆柱滚子轴承。 按照基本额定动载荷来选取轴承： (2.63)式中：C基本额定动载荷 P当量动载 寿命系数，=2.3-2.8，本次设计选取=2.5 转速系数， 将数据代入公式得查文献，选B886-64，轴承型号3113628H，外径255mm,内径115mm。2.轴承的寿命计算 （2.64）其中 ：的单位为 为指数，对于滚子轴承，=10/3. 计算时，用小时数表示寿命比较方便，这时可以将改写成用小时数计算轴承寿命的公式： （2.65） 式中： C基本额定动载荷C=201.7KN n 轴承转数 P当量动负荷 选取额定寿命为6000h。将已知数代入公式得： 15249h6000h,满足使用要求。因此设计中选用轴承的使用寿命为15249h。2.5.4齿轮的设计及校核材料选择：考虑工作条件和可靠性，选择40铬，调制处理硬度达HB=250-280.1.根据齿面接触强度求最小中心距 （2.66）式中：许用接触应力系数参考机械零件设计手册，求得：所以： （2.67）从整体结构考虑，取中心距:A=376mm选取法向模数5，选取两轮齿数和Z=130则： （2.68）2.校核重迭系数 齿高方向： 因为两轮大小相等，所以 由文献9查7.5-6得 所以齿长方向： （2.69） 3.校核弯曲强度 （2.70）因为两齿轮大小相等，即 式中： =5300kgcm，b=12cm, =37.6cm, =5, ， 所以得： （2.71）所以齿轮强度满足要求。2.6 椭圆振动筛的安装及调试2.6.1 安装前的准备振动筛在安装前，必须进行认真检查。由于制造的成品堆放时间较长，如轴的生锈、老化或搬运过程的破坏，等等。在安装前，必须认真检查零件，为安装做好充分准备。2.6.2 安装 在安装时，要将基础找平，然后按照支撑或吊挂装置的部件图和筛子的安装图，顺序装设各部件。弹簧装入前，应按端面标记的实际刚度值进行选配，将筛箱连接在支撑或吊挂装置上，装好后，按规定倾角进行调整。一般先进行横向水平的调整，以消除筛箱的偏斜，水平矫正后，在进行筛箱纵向的调。隔振弹簧的受力应该均匀，其受力情况可以通过测量弹簧的压缩量进行判断。其进料端与排料端的弹簧压缩量可以有所差别，安装电机时，电动机的基础应该找平，电动机的水平应该校正。按要求安装并固定筛面，检查筛子各连接部件的固定情况，筛网应该均匀张紧，以防产生局部振动。检查传动部分的润滑情况，电动机及控制箱的接线是否正确，并用手转动传动部分，查看运转是否正常。2.6.3 试运转筛分机安装完毕，应该进行空车试运转，初步检查安装质量，并进行必要的调整，筛子空车试运转时间不得小于8小时，在此时间内，观察筛子是否启动平稳迅速，振动和运行是否稳定，有无特殊噪音，通过振幅牌观察其振幅是否符合要求。筛子运转时，筛箱振动不应该产生横摆。在空转4小时内，轴承温度轧件增高，然后保持稳定。最高温度不超过75摄氏度。如果开车后有异常噪音或轴承温度急剧增高，应立即停机，检查轴是否转动灵活及润滑是否良好，待故障排除后在启动。开机24小时后停机检查部件连接是否松动，若有，应待紧固后在试运行。第三章 隔振技术及应用滚动轴承是振动筛的重要元件，同时也是主要的噪声之一，这是因为高速运转的轴承不仅本身发出较高的噪音，而且由于轴承与基座间的安装误差所引起的振动与冲击又将以激励的形式传至机体和基础，从而引发更大的振动和噪声。在轴承与基座间安装隔振环，可取得显著的降噪效果，其中，隔振环的刚度对其设计与选用来说是非常关键的一个参数，若选择得当，就可以大大降低由于制造、安装误差所引起的振动与冲击，否则，会进
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