振動篩畢業(yè)設計說明書完整

1、3YK1545型圓振動篩設計摘要目前我國各種篩選設備中，振動篩（篩分機）是問題較多、維修量較大的設備之一。這些問題突出表現(xiàn)在篩箱斷梁、裂幫、稀油潤滑的箱式振動器漏油、齒輪打齒、軸承溫升過高、噪聲過大等問題，同時伴有傳動帶跳帶、斷帶等故障。這類問題直接影響了振動篩（篩分機）的使用壽命，嚴重影響了生產。YA12460型圓振動篩可以很好的解決此類問題，因此本次設計的振動篩為YAH-2460型圓振動篩，該系列振動篩主要用于煤炭行業(yè)中物料分級、脫水、脫泥、脫介等作業(yè)。其工作可靠，篩分效率高，但設備自身較重。設計分析論述了設計方案，包括振動篩的分類與特點和設計方案的確定；對物料的運動分析；對振動篩的動力學

2、分析及動力學參數(shù)的計算；合理設計振動篩的結構尺寸；進行了激振器的偏心塊等設計與計算，包括原始的設計參數(shù)，電動機的設計與校核；進行了主要零部件的設計與計算，皮帶的設計計算與校核，彈簧的設計計算，軸的強度計算，軸承的選擇與計算，然后進行了設備維修、安裝、潤滑及密封的設計，最后進行了振動篩的環(huán)保以及經濟分析。關鍵詞：振動篩；激振器；圓振動篩AbstractAtpresent,China'scoalpreparationplantalltheequipmentusedintheshakerismoreproblems,maintenanceofoneofthelargerequipment.T

3、heseissuesinsieveoutstandingperformancemeoffbeam,crackhelp,lubricationoildilutethebox-typevibratoroilspills,fightingtoothgear,bearingtemperaturerisetoohigh,majorissuessuchasnoise,accompaniedbydancingwithbrokenbelts,suchasfaultzone.Suchissuesdirectlyaffectingthelifeoftheshaker,whichhasseriouslyaffect

4、edtheproduction.YAH2460roundgoodshakercansolvesuchproblems,sothisshakerdesignedforroundYAH2460shaker,theseriesofmajorshakerinthematerialsusedinthecoalindustryclassification,dehydration,desliming,suchasreferralsfromOperations.Itsreliable,efficientscreening,buttheirheavyequipment.Designanalysisonthede

5、signoptions,includingtheclassificationandshakerfeaturesanddesignprogrammestobeconfirmed;materialsonthemovementoftheshakerandthedynamicsoftheparameters,todesignthestructureofvibratingscreensize;conductTheeccentricblockoftheexciter,suchasdesignandcalculation,includingtheoriginaldesignparameters,motord

6、esignandverification;werethemaincomponentsofthedesignandcalculation,beltsandcheckthedesignandcalculation,thedesignofspring,theaxisofStrength,thechoiceofbearingsandcalculationandthenproceedtothemaintenanceofequipment,installation,lubricationandsealthedesign,ashakerfinalenvironmentalandeconomicanalysi

7、s.Keywords:shaker;Vibrator;roundshaker1緒論q1 前言振動篩是工礦企業(yè)普遍應用的篩分機械，用作物料的篩分、分級、洗滌、脫介、脫水之用。篩分設備技術水平的高低和質量的優(yōu)劣，關系到工藝效果的好壞、生產效率的高低和能源節(jié)省的程度，從而直接影響企業(yè)的經濟效益。而振動篩以它結構簡單、處理能力大、工作可靠等優(yōu)點在所有篩分設備中占有絕對優(yōu)勢，其占有量約為95%o最近幾年，各國對振動篩分技術的研究很重視，如強化振動參數(shù)，設備大型化，篩機零部件的三化，自同步技術的推廣應用，新篩機的出現(xiàn)等都是圍繞著振動篩發(fā)展起來的。下面就振動篩發(fā)展概況、品種規(guī)格、結

8、構強度作一下闡述。1.2 背景1.2.1 國內外研究現(xiàn)狀1 .國外研究現(xiàn)狀國外從16世紀開始篩分機械的研究與生產，在18世紀歐洲工業(yè)革命時期，篩分機械得到迅速發(fā)展，到本世紀，篩分機械發(fā)展到一個較高水平。德國中克公司可提供260多種篩分設備，STK公司生產的篩分設備系列品種較全，技術水平較高，KH必司生產200多種篩分設備，通用化程度較高，KUP公司和海因勒曼公司都研制了雙傾角的篩分設備。美國RN&司新研制DF11型雙頻率篩，采用了不同速度的激振器。DR&司研制成三路分配器給料，一臺高速電機驅動。日本東海株式會社和RXR公司等合作研制了垂直料流篩，把旋轉運動和旋回運動結合起來，對

9、細料一次分級特別有效。英國為解決從濕原煤中篩出細粒末煤，研制成功旋流概率篩。前蘇聯(lián)研制了一種多用途兼有共振篩和直線振動篩優(yōu)點的自同步直線振動篩。2 .國內研究現(xiàn)狀由于工業(yè)發(fā)展緩慢，基礎比較薄弱，理論研究和技術水平落后，我國篩分機械的發(fā)展是本世紀近50年的事情，大體上可分為三個階段。(1)仿制階段：這期間，仿制了前蘇聯(lián)的TVn系列圓振動篩、BKT-11、BKT-OMZ型搖動篩；波蘭的WK-15圓振動篩、CJM-21型搖動篩和WP1WP2!吊式直線振動篩。這些篩分機仿制成功，為我國篩分機械的發(fā)展奠定了堅實的基礎，并培養(yǎng)了一批技術人員。(2)自行研制階段：從1966年至U1980年研制了一批性能優(yōu)良

10、的新型篩分設備，1500毫米X3000毫米重型振動篩及系列，15m230m2共振篩及系列，煤用單軸、雙軸振動篩系列，YK和ZKB自同步直線振動篩系列，等厚、概率篩系列，冷熱礦篩系列。這些設備雖然存在著故障較多、壽命較短的問題，但是它們的研制成功基本上滿足了國內需要，標志著我國篩分機走上了獨立發(fā)展的道路。(3)提高階段：進入改革開放的80年代，我國篩分機也進入了一個新的發(fā)展階段。成功研制了振動概率篩系列、旋轉概率篩系列，完成了箱式激振器等厚篩系列、自同步重型等厚篩系列、重型冷熱礦篩系列、弛張篩、螺旋三段篩的研制，粉料直線振動篩、琴弦振動篩、旋流振動篩、立式圓筒篩的研制也取得成功。1.2.2 種類

11、和特點振動篩分機械是利用振動的多孔工作面，將顆粒大小不同的混合物料按粒度進行分級，也常用于物料的脫水、脫介及清洗物料表面的污泥。它一般安裝在給料設備的下邊，給料機應均勻地供料。振動篩種類繁多，一般有以下幾類。1 .慣性振動篩慣性振動篩是借高速回轉著的不平衡重產生離心力使篩箱振動，從而篩面上物料層松散使細粒級通過篩孔排出。美國和日本等國一般根據(jù)質點的運動軌跡將其分為圓運動振動篩和直線振動篩。近年來由于慣性振動篩性能較好、結構和維護工作都較簡單，在選煤、選礦廠得到推廣應用，受到各國重視，尤其是直線振動篩發(fā)展很快。(1)圓運動振動篩圓運動振動篩是利用不平衡重激振器使篩箱振動的篩子，具運動軌跡一般為圓

12、形。它普遍應用于煤炭、礦山廠的預先篩分、準備篩分以及脫水作業(yè)中。由于其篩面的圓形振動軌跡，使篩面上的物料不斷地翻轉和松散，因而圓振動篩具有以下特點：細粒級有機會向料層下部移動，并通過篩孔排出；卡在篩孔中的物料可以跳出，防止篩孔堵塞；篩分效率較高；可以變化篩面傾角，從而改變物料沿篩面的運動速度，提高篩子的處理量；對于難篩物料可以使主軸反翻，從而使振動方向同物料運動方向相反，物料沿篩面運動速度降低(在篩面傾角與主軸轉速相同的情況下)，以提高篩分效率。國外又將圓運動振動篩分為單軸慣性振動篩和自定中心振動篩兩種。單軸慣性振動篩特點是激振器的軸和皮帶輪參與振動；優(yōu)點是結構簡單、容易制造；缺點是由于皮帶輪

13、與篩箱一起振動，無論電動機在任何角安裝都不能避免皮帶傳動中心距的反復變化，從而引起三角皮帶的反復伸縮，大大影響其使用壽命。波蘭的WK型振動篩屬于單軸慣性振動篩。自定中心振動篩優(yōu)點是運轉時三角皮帶輪不與篩箱一起振動，故傳動皮帶壽命較長，工作較穩(wěn)定。自定中心振動篩又可分為軸承偏心式和皮帶輪偏心式兩種。前者又名萬能懸掛篩，因其篩箱振動時，主軸中心線和皮帶輪的空間位置保持不變，目前已很少使用；后者工作時，皮帶輪回轉中心線固定不動，所以傳動三角皮帶就不會時緊時松，具有頻率較穩(wěn)定、皮帶壽命較長等特點。美國Ripl-Flo型振動篩是典型的皮帶輪偏心式振動篩。(2)直線振動篩直線振動篩是靠兩根帶不平衡重的軸作

14、同步異向旋轉而產生振動的篩子。其篩面呈水平或傾斜安裝，運動軌跡一般為直線，故稱之為直線振動篩或水平振動篩。它具有下列特點：動力平衡與物料在篩面上的運動情況較好；物料在篩面上的移動不是依靠篩子的傾角而是依靠激振力，故篩面一般水平安裝，所以廠房高度較低；全封閉、不堵孔和堅固耐用，篩面有兩層、三層和四層之分；由于篩箱運動中有較大的加速度，所以特別適合于煤炭的脫水、脫泥、脫介以及物料的分級。國外直線振動篩采用箱式激振器者較多，如美國Low-Head型、西德USL型、日本古河A型、日本永田雙偏心軸式、法國皮克雙偏心軸式、蘇聯(lián)rMCJI型等。采用筒式激振器的有美國SS型和SG型、日本川崎D型及橫山橢圓振動

15、篩等。2 .共振篩共振篩從50年代應用于煤炭和礦石中，具振動系統(tǒng)是在接近共振區(qū)的條件下工作的，即篩子的工作頻率接近它的自振頻率。它既可用作煤和礦的預先篩分和最終篩分，也可以脫水、脫泥和脫介。共振篩利用了共振原理，具有下列特點：在共振頻率附近，使用較小的激振力來驅動較大面積的篩箱；可以節(jié)省傳動系統(tǒng)的功率消耗，并減少軸承等機件的受力；利用了非線性振動系統(tǒng)，篩子的瞬時加速度大，對分級、脫水等作業(yè)有益。但由于其在安裝上要求高，技術上比較復雜，共振篩的發(fā)展較緩慢，如西德除部分生產廠使用外已不再推廣應用了。典型共振篩有波蘭ZDR型振動篩：它是波蘭近十年來發(fā)展的新型共振篩，與CDR型共振篩相比，結構上變化不

16、大，僅處理量有所提高，但其振動大，要求有高質量的橡膠彈簧元件，仍處在試驗研究階段。3 .其它類型的振動篩(1)等厚篩我國現(xiàn)有的ZD型直線等厚篩系列，有7種基本規(guī)格，總篩分效率一般在85%認上。ZD系列等厚篩適用于需要精確分級的煤炭及類似比重物料的干濕式篩分，處理量較大，篩分深度可至6毫米。(2)概率篩分機概率篩分機通過采用大篩孔、大傾角和多層篩面結構，使物料近似篩分而提高篩機處理能力和干式篩分的深度。QG制琴弦概率篩是在GS型煤用概率篩的基礎上，吸收琴弦篩的特點研制的。該篩能有效地對潮濕煤炭進行6毫米干式分級，篩選產品能滿足空氣重介流態(tài)床分選機對人選煤的要求。琴弦篩網在共振狀態(tài)下工作，篩孔不易

17、堵塞。(3)GPS型高頻振動細篩GPS-900-3型高頻細篩是在吸收美國Derrick高頻細篩技術的基礎上研制的，該篩采用了疊層篩網(由三層孔徑不同的不銹鋼編織篩網疊合而成)、三路給礦(沿篩面長布置三個給礦器)和長圓筒形振動器(電機軸兩端裝由偏重塊和調偏塊組成的振子)振頻2850次/分。目前已在黑色和有色金屬閉路磨礦作業(yè)中，作為分級設備推廣應用，分級總效率達60%70%。(4)電磁振動旋流篩電磁振動旋流篩是一種結構簡單的高效脫水脫泥設備。該篩無轉動部件，無需潤滑，不需動力，不僅用于選煤廠，還可推廣用作污水處理和選礦廠及其它類似物料的脫水脫泥和分級設備。目前該篩已形成用于粗煤泥的C型和用于末煤的

18、M型兩種型1.2.3發(fā)展方向振動篩分機在工程中廣泛應用，對國民經濟起著重要作用。從目前國外的研究方向來看，一方面致力于當前篩分機的運動分析和結構調整；另一方面瞄準新穎的設計目標、探求合理的結構形式，以便進一步推動振動篩分機的應用。1 .國外技術發(fā)展趨勢國外篩分設備仍以發(fā)展振動篩為主，振動篩向標準化、通用化和系列化方向發(fā)展；向大型化方向發(fā)展，但最大到55m2已夠用了；增大篩面傾角，提高篩分效率；發(fā)展細粒篩分設備，篩孔尺寸小到0.10.3毫米；旋流篩使用逐漸增多；共振篩發(fā)展停滯。2 .國內技術發(fā)展趨勢積極開展篩分技術研究，提高原煤干式深度篩分技術，降低分級下限和增加煤炭品種，著重解決粒度細、水分高

19、和黏度大的難篩物料的分級技術；為滿足大露天礦選用，研制重型分級篩，適用于500毫米以下物料篩分；為提高篩板的壽命和效果，著重發(fā)展焊接篩網，非金屬篩面；共振篩有被淘汰之勢，應大力發(fā)展塊偏心圓振動篩和直線振動篩。2振動篩篩面物料運動理論2.1 篩上物料的運動分析由文獻1可知關于篩上物料的分析，如圖2.1所示：圖2.1圓振動篩上物料運動振動篩運動學參數(shù)（振幅、振次、篩面傾角和振動方向角）通常根據(jù)所選擇的物料運動狀態(tài)選取。篩上物料運動狀態(tài)直接影響振動篩的篩分效率和生產率，所以為合理地選擇篩子的運動參數(shù)，必須分析篩上的物料的運動特性。圓振動篩的篩面做圓運動或近似于圓運動的振動篩，篩面的位移方程式可用下式

20、來表示：(2-1)x=Acos(180-P)-Acos-Acosty=Asin（180°一中）=Asin邛=Asin®t（2-2）式中：A振幅；:軸之回”目角，=t;,軸之回轉角速度；t時間。求上式中的x和y對時間t的一次導數(shù)與二次導數(shù)，即得篩面沿x和y(2-3)(2-4)方向上的速度和加速度：vX=Asintvy=Acost2aX=A切cos©t（2-5）2ay-Asin-t（2-6）由運動特征，來研究篩子上物料的運動學。物料在篩面上可能出現(xiàn)三種運動狀態(tài)：正向滑動、反向滑動和跳動。2.2 正向滑動當物料顆粒與篩面一起運動時，其位移、速度和加速度與篩面的相等。篩面

21、上質量為m的物料顆粒動力平衡條件：對質量為m的顆粒受力分析（如圖2-1）：1、物料顆粒重力：G=mg（2-7）2、篩面對顆粒的反作用力，由N-mgcosot=may=-mA-2sinot可以得到：N=mgcosa-mA。2sin。t（2-8）式中a為篩面傾角3、篩面對物料顆粒的極限摩擦力為：F=fN=（fmcg0cs-裙Asi即）（2-9）式中f為顆粒對篩面的靜摩擦系數(shù)。顆粒沿著篩面開始正向滑動時臨界條件：mgcosF=m：a（2-10）將F,ax用已知式子（2-9）與（2-5）替代，且f=tgN（卜為滑動摩擦角），簡化整理得：式中，K為正向滑始角*1j(2-11)令=cos(K+N),則:3

22、0gsin（-）n=,bk.二2A式中bd稱為正向滑動系數(shù)。由上式得知，正向滑動系數(shù)bk<10當bk=1的時候，可以求得使物料顆粒沿著篩面產生正向滑動時最小轉數(shù)應該為:N.呵為了使物料顆粒沿著篩面產生正向滑動，必須取篩子轉數(shù)nAn.in。(2-12)(2-13)2.3反向滑動臨界條件為:mgsinF=mxa(2-14)將F,max用（2-9）與（2-5）替代，并簡化后:cosQ-J=)-2sin(=bq)(2-15)式中：q反向滑始角bq反向滑動系數(shù)q則可以得到:(2-16)由上式可以知道，反向滑動條件bq：1當bq=1時，可以求得使物料沿著篩面反向滑動的最小轉數(shù)應該是:qn/in=30

23、gsin(二二2A(2-17)為了使物料顆粒沿著篩面產生正向滑動，必須使篩子轉數(shù)n>nn102.4跳動條件的確定顆粒產生跳動的條件是顆粒對篩面法向壓力N=0。2即mgcosa=may,或者是gcosot=Asin中d。由此可以得到:bd=sindgcoscos1kkv(2-18)式中：bd物料跳動系數(shù):d跳動起始角k振動強度，k=A-gkv拋射強度，它表明物料在篩面上跳動的劇烈程度。上式可以寫成：_30'gcos：_30;gcos:sinJ二2Abd''二2A當bd<1時或者kv>1,則顆粒出現(xiàn)跳動。(2-19)當bd=1或Kv=1時，則可求得物料開始

24、跳動時的最小轉數(shù)為:gcosn0min=302,二2Asin-為了使物料產生跳動，必須取篩子的轉數(shù)n>n°min。由于目前使用的振動篩采用跳動狀態(tài)，因此要討論跳動終止角,度。(2-20)跳動角及運動速2.5物料顆粒跳動平均運動速度物料顆粒從振動相角叫起跳，到振動相角味跳動終止時，沿_12S、.=Vdt1gsin二tx方向的位移為:11二Vd二1鼻、.22(2-21)式中Vd為物料顆粒起跳時沿x方向的運動速度:Vd=VX=Asind(2-22)由此，則:12S.=Asind-gsin()2.(2-23)同一時間內，篩面位移為:Sc=db3=Ac0sb-Ac0sd=Acosd(、)

25、-cosd(2-24)物料顆粒在每個循環(huán)中，對篩面的位移為:S-X-b3b4=S、.-SC=Asin:d、1gsin-；.22當篩子在近似于第一臨界轉數(shù)下工作時-Acos(d、)-cosd(2-25)，即6至360。，則上式中方括號內的數(shù)值接近于故得到:S=Asind、.2(2-26)物料跳動平均速度:(2-27)V=Sn=Asind1gsin.：:.()2602當6ft3607寸，則sinQ上tg*d,sin6定0,1cos6為071,因此，式（2-27）可以化簡為:或者化簡為:(2-28)(2-29)(2-30)、=sind由式（2-29）和式（2-18）,可以將式（2-27）化簡為:An

26、V（1kvtg;）3012按照上式計算得的結果與實際相比，計算值較大，因為未考慮物料特點，摩擦和沖擊等因素.為此，上式應該乘以修正系數(shù)k0,k0ft：0.13-0.15,所以：AnV=ko(1+kvtgot)(2-31)303.振動篩的工作原理及結構組成3.1 圓振動篩的工作原理具有圓形軌跡的慣性振動篩為圓振動篩，簡稱圓振篩。這種慣性振動篩又稱單軸振動篩，其支承方式有懸掛支承與座式支承兩種，懸掛支承，篩面固定于篩箱上，篩箱由彈簧懸掛或支承，主軸的軸承安裝在篩箱上，主軸由帶輪帶動而高速旋轉。由于主軸是偏心軸，產生離心慣性力，使可以自由振動的篩箱產生近似圓形軌跡的振動YA型圓振動篩和一般圓振動篩很

27、類似，篩箱的結構一般采用環(huán)槽怫釘連接。振動器為軸偏心式振動器，用稀油潤滑，采用大游隙軸承。振動器的回轉運動，由電動機通過一堆帶輪，由V帶把運動傳遞給振動器。3.2 振動篩基本結構本次設計2YA1548型圓振動篩是由激振器、篩箱、隔振裝置、傳動裝置等部分組成。YA系列圓振動篩型號說明：YAH口口1IIIT丁IIIIIIIIIII1篩面長度dmIIIIIIIII1篩面寬度dmIIIII|1重型(輕型不寫)IIIII1軸偏心振動器13圓振動篩面層數(shù)（單層不寫）3.2.1 篩箱篩箱由篩框、篩面及其壓緊裝置組成。1 .篩面：為適應大塊大密度的物料的篩分與煤什石脫介的需要，振動篩的篩面需要有較大的承載能力

28、，耐磨和耐沖擊性能。為減少噪聲，提高耐磨性設計中采用成型橡膠條，用螺栓固定在篩面拖架上。上層篩面采用帶筐架的不銹鋼篩面，下層篩面采用編織篩網。其緊固方式是沿篩箱兩側板處采用壓木、木契壓緊。中間各塊篩板之間則用螺栓經壓板壓緊。2 .篩框：篩框由側板、橫梁等部分組成。側板采用厚度為616mm的A5或20號鋼板制成。橫梁常用圓形鋼管、槽鋼、方形鋼管或工字鋼制造。篩框必須要由足夠的剛性。篩框各部件的聯(lián)接方式有怫接、焊接和高強度螺栓聯(lián)接三種、3.2.2 激振器圓振動篩采用單軸振動器，由純振動式振動器、軸偏心式振動器和皮帶輪偏心式自定中心振動器。3.2.3 支承裝置和隔振裝置支承裝置主要是支承篩箱的彈性元

29、件，有吊式和座式兩種。振動篩的隔振裝置常用的有螺旋彈簧、板彈簧和橡膠彈簧。3.2.4 傳動裝置振動篩通常采用三角皮帶傳動裝置，它機構簡單，可以任意選擇振動器的轉數(shù)。144.振動篩動力學基本理論由文獻1可知:慣性振動篩的振動系統(tǒng)是由振動質量（篩箱和振動器的質量）、彈簧和激振力（由回轉的偏心塊產生的）構成。為了保證篩子的穩(wěn)定工作，必須對慣性振動篩的的振動系統(tǒng)進行計算，以便找出振動質量、彈簧剛性、偏心塊的質量矩與振幅的關系，合理地選擇彈簧的剛性和確定偏心塊的質量矩。圖4.1振動系統(tǒng)力學模型圖圖4.1表示圓振動篩的振動系統(tǒng)。為了簡化計算，假定振動器轉子的回轉中心和機體（篩箱）的重心重合.激振力和彈性力

30、通過機體重心。此時，篩子只作平面平移運動。今取機體靜止平衡時（即機體的重量為彈簧的彈性反作用力所平衡時的位置）的重心所在點o作為固定坐標系統(tǒng)（xoy）的原點，而以振動器轉子的旋轉中心o1作為動坐標系統(tǒng)（x1o1y1）的原點。偏心重塊質量m的重心不僅隨機體一起作平移運動（牽連運動），而且還繞振動器的回轉中心線作回轉運動（相對運動），則其重心的絕對位移為:Xm=x+xi=x+rcos中=x+rcos6t15ym=y+y1=y+rsin中=y+rsin缶t式中：r偏心質量的重心至回轉軸線的距離軸之回轉角度，中=H通為軸回轉之角速度，t為時間偏心質量m運動時產生的離心力為:(4-1)(4-2)d2xm

31、2=m丁=-m(x-rcost)dt2dym2Fy=m廠=-m(y-r-sint)dt式中mro2coscct和mro2sinot為偏心質量m在x與y方向之相對運動離心力或稱激振力。在圓振動篩的振動系統(tǒng)中，作用在機體質量M上的力除了Fx和Fy外，還有機體慣性力-Mx和-My'（其方向與機體加速度方向相反卜彈簧的作用力KxX和Kyy（Kx和Ky表示彈簧在x和y方向的剛度，彈簧作用力的方向永遠是和機體重心的位移方向相反）及阻尼力-cx和cy（c稱為粘滯阻力系數(shù)，阻尼力的方向與機體運動速度方向相反）。在單軸振動系統(tǒng)中，作用在機體質量M上的力除了和之外，還有機體的慣性力和（其方向與機體的速度方

32、向相反）、彈簧的作用力，（表示彈簧在方向的剛度），及阻尼力（稱為粘滯阻力系數(shù)，阻尼力的方向與機體的運動方向相反）。當振動器在作等速圓周運動時，將作用在機體M上的各力，按照理論力學中的動靜法建立的運動微分方程式為：（M+mx+Cx+Kxx=mr2cosM（4-3）MmyCyKyx=mr2sint式中：M機體的計算質量M=mj+Kwmw（4-4）式中：mj振動機體質量。mw篩子的物料重量。16Kw物料的結合系數(shù)，Kw=0.150.3。根據(jù)單軸振動篩運動微分方程式的全解可知，機體在x和y軸方向的運動是自由振動和強迫振動兩個簡諧振動相加而成的，事實上，由于有阻尼力存在的緣故，自由振動在機器工作開始后就

33、會逐漸消失，因此，機體的運動就只剩下強迫振動了。所以,只需要討論公式的特解：(4-5)x=AxCoqeot外)；y=Aysint-二y其特解為:-2cmrCosxCtKx-Mm-2=tan12Kx-Mm(4-6)2-mr-Cosy_2KyT.Mm卜1一y=tan(4-7)式中：Ax和Ay為x和y方向機體的振幅;0fx和0為機體的振幅和相位差角。系統(tǒng)的自振頻率為:Wp(4-8)下面根據(jù)圖4.2來分析圓振動篩的幾種工作狀態(tài)：1.低共振狀態(tài)低共振狀態(tài)：n<nPIPK>(M+m22若取K=(M+2m»2,則機體的振幅A=r。在這種情況下，可以避免篩子的起動和停車時通過共振區(qū)，從而

34、能提高彈簧的工作耐久性，同時能件小軸承的壓力，延長軸承的壽命，并能減少篩子的能量消耗,但是在這種工作狀態(tài)下工作的篩子，彈簧的剛度要很大，因此，必然會在地基及機架上出現(xiàn)很大的動力，以致引起建筑物的震振動。所以，必須設法消振，但目前尚無妥善和簡單的消振方法。17aaAl/13Im圖4.2振幅和轉子角速度的關系曲線2 .共振狀態(tài)共振狀態(tài)：n=np即K=(M+m汾2。振幅A將變?yōu)闊o限大。但由于阻力的存在，振幅是一個有限的數(shù)值。當阻力及給料量改變時，將會引起振幅的較大變化。由于振幅不穩(wěn)定，這種狀態(tài)沒有得到應用。3 .超共振狀態(tài)超共振狀態(tài)：nnp,這種狀態(tài)又分為兩種情況：(1) n稍大于nP,即K稍小于M

35、+m0若取K=Ms2,則得A=-r。因為n>nP,所以篩子起動與停車時要通過共振區(qū)。這種狀態(tài)的其它優(yōu)缺點與低振狀態(tài)相同。(2) n»np,即為遠離共振區(qū)的超共振狀態(tài)。此時，K«(M+m加2。從圖可以明顯地看出：轉速愈高，機體的振幅A就愈平穩(wěn)，即振動篩的工作就愈穩(wěn)定。這種工作狀態(tài)的優(yōu)點是：彈簧的剛度越小，傳給地基及機架的動力就愈小，因而不會引起建筑物的振動。同時，因為不需要很多的彈簧，篩子的構造也簡單。目前設計和應用的振動篩，通常采用這種工作狀態(tài)。為了減少篩子對地基的動負荷，根據(jù)振動隔離理論，只要使強迫振動頻率仍大于自振動頻率6P的五倍即可得到良好的效果，采用這種工作狀

36、態(tài)的篩子，必須設法消除篩子在起動時，由于通過共振區(qū)而產生的共振現(xiàn)象。目前采用的消振方法如前所述。185.振動篩參數(shù)計算5.1 運動學參數(shù)的確定由文獻1選取和計算振動篩運動學：參數(shù)振動機械的工作平面通常完成以下各種振動：簡諧直線振動、非簡諧直線振動、圓周振動和橢圓振動等。依賴上述各種振動，使物料沿工作面移動。當振動機械采用不同的運動學參數(shù)（振幅、頻率、振動角和傾角）時，便可使物料在工作面上出現(xiàn)下列不同形式的運動：相對運動、正向滑動、反向滑動和拋擲運動。1 .拋擲指數(shù)Kv在一般的情況下,根據(jù)篩子的用途選取，圓振動篩一般取Kv=35,直線振動篩宜取Kv=2.54;難篩物料取大值，易篩物料取小值。篩孔

37、小時取大值，篩孔大是取小值。本次設計圓振動篩，選取Kv=4。2 .振動強度K振動強度K的選擇。主要受材料強度及其構件剛度等的限制，目前的機械水平K值一般在38的范圍內，振動篩則多取36。本次設計選擇K=4o3 .篩面傾角對于單軸振動篩的傾角為：作預先分級用«=15°20°作最終分級用：=12.5°17.5°對于圓振動篩一般取15°25°,振幅大時取小值，振幅小時取大值。本次設計采用的圓振動篩取:二2°°。4 .篩箱的振幅A篩箱振幅A;是設計篩子的重要參數(shù)，其值必須適宜，以保證物料充分分層，減少堵塞，以利透

38、篩。通常取A=36mm,其中篩孔大者取大值，篩孔小者取小值。本次設計選取A=5mm。An25 .篩子的振動頻率n:按照Kv=-A一和所確定的A值可以求解出頻率值。90000019900000-Cos9000004cos20°=845rpm(5-1)6.振動強度校核：實際振動強度K按照下式計算:(5-2)A2L.C，l2在本設計中KS小二靠:3."所以符合振動強度要求。篩子的實際強度：KS=3.77<K;即篩子的頻率和振幅分別為：A=5mm；n=845rpm；Kv=4。7.物料的運動速度圓振動篩的物料運動速度計算:(5-3)AnV=K0(1Kvtan.：)m/s30式中

39、：取修正系數(shù)K0=0.1。5845V=0.1(14tan20)=0.033m/s305.2振動篩工藝參數(shù)的確定由文獻2選取設計振動篩工藝參數(shù)：1.振動篩的工藝參數(shù)包括篩面的長度和寬度、篩分效率。篩面的長度和寬度由公式：Q=Fq式中：Q處理量，Q=250t/hF篩面的工作面積，F(xiàn)=14.4m22q單包時間處理重，q=17.36t/hm選取篩面長度L=6m,所以B=F/L=14.4/6=2.4m2.篩分效率在篩分作業(yè)中，篩分效率是衡量篩分過程的質量指標。篩什效率是指篩下產物重20量與原料中篩下級別(篩下級別是指原料中所含粒度小于篩孔尺寸的物料)重量的比值。篩分效率一般以百分數(shù)表示。篩分效率可按下式

40、計算：(5-4)匚100(a”)E二a(100-)式中a原料中篩下產物含量的百分數(shù)；u篩上產物中篩下級別含量的百分數(shù)；將原科和篩上產物進行精確的篩分，根據(jù)篩分結果即可算出篩下級別含量00篩分所用篩面的篩孔尺寸和形狀，應與測定篩分效率所用的篩子相同。篩分機械的篩分效率與物料的粒度特性、物科的濕度、篩孔形狀、篩面傾角、篩面長度、篩面的運動特性及生產率等因素有關。不同用途的篩分機械對篩分效率有不同的要求。表5.12YA1548型圓振動篩的運動學參數(shù)和工藝參數(shù)篩向長度6m篩面寬度2.4m振動強度4拋射強度4篩面傾角020振動力1可角篩箱振幅5mm篩子頻率845rmp處理量217.36t/h.m物料運動

41、速度20.033m/s5.3 動力學參數(shù)振動器偏心質量及偏心距的確定：由文獻3工作時，彈簧剛度小，故振幅計算式中K值可以略(5-5)對于單軸振動篩：(M，m)A=-mr式中M一振動機體質量，M=883.48kg21m偏心塊質量，A篩箱振幅，A=5mmr偏心距，r=24mm負號表示M與m重心在振動中心的兩個不同方向上。MA883,485,m=91kgAr5245.4 電動機的選擇5.4.1 電動機功率計算慣性振動篩的功率消耗主要是由振動器為克服篩子的運動阻力而消耗的功率和克服軸在軸承中的摩擦力而消耗的功率來確定。電機的功率為:(5-6)軸承選取N=(M+mAn3(CA+fd)千瓦177500式中

42、：C阻力系數(shù)，一般C=0.20.3,拋擲指數(shù)較小時，C=0.25.d一軸承內圈直徑，d=0,1mn一轉動軸轉數(shù)，n=845rmp”一傳動效率，"=0.95。f一滾動軸承的摩擦系數(shù)，f=0.0010.003。這里對于滾子f=0.002。_3_5589910.00584530.250,0050.0020.1N=25.933KW1775000.95由上式可求N=25.933KW5.4.2 選擇電機由文獻17,選擇傳動電機型號為Y250M8型，其額定功率為30KW,22n=1500rmp5.4.3 電機的啟動條件的校核慣性振動篩起動時，電動機需克服偏心質量的靜力矩和摩擦力矩，起動后由于慣性作

43、用，功率消耗較少，因而需選用高起動轉矩的電動機。因此，按公式計算的功率,必須按起動條件校核:MrM0(5-7)r0MhMh式中:Mr電機的其動轉矩;Mh電機的額定轉矩;M0振動篩偏心重量的靜力矩與軸承的摩擦靜力矩之和ccNccMH=9550=9550n電30=191Nm1500(5-8)式中:i速比Mr=MH(5-9)起動力矩系數(shù)取=2.1(5-10)(5-11)M。M。'(5-12).n電1500di=一=-=1.78因止匕有-M=i=1.782.1=3.738Mh(5-13)(5-14)式中M。'為偏心質量的靜力矩與軸承的摩擦力矩之和Mo'=Mf總+Mj式中Mf總為

44、振動器上軸承的摩擦力矩Mf總=2Mf23d3.14845、20.11,Mf=fFo=0.002x91m0.058m()m=2.27Nm(5-15)4304式中F0=mr2(5-16)將Mf值帶入公式(5-14)得Mf總=22.27=4.54Nm-Mj為靜力矩Mj=mr=910.0249.8=51.72Nm-(5-17)將Mf總與Mj值帶入公式(5-13)得M0'=4.54+51.72=56.26Nm-將M。'值帶入公式(5-12)得M0=56.26=33.27Nm1.780.95M033.27,=0.174Mh191由于匹=3.738所以滿足Mr>M0,電機起動校核合格。

45、MHMhMh表5.2電動機性能型號Y250M8型轉速rmpn=1500rmp功率KW30KW6主要零件的設計與計算6.1 軸承的選擇與計算6.1.1 軸承的選擇根據(jù)振動篩的工作特點，應選用大游隙單列向心圓柱滾子軸承按照基本額定動載荷來選取軸承24CP(6-1)fn式中：C基本額定動載荷來P當量動載荷22二8452P=mr.2=910.024(2845)2=17.1KN(6-2)60fL壽命系數(shù)，fL=2.32.8本次設計選取fL=2.5-八333、點fn轉速系數(shù)，fn=(必)10=0.38(6-3)n將數(shù)據(jù)帶入公式(4.1)得C=-25m17.1=125.74KN0.38查文獻17,選GB29

46、784,軸承型號3G3622,內徑110mm,外徑245mm。6.1.2軸承的壽命計算軸承的壽命公式為：CLi0=(p)(6-4)式中：L10的單位為106r£為指數(shù)。對于球軸承，S=3;對于滾子軸承，名=10/3。計算時，用小時數(shù)表示壽命比較方便。這時可將公式(4.1)改寫。則以小時數(shù)表示106的軸承壽命為：Lh=(廣(6-5)60nP式中：C基本額定動載荷C=125.74KNn軸承轉數(shù)P當量動負荷選取額定壽命為6000ho將已知數(shù)據(jù)代入公式(4.2)得：=10M(125.74)10/3=15249h>6000h滿足使用要求。6084517.1因此設計中選用軸承的使用壽命為1

47、5249小時。256.2皮帶的設計6.2.1選取皮帶的型號帶的設計功率：Pd=KaP=1.330=39KW(6-6)式中：Ka工況系數(shù)，查11,22-18表22.19得必=1.3P傳遞的額定功率,P=30KW根據(jù)Pd=39KW,小輪轉數(shù)n1=1500rmp,查文獻16,22-17圖22.11,選B型皮帶6.2.2傳動比n11500i=n845=1.78(6-7)6.2.3帶輪的基準直徑1 .選擇小帶輪白基準直徑dd1:查文獻16,22-31表22.114和22-17圖22.11選取dd1=224mm2.選擇大輪的基準直徑dd2：dd2=i父dd1=1.73M224=388mm查11,22-31

48、表22.114取dd2=400mm6.2.4帶速帶速常在V=525m/s之間選取513.142241460V=_=17.12m/s601000601000(6-8)6.2.5確定中心距和帶的基準長度1.初定中心距按0.7(dd1+dd2)E口0E2(dd1+dd2)26選取,因此有436.8<a0W1280選ao=780mm。d2'dd1)4:02 .帶的基準長度Ld所需基準長度Ld0=2.：j0+(dd1+dd2)+2帶入數(shù)據(jù)得Ldo=1982mm查文獻16,22-13表22.16選取基準長度Ld=2000mm3 .實際中心距a安裝時所需最小中心距：=：-0+L_Ldo=780

49、+2000-W82=784mm(6-9)二min=：-0.015Ld=784-0.0152000=754mm(6-10)張緊或補償伸長所需最大中心距：二max+0.03Ld=784+0.032000=844mm(6-11)4 .小帶輪包角巴：.1=1800_dd2dd157.30=1800a簿善57.30=1634005 .單根帶的基本額定功率P1根據(jù)dd1=224mm,n1=1500rmp,查文獻16,22-25表22.113f得P1=7.47KW考慮傳動比的影響，額定功率的增量Pi由機械設計手冊第三卷，22-25表22.113f查得：P1=1.14KW6 .帶的根數(shù)ZPd19.5(R：Pi

50、)KKl(7.471.14)0.960.98=2.4根式中：Ka小帶輪包角修正系數(shù)，查文獻16,22-18表22.1107=0.96Kl帶長修正系數(shù)，查機械設計手冊第三卷，22-19,表22.111,Kl=0.98277.單根帶的預緊力Fo25Ph2Fo=500(-1)-+mV2(6-12)K.ZV式中m為帶每米長的質量,查文獻16,22-19表22.112查得m=0.17kg/m25195oF0=500(-1)+0.17(17.12)2=354.36N0.96317.12帶的設計參數(shù)如表6.1所示。表6.1帶的設計參數(shù)B784mm最大軸間距844mm最小軸間距754mm帶的根數(shù)3根預緊力35

51、4.36N小帶輪直徑224mm大帶輪直徑400mm6.3 軸的設計6.3.1 軸的設計特點軸是組成機械的一個重要零件。它支承著其他轉動件回轉并傳遞轉矩，同時它又通過軸承和機架聯(lián)接。所有軸上零件都圍繞軸心線作回轉運動。所以，在軸的設計中，不能只考慮軸本身，還必須和軸系零、部件的整個結構密切聯(lián)系起來。軸設計的特點是：在軸系零、部件的具體結構未確定之前，軸上力的作用和支點間的跨距無法精確確定，故彎矩大小和分布情況不能求出，因此在軸的設計中，必須把軸的強度計算和軸系零、部件結構設計交錯進行，邊畫圖、邊計算、邊修改。設計軸時應考慮多方面因素和要求，其中主要問題是軸的選材、結構、強度和剛度。對于高速軸還應

52、考慮振動穩(wěn)定性問題。286.3.2 軸的常用材料軸的材料種類很多，設計時主要根據(jù)對軸的強度、剛度、耐磨性等要求，以及為實現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時考慮制造工藝問題加以選用，力求經濟合理。軸的常用材料是35、45、50、優(yōu)質碳素鋼，最常用的是45鋼。對于受載較小或不太重要的軸，也可用A3、A5等普通碳素鋼。對于受力較大，軸的尺寸和重量受的限制，以及有某些特殊要求的軸，可采用合金鋼。本次設計選用45優(yōu)質碳素鋼。6.3.3 軸的強度驗算由文獻1417對軸進行校核：由圖6.1并結合振動篩的工作特點對軸進行受力分析，其受力分析如圖所示：Pr=30kw,n=150r/min。求偏心軸的轉速n1,帶傳動的傳動效率。=0.96。P1=Pr，；=300.96=28.8kwnn1=.i式中i一帶的傳動比，i=400/224=1.786所以n1=n=1500/1.786=839.87r/minP28.8二9550=9550327.48N*Mn1839.87Ft=2工=2_J2=7277.3Nd10.09由水平方向得：FtY=Fnh1+FnmFtX=0240FtY2440FNH2=0解得：Fnh=6561.5NFnh2=-715.8N由垂直方向得：29Fv=mg=2500010=250000NFv=FNV1'Fnv2Fnvi754=F