滾筒式篩沙機的設(shè)計

滾筒式篩沙機的設(shè)計摘要滾筒式篩沙機是一種用于將沙石分離的機械，配合其他機械將沙子中的石子等無用物篩選出來丟棄，并將精選沙料輸送走。本次設(shè)計的篩沙機針對沙石場的需求進行設(shè)計，兼具經(jīng)濟型和效率性。本設(shè)計主要依據(jù)滾筒式篩沙機的工作特性，對現(xiàn)有的該種篩沙機的工作性能、工作原理、工作效率等進行研究，提高其工作能力，并對機器設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。大致過程是：首先通過查閱相關(guān)的文獻資料或視頻信息等，了解當前滾筒式篩沙機系統(tǒng)的工作原理方式，針對進出料方式、篩沙形式、軸間連接、設(shè)備部分的安裝位置等提出可行方案的設(shè)想，再通過對各種方案的對比選擇出各部分最佳的且各部分連接合理的總體方案。之后根據(jù)選擇出的設(shè)計方案，依照其要求，將各組成部分進行設(shè)計、計算、校核。根據(jù)篩沙機的工作方式，對各部分設(shè)計進行詳細的描述。關(guān)鍵詞：篩沙機；篩網(wǎng)；減速器；進出料方式；沙石分離Thedesignofthedrumtypesandscreeningmachine

ABSTRACTDrumtypesandscreeningmachineisakindofusedsandseparationmachinery,withothermachinerywillbeinthesandgravelfilteroutuselessthingsaway,andwillbefeaturedinsandconveyingaway.Thedesignofsandforsandanddesignedwiththeneedsofthefield,botheconomyandefficiency.Theworkingcharacteristicsofthemainbasisforthedesignofdrumtypesandscreeningmachine,ontheexistingsandsievingmachineworkperformance,workingprinciple,researchworkefficiency,improvetheirworkingability,andtheoverallstructureofthemachineryandequipmenttooptimizethedesign.Thegeneralprocessis:first,throughconsultingrelevantdocumentsorvideoinformationso,understandtheworkingprincipleofthedrumtypesandscreeningmachinesystem,thefeedingway,sievesand,shaftconnectingpartoftheequipmentinstallationpositionputforwardthefeasiblescheme,throughthecomparisonofvariousschemestoselectthebestpartandeachpartoftheoverallplan.AccordingtothereasonableconnectionselectedAccordingtotherequirementsofthedesignscheme,thecomponentsaredesigned,calculatedandchecked,andthedesignofeachpartisdescribedindetailKeywords:SandScreeningMachine,Screen,Reducer,FeedingMode,SandSeparationTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論 1\o"CurrentDocument"1.1沙石行業(yè)發(fā)展 1\o"CurrentDocument"1.2國內(nèi)外滾筒篩發(fā)展概況 1\o"CurrentDocument"1.3滾筒篩的發(fā)展趨勢 2\o"CurrentDocument"2篩沙機的工作原理及滾筒篩結(jié)構(gòu)組成 3\o"CurrentDocument"2.1滾筒式篩沙機的工作原理 3\o"CurrentDocument"2.2滾筒式篩沙機的基本結(jié)構(gòu) 3\o"CurrentDocument"2.3小結(jié) 4\o"CurrentDocument"3滾筒篩參數(shù)計算 5\o"CurrentDocument"3.1滾筒篩生產(chǎn)情況 5\o"CurrentDocument"3.2滾筒篩運動參數(shù)的確定 5\o"CurrentDocument"3.3滾筒篩尺寸參數(shù)的確定 6\o"CurrentDocument"3.4滾筒篩的功率 7\o"CurrentDocument"軸的設(shè)計 8\o"CurrentDocument"小結(jié) 10\o"CurrentDocument"4主要部件的設(shè)計及選擇 10\o"CurrentDocument"4.1滾筒篩減速器的選擇 10\o"CurrentDocument"4.2滾筒篩電動機的選擇 114.3傳送裝置的設(shè)計 錯誤!未定義書簽。\o"CurrentDocument"4.4進料斗及機架設(shè)計 13\o"CurrentDocument"4.5小結(jié) 14\o"CurrentDocument"5滾筒篩沙機安裝維護 14\o"CurrentDocument"6設(shè)計工作總結(jié) 151緒論隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民的生活水平愈來愈高，對于物質(zhì)方面的需求越來越快，建筑也是其中一方面。而對于建筑行業(yè)中的原料--沙石也有巨大需求，對其篩分設(shè)備的需求也變得更大，篩沙機可以將沙石分離，保證沙子粒度均勻，進一步保證了建筑物的質(zhì)量。因而設(shè)計并制造出一臺性能質(zhì)量及價格合理的篩沙設(shè)備顯得極其迫切。如何有效提高篩分效率及篩分能力，采用合理的材料及附屬設(shè)備以達到合理使用要求等都是是生產(chǎn)廠家和使用者都關(guān)心的問題。設(shè)計制造出一臺高效率性價比高的設(shè)備是人們都盼望的。篩沙機械設(shè)備在國外的發(fā)展有了近三百年的歷史，并在歐洲工業(yè)革命期間得以迅速發(fā)展，到現(xiàn)在為止國外的篩分設(shè)備機械已經(jīng)發(fā)展到了一個較高的科技水平，如美國威猛制造公司的山貓滾筒篩、德國申克公司、日本東海公司等都是篩分行業(yè)的佼佼者.在改革開放以前，由于國內(nèi)科學生產(chǎn)技術(shù)的落后，沙石物料的篩分大多依靠人工篩選來完成，經(jīng)過篩網(wǎng)的過濾達到篩分的目的，這種方式費時費力費工，且隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大規(guī)模生產(chǎn)的到來，齊曬分效率越來越跟不上時代。之后隨著國外技術(shù)的引進，機械式篩沙設(shè)備大量被應(yīng)用，這解決了之前依靠人工低效能的巨大問題，且篩選出的沙子均與細膩，逐漸成為沙石篩分行業(yè)的“利器”?，F(xiàn)行篩分設(shè)備大多以振動式、滾筒式及水洗式三種最為常見本次設(shè)計采用滾筒式設(shè)計篩沙機械。根據(jù)滾筒式篩沙機的工作原理和結(jié)構(gòu)，依托滾筒篩分技術(shù)，采用其結(jié)構(gòu)進行本次設(shè)計。滾筒篩沙機主要由電動機、減速器、滾筒篩、機架、進料口組成。裝置通過滾筒的傾斜和轉(zhuǎn)動實現(xiàn)沙石的分離，滾筒傾斜的安裝在機架之上，其轉(zhuǎn)動依靠電機通過減速器和聯(lián)軸器連接實現(xiàn)。其應(yīng)用范圍包括：①沙石場沙石的分離；②煤炭行業(yè)煤塊和煤粉的分離及洗煤；③石料場用于不同規(guī)格材料的分級，以及去除泥污和粉灰。1.1沙石行業(yè)發(fā)展沙石作為建筑行業(yè)不可或缺的基本材料有著很長的發(fā)展歷程，其硬性的需求直到現(xiàn)在都是其他產(chǎn)品不可替代的。改革開放以來，我國的經(jīng)濟迅速發(fā)展，各行各業(yè)均取得了很大的成就，大量的基本設(shè)施的建設(shè)使得我國對于沙石的剛需越來越大，從20世紀80年代起到21世紀的10年代，其產(chǎn)量增加了近20倍。大型、高效的各種破碎、篩選、輸送等機械被大量運用在生產(chǎn)線上。國產(chǎn)大型機械的研究設(shè)計制造技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。1.2國內(nèi)外滾筒篩發(fā)展概況1.2.1國外滾筒篩沙機發(fā)展概況國外篩分技術(shù)的大規(guī)模發(fā)展起始于20世紀70年代初，通過40年的發(fā)展經(jīng)歷了“從無到有、逐步完善、成熟優(yōu)化”的階段。在美國、歐洲、日本等設(shè)計制造行業(yè)發(fā)達的國家已經(jīng)取得了非常優(yōu)秀的研究成果，在一些大公司中已經(jīng)具有了集設(shè)計制造、工程承包、運營管理等的全方面銷售維護的能力。比如美國威猛制造公司、德國申克公司、日本東海公司等都是滾筒篩沙機制造行業(yè)的佼佼者。1.2.2我國滾筒式篩沙機概況自建國以來，我國的篩分機械經(jīng)過了從無到有到精的歷程，大致可分為三個階段：依照國外機械仿制、自行研究設(shè)計制造和引進提高，國內(nèi)的大型篩分機械得到了發(fā)展創(chuàng)新。滾筒式篩沙機作為篩分機械的一種，是篩分機械重要的一環(huán)，它具有很多的優(yōu)點：運行平穩(wěn)，噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單維修方便、篩網(wǎng)不易被堵等。我國滾筒篩沙機從無到有，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為篩沙行業(yè)不可或缺的一種高效的篩分機械。1.3滾筒篩的發(fā)展趨勢滾筒篩沙機作為篩分機械的一種具有其他篩分機械不可比擬的優(yōu)點，它可集成其他篩分的功能，比如在滾筒篩上加入激振器可作為旋振篩；在篩網(wǎng)內(nèi)部加入破碎刀具可運用于垃圾篩分等。通過對動態(tài)設(shè)計方法的引入以及對于篩分理論的研究發(fā)展和機械制造技術(shù)的經(jīng)驗不斷的增加，加之分析理論和軟件仿真的現(xiàn)代化，篩分機械的大型化制造經(jīng)進一步得到發(fā)展，其結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化改進，篩網(wǎng)篩面以及滾筒篩運動方式都將趨于更加合理的方式運行。篩沙機的工作原理及滾筒篩結(jié)構(gòu)組成2.1滾筒式篩沙機的工作原理滾筒式篩沙機原理：經(jīng)過電動機和減速器帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸與圓柱形篩框通過多個十字形焊接鋼軸固定連接，從而帶動篩框轉(zhuǎn)動，篩網(wǎng)固定通過鋼板與鋼板用螺絲夾緊的方式進行固定，這樣方便更換不同目數(shù)的篩網(wǎng)，做到一機多用，使經(jīng)濟性更高。沙子通過機械進入進料口，再由重力自然落入滾筒裝置內(nèi)，當沙子進入滾筒裝置后，因滾筒篩傾斜安裝并繞轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，使篩面上的沙子翻轉(zhuǎn)與滾動，使沙子經(jīng)篩網(wǎng)排出，落到傳送帶上被帶走，未被篩出的沙石廢料經(jīng)滾筒篩尾部排出。由于沙子在轉(zhuǎn)動的滾筒篩內(nèi)移動，使夾雜在網(wǎng)子中的大石?？杀粡棾?，防止網(wǎng)孔堵塞。這種篩分方式效率高，耗能低，物料適應(yīng)性廣，具有多種優(yōu)勢。2.2滾筒式篩沙機的基本結(jié)構(gòu)2.2.1滾筒篩滾筒篩主要由篩網(wǎng)、篩框及轉(zhuǎn)動軸組成。篩網(wǎng)：為使?jié)L筒篩可以承受大量沙子的下料跟篩分，滾筒篩的篩面應(yīng)當有一定的承載能力，并具有較強的耐磨性和耐沖擊能力。篩網(wǎng)材質(zhì)經(jīng)分析選擇后擬采用錳鋼，它具有很大的抗磨性，可以承受較大的沖擊載荷以及良好的塑造性能。并且韌性較好，可以做成各種形狀的剛性的篩分過濾裝置，符合本設(shè)計要求。其固定方式采用鋼板與鋼板間螺絲壓緊形式。篩框：篩框由圓形鋼板和直鋼板組成，采用厚度為4?10mm的20號或A5鋼板，它與轉(zhuǎn)動軸的連接采用焊接方式固定。轉(zhuǎn)動軸：轉(zhuǎn)動軸分別承受轉(zhuǎn)矩和彎矩，故需要選擇適合的材質(zhì)，本設(shè)計擬采用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，在軸上分段焊接十字形鋼架用于和滾筒篩框連接，從而帶動滾筒篩轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動軸通過減速器與電機連接，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。2.2.2機架和進料斗機架涉及整個滾筒篩的安裝以及運行，機架承受整部機器的載荷，同時也決定各個部件的安裝位置，所以機架設(shè)計不可或缺。機架的設(shè)計應(yīng)遵循以下幾點：機架應(yīng)符合機器部件的安裝位置；機架應(yīng)保證機器運轉(zhuǎn)正常，保持平衡；承載能力大于等于機器正常運轉(zhuǎn)所施加的力。進料斗是沙子篩選前進入滾筒篩的設(shè)備，進料斗高度以及口徑設(shè)計應(yīng)考慮進料的方便性以及經(jīng)濟型。2.2.3傳送帶傳送帶實現(xiàn)將篩選出來的合格細沙進行輸送堆疊，其位置位于滾筒篩下方，與滾筒篩同角度傾斜，運轉(zhuǎn)方向與進料方向相反，以便于同篩出的沙石廢料分隔開。2.3小結(jié)滾筒篩是整個設(shè)計中的重中之重，它的設(shè)計參數(shù)關(guān)乎篩沙機整體的效率以及驅(qū)動裝置參數(shù)選擇的標準，并且限制著其他部分的裝配關(guān)系。本章將滾筒篩沙機的工作原理進行了較為詳細的闡述并把滾筒篩的結(jié)構(gòu)和選材進行了說明。滾筒篩參數(shù)計算3.1滾筒篩生產(chǎn)情況滾筒篩按照15m3/h設(shè)計，由于沙石場篩沙工作不固定，本次設(shè)計擬采用平均日工作時長為8小時。3.2滾筒篩運動參數(shù)的確定3.2.1沙子的密度通過查詢，建筑材料堆積密度：砂子堆積密度一般取1.3-1.6t/m3（與含水率有關(guān)）石子堆積密度一般取1.5-1.8t/m3（與石子材質(zhì)有關(guān)）。本次設(shè)計中，取沙子的密度為：=1.65tm33.2.2滾筒篩傾角3滾筒篩筒體的傾斜角度3會對沙子在篩筒體內(nèi)完成一個循環(huán)運動時沿軸向行進的長度產(chǎn)生影響，從而影響滾筒篩內(nèi)沙子的停留時間、滾筒篩的生產(chǎn)能力、篩分效率等。在篩筒體長度和轉(zhuǎn)速不變的情況下，傾斜角度越大，物料層表層沿物料前進方向的傾斜度也會增大，從而加大了料床沿前進方向的重力分力，使軸向的拋落分速度或滑落分速度加大，從而使整體的平均截面速度加快，縮短了物料停留時間，提高了物料通過量。但如果安裝傾角過大，沙子在篩筒體內(nèi)的運動循環(huán)次數(shù)減少，降低了篩分效率。角度太小時，應(yīng)該增加筒體轉(zhuǎn)速以穩(wěn)定篩分的能力，沙子在篩筒體內(nèi)的多次反復(fù)攪動，有利于沙子的篩分［1］。一般滾筒篩傾角取4-88°，本次設(shè)計中考慮到沙子的篩分效率和產(chǎn)量取傾角：0=25。3.2.3滾筒轉(zhuǎn)動速度滾筒篩的轉(zhuǎn)速對物料在篩體內(nèi)的運動形態(tài)和篩選能力具有很大的影響。當滾筒篩傾斜安放并以滾筒軸線做回轉(zhuǎn)運動時，沙子在滾筒內(nèi)的運動形態(tài)較為繁雜，在沙子層中取一單元體P進行綜合分析，可知P在滾筒內(nèi)部的運動分為兩種：功y平面的運動和向著z軸的直線運動⑵⑶。具體情況如圖3-1.如圖3-2，單元體P在xoy界面內(nèi)的運動分為兩部分：B點到。點的圓周運動、O點到D點再到B點的拋物線運動，詳細的運動方程如下：圓周運動軌跡方程：(3-2)(x一rcosa)2+(y+rsina)2=R2(3-2)拋物線軌跡方程：y=xcotay=xcota-2rsin3a(3-3)為了取得較高的篩分效率，應(yīng)讓沙子在滾筒篩內(nèi)作較大的翻動，使沙子在篩體內(nèi)獲得最大垂直方向的距離，即要求圖3-2中（七-七）取最大值，將拋物線軌跡方程對x求導(dǎo)知:dy x——=cot以 dx rsin3以(為了取得較高的篩分效率，應(yīng)讓沙子在滾筒篩內(nèi)作較大的翻動，使沙子在篩體內(nèi)獲得最大垂直方向的距離，即要求圖3-2中（七-七）取最大值，將拋物線軌跡方程對x求導(dǎo)知:dy x——=cot以 dx rsin3以(3-4)使得式子左邊為零有:x=rsin2acosa將（3-5）式帶入拋物線軌跡方程中可知：1y=^rsinacosza又y=-4rsinacos2a，B可知:mR2=mgcosOsinayD-y廣『3+4rsinacos2a（3-5）（3-6）（3-7）（3-8）對其求a導(dǎo)數(shù)，有:cota=v'2，a=35.264設(shè)沙子單元體為P，P在0點處脫離篩面作拋物線運動，此時其所受的離心力C與重力G在法向上的分力相等，即：m—2=mgcosOsina，而v= ，可以得出:R 30(3-9)_30gcosOsina(3-9)°兀Yr將a與0值代入式（3-9）中則可得:n牝39.48rmin （3-10）3.3滾筒篩尺寸參數(shù)的確定3.3.1滾筒篩直徑篩筒體的直徑D是滾筒篩的設(shè)計參數(shù)之一，它和滾筒篩的效率、選擇篩選東西的性質(zhì)、安裝角度等因素有關(guān)?？筛鶕?jù)現(xiàn)有的滾筒篩直徑計算經(jīng)驗公式和國內(nèi)外已有的滾筒篩規(guī)格對篩筒體直徑進行選擇后確定。由經(jīng)驗公式［4］：

11.362

y11.362

yFKtanOjgx0.037808(3-11)式中：D—滾筒篩直徑；2一垃圾滾筒篩產(chǎn)量，根據(jù)沙子流量和密度可知大致為25t/m3；》一介質(zhì)密度；F—填充率，一般按0.3；6—篩筒傾斜角；K一速度修正系數(shù)；g—重力加速度，g=9.8m/s2。將數(shù)據(jù)帶入式中求出直徑：D=595mm將其整數(shù)化為600mm。3.3.2滾筒體長滾筒篩的長度對于篩沙機的工作有著很大的影響，體長過大會使設(shè)備的空間占用過多，不利于設(shè)備的安裝放置，而體長也不宜過小，否則會使設(shè)備篩分效率降低，因而選擇一個適合的滾筒體長是十分重要的?？梢愿鶕?jù)文獻資料來計算體長。根據(jù)經(jīng)驗公式得出滾筒體長：L=（3~5）D （3-12）考慮到滾筒邊緣應(yīng)預(yù)留長度余量，且為方便取材，故本次設(shè)計方案?。篖=1800mm （3-13）3.4滾筒篩的功率滾筒篩的驅(qū)動功率與篩筒體的重量、篩分物料的特性、填充率等因素有關(guān)。故而，需確定進入滾筒篩內(nèi)物料的基本特性以及進入量來共同決定其滾筒篩的需用功率。3.4.1滾筒篩物料進入量滾筒篩內(nèi)沙子的多少直接影響篩分的效率，過多或過少都會降低篩分效率，所以適當?shù)纳匙舆M入量應(yīng)按實際要求進行確定，由以下公式確定：（3-14）yFL?兀D（3-14）G= 43.4.2滾筒篩功率根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)資料并結(jié)合經(jīng)驗公式可計算:P=746F^Dx102W （3-15）結(jié)合（3-14）有：P=4.37kW （3-16）3.5軸的設(shè)計3.5.1軸的參數(shù)設(shè)計由2.2.1己知軸的材料為45號鋼，通過《機械設(shè)計》中可知軸的直徑公式為：Pd=&三 （3-17）n式中：d——軸的直徑A——系數(shù)（通過查詢手冊，取A=112）P——軸的功率n——軸的轉(zhuǎn)動速度由于篩沙機械篩沙過程中滾筒篩應(yīng)力分布不均勻，且篩網(wǎng)具有一定質(zhì)量，因此滾筒篩功率應(yīng)盡量取大些，取P=4.5kW，將各參n=40rmin數(shù)代入式中有：d牝54.07mm （3-18）即轉(zhuǎn)動軸最小直徑為54.07mm，該直徑為安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為使兩者孔徑相適應(yīng)，故同時選取聯(lián)軸器型號。通過查詢手冊，聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩： Tc廣KJ。 （3-19）P T0=9550、：一 （3-20）取Ka=1.3，結(jié)合兩個式子：T澆1396.69N-m （3-21）依照T應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的要求，通過機械設(shè)計課程設(shè)計手冊選擇，選用LX4ca型彈性柱銷聯(lián)軸器，其許用轉(zhuǎn)矩為2500N?m。選用聯(lián)軸器孔徑是55mm，半聯(lián)軸器長度L0=112mm，聯(lián)軸器與軸配合轂孔長度L1=84mm。1）根據(jù)聯(lián)軸器的孔徑可知轉(zhuǎn)動軸I-II段直徑d：-H=55mm，又知聯(lián)軸器與軸配合轂孔長度L=84mm，聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位。為保證軸端擋圈不與軸接觸，故I-II段長1度應(yīng)比L1短些，取LI-n=82mmo2）為滿足聯(lián)軸器軸向定位要求，該段右端需制出一個軸肩，故取II -III段直徑dn_m=62mm。軸承由軸承端蓋定位，端蓋寬度為20mm，為使端蓋便于拆裝以及便于對軸承進行潤滑，取端蓋外端面與聯(lián)軸器右端間距為30mm，故取L[[_[[[=50mm。3） III-W段安裝軸承，根據(jù)軸承的受力情況選用圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)dn_m的尺寸，由機械設(shè)計手冊選取軸承為0基本游隙組、標準精度級的圓錐滾子軸承30313，其尺寸為dxDxT=65mmx140mmx36mm，則可知dmw=dy^=65mm，LIII-IV=LVM=36mm。4） 取滾筒篩內(nèi)轉(zhuǎn)動軸IV-V段的直徑d[v_v=70mm，已知滾筒篩的體長L=1800mm，為便于安裝滾筒篩并防止干涉等一系列問題的出現(xiàn)取LV-V=2000mm。至此，轉(zhuǎn)動軸的各段參數(shù)已初步確定。參照機械設(shè)計教材表15-2，取軸端倒角為2X45°，接聯(lián)軸器端的軸肩和端蓋處軸肩的圓角半徑為1.6mm，軸承處圓角半徑為2mm。聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接，選用平鍵bxhx=16mmx10mmH7長度是60mm，聯(lián)軸器與軸的配合為H7。k63.5.2軸的校核軸的尺寸已經(jīng)計算出來了，但仍應(yīng)進行軸的強度校核，以確定軸是否可以以設(shè)計的尺寸安全的進行運作，防止對機器造成破壞。通過分析滾筒和軸的工作形式，可知轉(zhuǎn)動軸受到轉(zhuǎn)矩和彎矩的雙重作用。由于在篩沙運動過程中沙子不斷被篩出，故滾筒篩內(nèi)的重量不易計算，考慮到軸的校核，應(yīng)該使軸的強度大于滾筒篩內(nèi)沙子所給予的所需強度。按照沙子在滾筒篩內(nèi)不被篩選的結(jié)果來進行軸的校核，根據(jù)沙子的體積重量等來計算軸所承受的彎矩和扭矩，并且由于滾筒篩是傾斜放置的，所以軸也同樣是傾斜的。通過計算沙子體積為0.128m3，且沙子密度為1.65t/m3，軸傾斜角度為25°。沙子重量為211.2kg。在三維應(yīng)力分析指標中最大主應(yīng)力，又稱第一主應(yīng)力，是個主應(yīng)力中代數(shù)值最大的應(yīng)力，反映材料內(nèi)部一點不同方向中的最大拉應(yīng)力；Von-mises應(yīng)力又稱等效應(yīng)力，反映了材料內(nèi)部一點不同方向的綜合受力情況。由于軸是鍛件材料，所以在這里采用Von-mises應(yīng)力進行分析。軸受到的彎矩應(yīng)是重力的分力給予的，通過計算以及對沙子的分布分析，并通過軟件UG進行受力分析，做出圖表，如下，可知軸所承受的最大彎曲應(yīng)力在單元上12.51MPa，在節(jié)點上為27.15MPa，通過查詢機械設(shè)計教材表15-1可知t]=60MPa，而軸所承受的-1應(yīng)力遠小于該值，故在彎矩方面軸是安全的。軸承受轉(zhuǎn)矩，由于假定沙子不被篩出，且跟隨轉(zhuǎn)動軸一起轉(zhuǎn)動，軸所承受的轉(zhuǎn)矩隨時間變化，在沙子到達滾筒篩側(cè)面中點處軸受到的轉(zhuǎn)矩最大，設(shè)其力臂長為滾筒篩半徑，即300mm，則可通過分析和計算得出轉(zhuǎn)動軸在運動過程中所受到的最大扭矩及其位置，并通過使用UG仿真來進行計算校核，通過UG數(shù)據(jù)得出軸上產(chǎn)生的最大的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，如下兩圖所示，軸上單元最大切應(yīng)力為12.78MPa，在單元節(jié)點上為25.13MPa。通過查詢45號鋼的特性參數(shù)進行比較，已知45號鋼扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為25?45。而軸承受的小于該值，故安全。由于軸以一定的速度處于較高速的運轉(zhuǎn)，且軸的長度較長，因此軸在運動過程中會出現(xiàn)振動，而振動對該設(shè)計的機械具有較大的危害，故應(yīng)考慮到其設(shè)備的共振情況，因此需要做出模態(tài)分析進行研究分析。如下圖所示為轉(zhuǎn)動軸在不同階的振動頻率。軸轉(zhuǎn)動時，承受交變循環(huán)應(yīng)力作用，易產(chǎn)生疲勞破壞，所以結(jié)構(gòu)上應(yīng)該強化處理。根據(jù)模態(tài)分析的結(jié)果得到固有頻率,計算主軸的臨界轉(zhuǎn)速，主軸的有效轉(zhuǎn)速遠遠小于臨界轉(zhuǎn)速?？梢员荛_共振區(qū)域。對主軸進行有限元分析可以優(yōu)化主軸的結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品開發(fā)的效率，對以后的設(shè)計提供依據(jù)。3.6小結(jié)在本章節(jié)中，通過選擇和計算設(shè)計出了滾筒篩工作狀態(tài)的一系列參數(shù)，包括轉(zhuǎn)速、傾角、近料量的確定，以及滾筒篩尺寸參數(shù)。最為重要的是計算并校核主軸，保證滾筒篩不被沙子壓斷。通過這章節(jié)的設(shè)計計算使我更加細心認真，在計算過程中曾出過幾次錯誤導(dǎo)致一系列計算失敗，所以會更加認真仔細。主要部件的設(shè)計及選擇4.1滾筒篩減速器的選擇減速器的使用應(yīng)考慮實際情況來進行選擇，一方面應(yīng)該考慮到功能性方面，應(yīng)大于等于滾筒篩的功率、轉(zhuǎn)速以及扭矩，選擇合適功率的減速器。同時考慮到安裝位置，本次設(shè)計選擇電動機安裝位置在滾筒篩后方，即廢棄石料出口上方位置，這樣一方面設(shè)計簡單，不會與進料口產(chǎn)生可能出現(xiàn)的干涉問題，另一方面也有利于電動機及減速器的安裝與維護，是一種很好的安裝方式。因此應(yīng)考慮減速器及電動機的體積問題，防止體積過大。經(jīng)過查詢資料比較不同形式的減速器，最終本次設(shè)計采用R同軸式斜齒輪減速器。R同軸式斜齒輪減速機具有以下優(yōu)點：結(jié)合國際技術(shù)要求制造，具有很高的科技含量承受過載能力高，功率可達132kW能耗低，性能優(yōu)越，減速機效率高達95%以上振動小，噪音低，節(jié)能高選用優(yōu)質(zhì)鍛鋼材料，鋼性鑄鐵箱體，齒輪表面經(jīng)過高頻熱處理通過精密加工，確保軸平行度和定位軸承要求，構(gòu)成斜齒輪傳動總成的減速電機配置了各型號電機，組合成機電一體化，最大程度保證了產(chǎn)品質(zhì)量以及機械特性。結(jié)合以上選擇方案及數(shù)據(jù)最終確定減速器參數(shù)為：功率P0：7.5kW輸出轉(zhuǎn)速n':42/min輸出扭矩Tp：1607Nm傳動比i：34.84使用系數(shù)八:2.5。R斜齒輪減速機外型安裝尺寸如下圖表所示表4-1 R斜齒輪減速機外型安裝尺寸參數(shù)fit安篥民寸i#r4巾flf尺寸HoA。A】hidbC1sLABHiTnHigiBiR1Tn1仲110A?e40hteJOT13114U19*株12■-12U140R￡7noISOa1.42BUa28B0M10IH152151WS2u-■t?oist希瞬tu13025ItSOM10201囪148悟13&IBA4T11§1曙1?Sn1418.5aostis網(wǎng)前■nJ36IM170117<2n■腌口1?0RfT11B1S5冊5w11-213.6北"W39702?7址1901?75524■9144202R?T130ISOIM3020710a70H12210212so30216R7714。170205841S.I皿H1#4310meJQO290]皿to網(wǎng)仲址RH140211漩1"17JUM14HE105MittJ72910漩n<5240!S7R47226那。1G.2es的洲18120Mg44。3S5S40308?04185C<i344RIOT2S020.4w7而674.B1404?S44040。加lie47S就04caR1S7SIBgn叫135田幗帷4顧網(wǎng)Hl■OQ4段RU73553網(wǎng)測?o?.4Z9110M潤llfiZ10)1245951J0加*50MOR1A74SEEDOsee:棉1加袖A2137210H24T90B80B75IM睥749SCO本次設(shè)計采用的是R107型減速器，尺寸方案見上圖。4.2滾筒篩電動機的選擇電動機的選擇應(yīng)依照減速器的尺寸以及參數(shù)來確定，并通過查詢機械手冊并結(jié)合所選擇的減速器各參數(shù)（減速器效率按99%計算）選擇合適的電動機。由減速器參數(shù)可知，電動機轉(zhuǎn)速應(yīng)為n=n<i=42x34.84=1463.28叩min。且電動機功率應(yīng)大于滾筒篩的所需功率，通過查詢機械設(shè)計手冊常用電動機的技術(shù)參數(shù)可選擇電動機型號是:Y180M--4。表4-2電動機參數(shù)型號額定功率滿載時額定轉(zhuǎn)矩額定電流

PkW轉(zhuǎn)速r?mint電流A效率:功率因數(shù)/cos中Y180M--418.5147035.9910.862.07.0傳送帶的設(shè)計應(yīng)考慮到多個參數(shù)的綜合作用，轉(zhuǎn)速、長度、升高高度以及傾斜角度等。為方便沙子可以堆積或直接進行裝車，輸送帶尾端高度不宜過低，經(jīng)查詢資料運沙車高度一般為2米左右，本次設(shè)計取傳送帶尾端距地面高度為3米，傳送帶最低端應(yīng)與地面隔離，且為使篩沙機安裝維護方便，篩沙機下面應(yīng)預(yù)留一定高度，這里取500mm，則其垂直高度應(yīng)為2.5m，又傾角為25°，可知傳送帶中心距為:LC=2500「sin25°=5915.50mm，取整為6000mm，即6m。傳送帶的速度不宜過大，若過大則沙子與傳送帶始終摩擦，會加速傳送帶的磨損，不利于傳送帶的長期使用，也不宜過小，會降低篩沙效率，同時可能產(chǎn)生沙子灑落的情況。根據(jù)滾筒篩的設(shè)計，初步得出皮帶寬為650mm（皮帶中心凹陷，故應(yīng)使皮帶寬度略大于滾筒篩直徑，以更好地容納沙子），傳送帶速度取1.5m/s，根據(jù)表格4.3[16]，并結(jié)合公式：容載（t/h）=3600X負荷斷面積（m2）X比重（t/m3）X帶速（m/s） （4-1）可得出截面積：A」=0.0412m2 （4-2）其中，取容載為300t/h；帶速1.5m/s；比重1.35t/m3；表4-3 帶寬與截面積關(guān)系表帶寬mm槽角截面積m2（20°超載角）500200.019300.023450.026600200.029300.035450.040650200.035

300.042450.048750200.048300.057450.065800200.071300.085450.097由表格4-3中可以查處最為近似的相應(yīng)截面積，即槽角為30°時的斷面積0.042m2。綜上所述可知傳送帶的參數(shù)為：中心距6m；帶寬650mm；帶截面積0.042m24.4進料斗及機架設(shè)計進料斗采用鋼板制成的斗狀容器，下端有一個傾斜的開口伸入滾筒篩內(nèi)進行入料。如圖：進料斗焊接于機架上，由于尺寸的限制（機架最大寬度略大于滾筒篩的寬度，進料斗不能過大）以及考慮平衡性，進料斗不能夠太大，但也不能太小，否則斗中沙子過少，人工機械頻繁的進料增添成本。所以要考慮進料斗的尺寸來安裝。進料斗最大處尺寸為800mm。機架主要考慮其穩(wěn)定性和安裝方便性設(shè)計合理位置安裝各個部件從而可以正確安裝零部件并使機器正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，其底部可以稍微做大些以穩(wěn)定機器的運轉(zhuǎn)，整體采用槽鋼架構(gòu)。在滾筒篩處需要槽鋼支撐,擬采用14#槽鋼，通過查詢機械設(shè)計手冊，知道14#槽鋼的基本參數(shù)為g=0.1673kg.cm,w=87.16cm3。其中g(shù)為材料理論重量，W為截面模量，槽鋼的材質(zhì)大多為碳素鋼，本次采用型號為Q235,通過