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畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
學(xué)生姓名
張強(qiáng)
院系
機(jī)電學(xué)院
專(zhuān)業(yè)、班級(jí)
機(jī)械08-3
指導(dǎo)教師姓名
任忠先
職稱(chēng)
講師
從事
專(zhuān)業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)
是否外聘
□是■否
題目名稱(chēng)
雙驅(qū)動(dòng)同步振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)目的、意義
選煤廠的篩分機(jī)數(shù)量很多，所以對(duì)篩分機(jī)的要求也越來(lái)越高。不但要求它具有較高的生產(chǎn)率、較好的篩分效率或脫水效果、較低的動(dòng)力消耗；而且還要具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、安裝維修方便等機(jī)械性能。由于滾軸篩、圓筒篩上述性能較差，在使用上受到了限制，逐漸被工藝效果好、構(gòu)造簡(jiǎn)單、維修方便的振動(dòng)篩所代替。
自同步振動(dòng)篩是一種廣泛用于散體物料分級(jí)的設(shè)備。在選煤等工業(yè)領(lǐng)域，用于分級(jí)、脫水、脫泥和脫介。其篩分性能尤其重要。
本文系統(tǒng)地闡述了雙電機(jī)自同步振動(dòng)篩的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，論述了設(shè)計(jì)高效雙電機(jī)自同步振動(dòng)篩的必要性；同時(shí)對(duì)雙電機(jī)自同步振動(dòng)篩的原理進(jìn)行了分析，計(jì)算了振動(dòng)篩的動(dòng)力學(xué)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算了激振器的軸、偏振塊的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，減震裝置，篩框的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行聯(lián)軸器的選型等。
二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
所給設(shè)計(jì)參數(shù)：生產(chǎn)量85t/h，入料粒度105mm，篩面長(zhǎng)寬 1750×5600。根據(jù)已知參數(shù)完成振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使之能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求和工作要求。并完成相關(guān)圖紙和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
三、設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的成果
整機(jī)的設(shè)計(jì)包括：
1、 裝配圖A0圖紙一張；
2、 零件圖折合A0圖紙二張；
3、 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（兩萬(wàn)字左右）。
四、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排
2月27日~3月15日，查找相關(guān)資料，完成文獻(xiàn)綜述
3月16日~4月19日，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。初步確定設(shè)計(jì)總體方案。
4月20日~5月24日，大體完成各部分的設(shè)計(jì)和繪制裝配圖和相應(yīng)零件圖。撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
5月25日~6月7日 ，提交正式設(shè)計(jì)教師審核。
6月8日~6月15日，按照學(xué)院的規(guī)范要求排版打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。上交畢業(yè)設(shè)計(jì)文件準(zhǔn)備畢業(yè)答辯，參加畢業(yè)答辯。
五、主要參考資料
[1] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.
[2] 齊占慶主編.機(jī)床電氣控制技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.
[3] 喬長(zhǎng)君，姜洪文主編.電機(jī)修理技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.
[4] 孔慶華主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2004.
[5] 劉鴻文主編.材料力學(xué)[M].北京:高等教育出版社，1992.
[6] 機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì)編.機(jī)械工程手冊(cè)[S].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1982.
[7] 大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研室編.機(jī)械制圖[G].北京:高等教育出版社，1993.
[8] 王世剛，張春宜，徐起賀主編.機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)踐[M].黑龍江:哈爾濱工業(yè)界大學(xué)出 版社，2001.
[9] 濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社，1996.
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
系主任簽字：
年 月 日
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
雙驅(qū)動(dòng)同步振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
系部名稱(chēng)： 機(jī)電工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 機(jī)械08-3班
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
職 稱(chēng)：
二○一二年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
The Structural Design of Dual-drive Synchronous Shaker
Candidate：
Specialty：Construction Machinery
Class：
Supervisor：
20012-06
摘 要
選煤廠的篩分機(jī)數(shù)量很多，所以對(duì)篩分機(jī)的要求也越來(lái)越高。不但要求它具有較高的生產(chǎn)率、較好的篩分效率或脫水效果、較低的動(dòng)力消耗；而且還要具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、安裝維修方便等機(jī)械性能。由于滾軸篩、圓筒篩上述性能較差，在使用上受到了限制，逐漸被工藝效果好、構(gòu)造簡(jiǎn)單、維修方便的振動(dòng)篩所代替。
自同步振動(dòng)篩是一種廣泛用于散體物料分級(jí)的設(shè)備。在選煤等工業(yè)領(lǐng)域，用于分級(jí)、脫水、脫泥和脫介。其篩分性能尤其重要。
本文系統(tǒng)地闡述了雙電機(jī)自同步振動(dòng)篩的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，論述了設(shè)計(jì)高效雙電機(jī)自同步振動(dòng)篩的必要性；同時(shí)對(duì)雙電機(jī)自同步振動(dòng)篩的原理進(jìn)行了分析，計(jì)算了振動(dòng)篩的動(dòng)力學(xué)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算了激振器的軸、偏振塊的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，減震裝置，篩框的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行聯(lián)軸器的選型等。
關(guān)鍵詞:雙電機(jī)；自同步振動(dòng)篩；激振器
Abstract
The number of Washery screening machine is very large . So the demands on the screening machine also getting higher and higher. It is not only demand its higher productivity, better screening efficiency or effectiveness dehydration and low power consumption, but also with mechanical properties of simple structure, easy to manufacture, convenient to installation and maintenance and so on .As such properties of the roller sieve and sieve cylinder is very poor, it has became the restrictions of the fields of use. And it has been gradually replaced by the shaker because of its good process effect, simple structure and easy to maintenance .
Synchronization shaker is a widely used equipment in the classification of bulk materials. In the fileds of industrial such as coal chosen ,it has been used for grading, dewatering, desliming and sculping. Its properties of screening is particularly important.
In this paper, systematically expounded the application status and the trends of the design of the the two-synchronous motor,discussing the necessity of the two-synchronous motor. While analysising the principles of the two-synchronous motor, Calculating the kinetic parameters of the shaker,the parameters of kinematics, designing and calculating the structure and parameters of the shaft and the polarization block of the exciter, finishing the design of shock absorber and screen frame and also finishing selection of the coupling .
Key words:double motor；self-synchronous motor；shaker vibrator
II
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1課題研究的目的及意義 1
1.1.1課題研究的目的 1
1.1.2課題的意義 1
1.2國(guó)內(nèi)外振動(dòng)篩分機(jī)械的發(fā)展 3
1.3本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容 4
第2章 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
2.1傳動(dòng)方式的選擇 6
2.2設(shè)計(jì)方案介紹與選擇 7
2.3減振裝置的確定 8
2.4激振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.4.1激振器結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇 9
2.4.2工作原理分析 9
2.5本章小結(jié) 11
第3章 雙電機(jī)自同步振動(dòng)篩參數(shù)確定 12
3.1自同步篩的工藝參數(shù)的確定 12
3.2振動(dòng)篩動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 13
3.2.1慣性振動(dòng)篩參振質(zhì)量的計(jì)算 13
3.2.2計(jì)算隔振彈簧剛度 14
3.2.3所需激振力力幅及質(zhì)量矩的計(jì)算 14
3.2.4振動(dòng)篩傳給地基的負(fù)荷 15
3.3電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算與電機(jī)選擇 15
3.4本章小結(jié) 17
第4章 激振器的設(shè)計(jì)計(jì)算 18
4.1偏心塊的設(shè)計(jì) 18
4.2激振器傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22
4.3 鍵的強(qiáng)度校核 25
4.4軸承的校核 25
4.5 軸承的潤(rùn)滑 26
4.6 本章小結(jié) 26
第5章 篩箱的設(shè)計(jì)分析與計(jì)算 27
5.1 篩面選擇 27
5.2 篩面固定方法的確定 29
5.3篩框的設(shè)計(jì) 31
5.4本章小結(jié) 31
結(jié)論 32
參考文獻(xiàn) 33
致謝 34
第1章 緒 論
1.1課題研究的目的及意義
1.1.1課題研究的目的
篩分技術(shù)廣泛應(yīng)用于煤炭、冶金、化工、醫(yī)藥、輕工、環(huán)保等領(lǐng)域。在我國(guó)煤炭是主要的能源。其篩分性能尤其重要。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)和美國(guó)能源部能源消息局最近預(yù)測(cè)：世界煤炭消費(fèi)量將由2000年的42.98億噸增長(zhǎng)到2020年的58億噸。久已來(lái)我國(guó)便是以煤炭為主要能源的國(guó)家，煤炭在一次能源的生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中約占3/4。國(guó)家《煤炭洗選加工業(yè)“十五”計(jì)劃和2015年發(fā)展規(guī)劃》要求，到2005年，全國(guó)原煤入洗率由2000年的25.7%提高至35%～40%；全國(guó)商品煤灰分由現(xiàn)在的20.5%降到19.5%；含矸率達(dá)到0.5%；調(diào)整煤炭產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，洗選、篩選產(chǎn)品和直銷(xiāo)原煤的比例由2000年的34∶55∶11，調(diào)整至45∶50∶5。
目前我國(guó)的選煤廠，特別是大型選煤廠多采用跳汰工藝，由于跳汰機(jī)分選精度低，即便處理易選煤，矸石中精煤損失也高于2%(全國(guó)平均約5%)，損失于中煤中的精煤則更高(全國(guó)平均約30%)。精煤質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉、競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)與采用最先進(jìn)的選煤技術(shù)密切相關(guān)。因此，研制高質(zhì)、高效的振動(dòng)篩刻不容緩。
1.1.2課題的意義
70年代以前，國(guó)內(nèi)振動(dòng)篩主要依靠進(jìn)口；70年代以后，國(guó)內(nèi)研制出一系列振動(dòng)篩，例如ZK，ZS，DS等系列自同步振動(dòng)篩以及仿國(guó)外的產(chǎn)品，ZK系列振動(dòng)篩為自同步振動(dòng)篩，主要建立在消化吸收德國(guó)KHD公司的USL。USK系列振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)形式、工作原理、參數(shù)的合理選擇，在此基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況和我國(guó)國(guó)情特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出新型的ZK系列自同步振動(dòng)篩。目前我國(guó)各種選煤廠使用的設(shè)備中，振動(dòng)篩是問(wèn)題較多、維修量較大的設(shè)備之一。這些問(wèn)題突出表現(xiàn)在篩箱斷梁、裂幫，稀油潤(rùn)滑的箱式振動(dòng)器漏油、齒輪打齒、軸承溫升過(guò)高、噪聲大等問(wèn)題，同時(shí)伴有傳動(dòng)帶跳帶斷帶等故障。這類(lèi)問(wèn)題直接影響了振動(dòng)篩的使用壽命，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。為此我研制了一種雙電機(jī)自同步振動(dòng)篩，由于其優(yōu)良的工作特點(diǎn)：振動(dòng)強(qiáng)度大，分選效果好，簡(jiǎn)化了激振器的結(jié)構(gòu)，噪音較低，機(jī)器潤(rùn)滑和檢修等日常維護(hù)工作減少，設(shè)備的故障率降低。但是國(guó)外生產(chǎn)的代表世界先進(jìn)水平的自同步振動(dòng)篩系列產(chǎn)品，從噪音、工作穩(wěn)定性，壽命及工藝性能參數(shù)，都是國(guó)產(chǎn)設(shè)備無(wú)法比擬的。但進(jìn)口設(shè)備普遍價(jià)格較高，因此在現(xiàn)有自同步振動(dòng)篩的基礎(chǔ)上，提高我國(guó)自同步振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)方法，改進(jìn)、完善自同步振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)，具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。
振動(dòng)篩國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀：
振動(dòng)機(jī)械與其它類(lèi)型的機(jī)械相比，優(yōu)點(diǎn)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，重量較輕，金屬消耗量少、成本低、安裝方便、維修容易等。缺點(diǎn)；振幅不夠穩(wěn)定，調(diào)整復(fù)雜，傳給地基的振動(dòng)較大，零部件工作壽命較短、噪聲大等缺點(diǎn)。振動(dòng)篩分機(jī)械是最近發(fā)展起來(lái)的一種新型機(jī)器，目前廣泛用于選礦、冶金、石油化工、水利電力、輕工、建筑、交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)部門(mén)，用來(lái)完成各種不同的工藝過(guò)程。例如在選煤廠，普遍采用圓振動(dòng)篩、概率篩、等厚篩和自同步振動(dòng)篩對(duì)粗煤、精煤和末煤的分級(jí)脫水和脫介等工藝；在建筑工程中需要各種大型篩機(jī)對(duì)沙石進(jìn)行分級(jí)；在焦化廠采用自同步振動(dòng)篩對(duì)焦碳篩分；在環(huán)衛(wèi)部門(mén)的垃圾處理中，出現(xiàn)了馳張篩。
綜合國(guó)內(nèi)外的篩分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，篩分機(jī)將向以下幾個(gè)方向發(fā)展。
(1)大型化：近年來(lái)隨著煤礦開(kāi)采能力和入洗原煤量的提高，作為物料分級(jí)篩選的主要設(shè)備—振動(dòng)篩也不斷向大型化發(fā)展。德國(guó)KHD公司生產(chǎn)的USK型篩機(jī)尺寸4500㎜×6000㎜ 。篩面的面積達(dá)27㎡，德國(guó)的另一個(gè)篩分公司生產(chǎn)的5500㎜×11000㎜篩機(jī)，工作面積己達(dá)60. 5㎡。
(2)大型化和超重型化：大的礦業(yè)工程需要處理大塊物料，法國(guó)素梅斯塔公司生產(chǎn)的振動(dòng)棒可以處理直徑lm以上的大塊的物料。
(3)軌跡的理想化：為了提高各區(qū)段的篩分效率和整個(gè)篩機(jī)生產(chǎn)率為目標(biāo)，研發(fā)一種以理想的軌跡運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的新型篩分機(jī)。在垂直方向，入料端的振幅大于出料端的振幅；沿篩面的方向，從入料端到出料端，物料的速度遞減，在這樣的工況下，該篩分機(jī)的篩分效果優(yōu)于一般的篩分機(jī)械。
(4)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化：國(guó)的KHD公司生產(chǎn)的USL。 USK篩機(jī)的側(cè)板、橫梁、傳動(dòng)軸，同屬德國(guó)的申克公司生產(chǎn)的系列篩，均已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。
(5)采用自同步技術(shù)：用雙電機(jī)自同步技術(shù)替代齒輪同步，可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低噪音，從而減少了機(jī)器潤(rùn)滑和檢修等日常維護(hù)工作，減少設(shè)備的故障率。
(6)振動(dòng)強(qiáng)度增大：機(jī)的振動(dòng)過(guò)程逐漸強(qiáng)化，以取得較大的速度和加速度，提高生產(chǎn)能力和篩分效果。
(7)空間化發(fā)展：物料，先后出現(xiàn)了旋流振動(dòng)篩、錐型振動(dòng)篩、旋轉(zhuǎn)概率篩等，既減少占地面積，又提高生產(chǎn)能力和篩分效率。
由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和慣性激振器的固有特點(diǎn)，人們開(kāi)始積極探索新的激振方式，德國(guó)寶馬公司研制了一種新型的液壓激振裝置，其主要技術(shù)特點(diǎn)是采用換向閥控制油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于換向閥必須高頻換向，必須使換向閥壽命受到影響，所以該項(xiàng)裝置尚未得到推廣使用。
1.2國(guó)內(nèi)外振動(dòng)篩分機(jī)械的發(fā)展
1.2.1國(guó)內(nèi)振動(dòng)篩概況
我國(guó)煤炭資源豐富，儲(chǔ)量多，品種齊全。煤炭占我國(guó)能源的75%以上，是當(dāng)今和未來(lái)幾十年內(nèi)我國(guó)最主要的能源。隨著我國(guó)煤礦采掘機(jī)械化程度的不斷提高，泥煤含量加大，原煤水分增高，所生產(chǎn)的煤炭質(zhì)量不斷惡化。在我國(guó)提出的潔凈煤炭戰(zhàn)略，煤炭洗選是龍頭，因而發(fā)展煤炭的洗選加工業(yè)是目前提高煤炭質(zhì)量的重要措施。
我國(guó)的篩分機(jī)械是在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。近20年來(lái)，我國(guó)對(duì)振動(dòng)篩的研究取得了一些可喜的成果。篩子大型化已取得一些成就。在常規(guī)脫水、脫介篩方面，開(kāi)發(fā)了新的干法篩分設(shè)備。在煤泥分級(jí)脫水方面，開(kāi)發(fā)了曲面篩、高頻振動(dòng)篩和電磁振動(dòng)細(xì)篩等產(chǎn)品；在篩面方面也取得了可喜成就，開(kāi)發(fā)了聚氨酷，超高分子聚乙烯等非金屬篩面和多層篩網(wǎng)。
由于我國(guó)的工業(yè)發(fā)展緩慢，基礎(chǔ)工業(yè)比理論水平和技術(shù)水平落后，我國(guó)的篩分機(jī)械的發(fā)展只有近60年的歷史，可分為三個(gè)階段。
（1）仿制階段：這期間，仿制了前蘇年的系列圓振動(dòng)篩、MZ型搖動(dòng)篩；波蘭的WK-15圓振動(dòng)篩，WP1。 WP2型吊式自同步振動(dòng)篩。這些篩分機(jī)仿制有15OO㎜×3000㎜重型振動(dòng)篩系列成功，為我國(guó)篩分機(jī)械的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并培養(yǎng)了一批技術(shù)人員。
（2）自行研制階段：從1966年至1980年研制了一批性能優(yōu)良的新型振動(dòng)篩分設(shè)備。5㎡。 30㎡共振篩系列，煤用單軸、雙軸振動(dòng)篩系列，自同步自同步振動(dòng)篩系列，等厚概率篩系列，冷熱礦篩系列。這些設(shè)備雖然存在著故障較多，壽命較短的問(wèn)題。但是他們的研制成功基本上滿足了國(guó)內(nèi)的需要，同時(shí)也標(biāo)志著我國(guó)的篩分機(jī)走上了獨(dú)立發(fā)展的道路。
（3）提高階段：在80年代，我國(guó)的篩分機(jī)走上了一個(gè)新的發(fā)展里程碑。成功研制了振動(dòng)概率篩系列，旋轉(zhuǎn)概率篩系列，完成了箱式激振器等系列，自同步等系列，例如馳張篩，螺旋三段篩，物料自同步振動(dòng)篩，琴弦振動(dòng)篩，立式圓筒篩的研制取得了一定的成功。
1.2.2國(guó)外振動(dòng)篩概況
國(guó)外從16世紀(jì)開(kāi)始篩分機(jī)械的研究與生產(chǎn)，到了18世紀(jì)歐洲工業(yè)革命時(shí)期，篩分機(jī)械得到了迅速的發(fā)展，使篩分機(jī)械發(fā)展到較高的水平。圓筒篩、等厚篩，搖動(dòng)篩和概率篩等各種類(lèi)型的機(jī)械振動(dòng)篩為了適應(yīng)各種工業(yè)的需要而先后問(wèn)世。德國(guó)的申克公司能提供260種篩分設(shè)備，STK公司生產(chǎn)的篩分設(shè)備系列品種較全，技術(shù)水平較高，KHD公司生產(chǎn)200多種規(guī)格篩分設(shè)備，通用化程度較高，KUP公司和海因曼公司都研制了雙傾角的篩分設(shè)備。美國(guó)RNO公司新研制了DF11型雙頻率振篩，采用不同的速度激振器。DRK公司研制成三路分配給料，一臺(tái)高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。英國(guó)為解決從濕原煤中篩出細(xì)粒末煤，研制成功了旋流概率篩。前蘇聯(lián)也研制了一種多用處兼有自同步振動(dòng)篩優(yōu)點(diǎn)的自同步自同步振動(dòng)篩。
國(guó)外振動(dòng)篩發(fā)展趨于大型化，國(guó)外生產(chǎn)大型等厚篩有德國(guó)篩子技術(shù)公司的2.2m×10.45m。篩面為不同傾角的3段。申克公司的3.1m . ×9.1m。 篩面也為不同傾角3段。澳大利亞Honert公司已售出70多臺(tái)等厚篩，最大為2.4m×6.1m。篩面已發(fā)展成為不同傾角的5段。以上等厚篩都采用箱式激振器。
表1.1 國(guó)外篩機(jī)大型化情況
國(guó)家（或公司）
寬（米）
長(zhǎng)（米）
篩分面積（平方米）
德國(guó)篩子技術(shù)公司
5.5
10
50
德國(guó)申克公司
4
8.5
34
德國(guó)洪堡特和韋達(dá)克公司
4.5
6.75
30
日本神戶(hù)制鋼所
4.8
7.1
34.08
美國(guó)
3.7
7.3
27
日本川崎重工
4
12
48
1.3本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容包括篩框的設(shè)計(jì)；篩面的選擇及其與篩框的連接與固定；激振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其軸、鍵的校核；減震裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；振動(dòng)篩的動(dòng)力參數(shù)與工藝參數(shù)的計(jì)算。
本次設(shè)計(jì)的振動(dòng)篩主要用于煤泥脫水，要求入料粒度小于150mm，振幅在3.5~4mm，振動(dòng)頻率為800~1000次/分，生產(chǎn)率不得低于85t/h。
由于篩子在高頻振動(dòng)下工作，篩框不僅承受篩分物料的重量，而且還要承受很大的振動(dòng)力。因此，篩框的結(jié)構(gòu)要牢固，不僅要有足夠的強(qiáng)度，還要有足夠的整體剛度，使篩框不致因發(fā)生變形而損壞。
減震裝置也保證一定的剛度，要求彈性模量小，減震效果好，制造方便、安裝容易、使用壽命長(zhǎng)，噪音小等優(yōu)點(diǎn)。
激振器要滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，便于潤(rùn)滑和檢修，噪音低等要求。
32
第2章 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1傳動(dòng)方式的選擇
2.1.1非直接傳動(dòng)
非直接傳動(dòng)又分為撓性連軸器和非撓性連軸器。
采用非撓性連軸器：電動(dòng)機(jī)通過(guò)三角膠帶減速后。直接驅(qū)動(dòng)激振器工作。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?？梢匀我膺x擇激振器的轉(zhuǎn)速。缺點(diǎn)是三角膠帶拉力作用于傳動(dòng)軸的一端。使篩箱容易產(chǎn)生橫向擺動(dòng)。電機(jī)軸本身受彎距大；篩分機(jī)啟動(dòng)或停車(chē)過(guò)程中。經(jīng)過(guò)共振區(qū)時(shí)。振幅跳動(dòng)大。 膠帶易松弛。產(chǎn)生吊帶和打滑；膠帶過(guò)緊。電動(dòng)機(jī)軸的彎矩過(guò)大。易毀電機(jī)。
采用撓性連軸器的非直線傳動(dòng)：電動(dòng)機(jī)經(jīng)三角膠帶減速后。在通過(guò)輪胎連軸器把動(dòng)力傳遞給激振器。由于撓性連軸器的吸振。從而可以克服有三角帶直接驅(qū)動(dòng)激振器帶來(lái)的一系列問(wèn)題。
2.2.2直接傳動(dòng)
直接傳動(dòng)是電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)激振器。他克服了三角帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)。德國(guó)USB型圓振動(dòng)篩就是采用了直接傳動(dòng)的簡(jiǎn)單慣性振動(dòng)篩。
振動(dòng)篩傳動(dòng)中。采用的聯(lián)軸器有三種形式：萬(wàn)向聯(lián)軸器。輪胎聯(lián)軸器和橡膠聯(lián)軸器。
萬(wàn)向聯(lián)軸器在篩分機(jī)傳動(dòng)中。多用于電機(jī)與激振器和兩個(gè)激振器之間的連接。
輪胎聯(lián)軸器常用于電機(jī)與激振器之間的連接。輪胎聯(lián)軸器由橡膠帶制作的撓性膠帶片和兩個(gè)半聯(lián)軸器節(jié)組成。
橡膠聯(lián)軸器，又稱(chēng)三抓撓性聯(lián)軸器。由法蘭，圓形平膠帶，壓板和螺栓等組成。該聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但軸向尺寸比較大，常用于兩個(gè)激振器見(jiàn)的連接。
考慮實(shí)際情況，采用輪胎聯(lián)軸器和橡膠聯(lián)軸器連接的直接傳動(dòng)。
2.2設(shè)計(jì)方案介紹與選擇
圖2.1 方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
齒輪強(qiáng)迫傳動(dòng)振動(dòng)器的主要的優(yōu)點(diǎn)。能保證兩偏心軸的振動(dòng)相位角一致。物料能按一定的拋擲角運(yùn)動(dòng)進(jìn)行篩分。組裝精度要求一般.這種篩子的最大不足。就是噪音大。軸襯易發(fā)熱。漏油也較嚴(yán)重。齒輪使用壽命短等。
圖2.2方案二結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
雙不平衡激振器由兩臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)。主要取消了一對(duì)齒輪。代之以?xún)膳_(tái)電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng).采用這種傳動(dòng)方式的振動(dòng)器。其優(yōu)點(diǎn)是可以簡(jiǎn)化了激振器的結(jié)構(gòu)。使振動(dòng)篩的潤(rùn)滑。維護(hù)和檢修大為簡(jiǎn)化；篩子噪音。消除漏油和降低費(fèi)用等。
圖2.3方案三結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
采用這種傳動(dòng)方式的振動(dòng)器。其優(yōu)點(diǎn)可以降低篩子噪音。消除漏油。減少備件消耗和降低費(fèi)用等.但振動(dòng)器兩軸同心度。及其裝備精度要求較高.通過(guò)三角帶傳動(dòng)的振動(dòng)器。如兩電機(jī)膠帶輪的三角膠帶松緊不一致時(shí)。均會(huì)引起由于兩軸摩擦傳動(dòng)阻力的差異而導(dǎo)致兩偏心相位角的不一致。從而造成物料在篩面上不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。影響篩分效率。
綜合方案一。二和方案三的優(yōu)，缺點(diǎn)。最后，確定方案二是較優(yōu)方案。
2.3減振裝置的確定
振動(dòng)篩的支撐方式分為吊式和座式兩種。吊式采用的吊掛裝置包括螺旋形壓縮彈簧，鋼絲繩，防擺錘，吊環(huán)，剛繩卡等零部件。
篩面通過(guò)四組吊掛裝置吊掛在上層樓板上。改變鋼絲繩的長(zhǎng)度可以調(diào)整曬面傾角。防擺錘安裝在鋼絲繩的上方，其作用是防止篩箱產(chǎn)生橫向擺動(dòng)。篩子工作時(shí)，產(chǎn)生橫向擺動(dòng)是難免的，這是因?yàn)殇摻z繩有其自振頻率、當(dāng)篩子工作頻率等于鋼絲繩的自振頻率時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振，此時(shí)的鋼絲繩就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的偏擺，篩箱發(fā)生不穩(wěn)定的振動(dòng)。為了避免此現(xiàn)象，可以變化防擺配重在繩上的位置，來(lái)改變鋼絲繩的自振頻率，防止共振現(xiàn)象的產(chǎn)生，達(dá)到防擺的目的。如果剛繩長(zhǎng)度比較短，即在1250mm以?xún)?nèi)時(shí)，就可不設(shè)防擺錘。
座式支撐裝置有彈簧，彈簧的上，下支座，定位塊，篩箱耳軸和摩擦阻尼器等組成。彈簧上支座與篩箱耳軸連接。采用金屬螺旋彈簧減振時(shí)，其支座下放設(shè)有減振摩擦阻尼器。
阻尼器：阻尼器有螺栓，彈簧，橡膠塊和橡膠座等組成。調(diào)節(jié)螺栓可以改變彈簧對(duì)橡膠塊的壓力，橡膠塊壓緊在篩箱的側(cè)板上。當(dāng)篩分機(jī)停車(chē)經(jīng)過(guò)篩分機(jī)的共振區(qū)時(shí)，側(cè)板和橡膠塊產(chǎn)生的摩擦力迫使篩箱很快的通過(guò)共振區(qū)而停車(chē)。
阻尼器的調(diào)整是通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓，是彈簧有自由高度170mm壓縮到30mm左右。觀察篩分機(jī)過(guò)共振區(qū)的情況，反復(fù)調(diào)節(jié)，直到過(guò)共振區(qū)振幅比較小和篩子停車(chē)較平穩(wěn)為止。
減振彈簧：在慣性振動(dòng)篩中，減振彈簧既是主振彈簧，又是隔振彈簧。它的作用有：
（1）固有頻率為彈簧剛度和參振質(zhì)量的函數(shù)，當(dāng)篩子質(zhì)量確定后，振動(dòng)頻率就取決于彈簧剛度。因此，彈簧剛度決定著系統(tǒng)的工作狀態(tài)和篩分機(jī)的工作穩(wěn)定性。
（2）彈簧剛度大，傳給基礎(chǔ)動(dòng)載荷幾大，因此，適當(dāng)選擇彈簧的剛度，可以減小傳給基礎(chǔ)的動(dòng)負(fù)荷。
隔哲裝置中的彈性元件有金屬螺旋彈簧，橡膠彈簧，復(fù)合彈簧和沖氣彈簧等多種形式。
本裝置選用橡膠彈簧。橡膠大部分是由橡膠和鋼制附件組合而成。這種組合的彈簧，不僅能夠避免橡膠元件與機(jī)器運(yùn)動(dòng)部分直接產(chǎn)生摩擦，造成橡膠損壞，同時(shí)，也便于橡膠元件的互相聯(lián)接。因此，它比單純使用橡膠的彈簧更方便，工作更可靠。但是，必須使橡膠和鋼制附件牢固粘合起來(lái)。橡膠和鋼制附件的粘合多采用硫化方法。這種方法是將橡膠和金屬附件一起在壓模中進(jìn)行加溫加壓，在硫化作用下，香蕉和剛制附件表面產(chǎn)生連接的混合物，從而使橡膠與金屬表面而牢固粘結(jié)。
2.4激振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.4.1激振器結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇
激振器是振動(dòng)篩的心臟，其工作頻率高，工作時(shí)間長(zhǎng)，潤(rùn)滑效果差，振動(dòng)沖擊力大，故障多，因而選用合適的激振器是篩機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的保證。我國(guó)現(xiàn)用激振器的結(jié)構(gòu)形式有三種：箱式、筒式和塊偏心式。
1箱式激振器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電機(jī)通過(guò)皮帶輪和傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)激振器，主、從動(dòng)軸通過(guò)齒輪強(qiáng)迫同步。優(yōu)點(diǎn)是：軸承采用稀油潤(rùn)滑，極限轉(zhuǎn)速高，工作條件好；激振器可成組使用，拆卸方便，檢修較容易；振動(dòng)篩工作頻率不受電機(jī)轉(zhuǎn)速限制，通過(guò)皮帶輪可調(diào)整振動(dòng)篩的工作頻率，從而對(duì)篩子的動(dòng)性能及工藝效果進(jìn)行優(yōu)化。缺點(diǎn)是：需齒輪傳動(dòng)，噪聲高；需大型橫梁傳遞擾力，整機(jī)高度大，制造成本高。一般非自同步型振動(dòng)篩普遍采用箱式激振器。
2筒式激振器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：它是由兩橫貫篩箱的長(zhǎng)軸構(gòu)成，偏心質(zhì)量分布在長(zhǎng)軸上。與箱式激振器相比，筒式激振器直接安裝在篩箱側(cè)幫上，安裝高度低，不需要大型工字梁支承，激振力沿篩箱寬度為均布載荷，安裝精度易保證。缺點(diǎn)是：加工長(zhǎng)軸需要大型設(shè)備；不便于與其它篩子通用；皮帶輪和齒輪都在篩箱外側(cè)，致使篩箱寬度大，篩箱一側(cè)須留較大的檢修空間。
3塊偏心激振器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電機(jī)直接帶動(dòng)激振器。優(yōu)點(diǎn)是:沒(méi)有齒輪，能有效地降低篩子噪聲，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；三化程度最高；質(zhì)量輕；采用干油潤(rùn)滑，使漏油現(xiàn)象大為減少；激振器直接安裝在篩幫上，擾力直接作用于側(cè)壁，受力狀況良好。缺點(diǎn)是：對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)阻尼不均衡較敏感，容易造成拋擲角不穩(wěn)定，調(diào)整不好，往往影響使用；篩子工作頻率受電機(jī)轉(zhuǎn)速限制，從而使篩子的工作頻率往往不能在理想的工作頻率范圍內(nèi)。
由于本次設(shè)計(jì)采用雙電機(jī)自同步直線振動(dòng)篩，固要選擇塊偏心激振器。
2.4.2工作原理分析
振動(dòng)器的工作原理主要由電機(jī)通過(guò)三角膠帶或萬(wàn)向聯(lián)軸器帶動(dòng)偏心軸做同步反向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。偏心塊產(chǎn)生的離心慣性力及合力，沿X-X方向的分力是互相抵消，而沿Y—Y方向的分力總是相互迭加。因此，形成單一的沿Y—Y方向的合力。這種力就是振動(dòng)力。他驅(qū)使篩箱沿Y—Y方向做往復(fù)直線震動(dòng)。物料在篩面上便沿著這個(gè)方向成一定角度的拋掙和篩分。
圖2.4 工作原理示意圖
圖2.5 工作原理圖
任意時(shí)刻t。雙不平衡塊所處的位置如圖2-3所示:
圖2.6 激振力的計(jì)算
由此可以求出雙不平衡重產(chǎn)生的激振力隨時(shí)間變化的關(guān)系式：
（2.1）
式中：——不平衡重的質(zhì)量和；
——不平衡重所產(chǎn)生的激振力幅值(kN)；
——轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間(s)；
——不平衡重質(zhì)心的回轉(zhuǎn)半徑(m)；
——不平衡重回轉(zhuǎn)角速度(rad/s)；
——在振動(dòng)方向上的激振力(kN)；
——每個(gè)偏心塊的質(zhì)量(t)；
由上式可見(jiàn)。雙軸慣性激振器。當(dāng)作同步反向回轉(zhuǎn)的時(shí)候。產(chǎn)生定向的簡(jiǎn)諧力。此力通過(guò)篩箱的質(zhì)心。使篩箱作定向往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
2.5本章小結(jié)
分析了直接傳動(dòng)方式與非直接傳動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，最終考慮實(shí)際情況，采用輪胎聯(lián)軸器和橡膠聯(lián)軸器連接的直接傳動(dòng)。對(duì)比了3種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)選擇出了能使篩子噪音低。消除漏油。減少備件消耗和降低費(fèi)用的設(shè)計(jì)方案。確定了減震裝置。也確定了激振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析了激振器的原理。
第3章 雙電機(jī)自同步振動(dòng)篩參數(shù)確定
3.1自同步篩的工藝參數(shù)的確定
自同步振動(dòng)篩的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括篩面傾角，振動(dòng)方向角，篩面振幅，篩面振動(dòng)頻率，篩面強(qiáng)度，物料運(yùn)動(dòng)速度，生產(chǎn)率，篩孔尺寸，篩面長(zhǎng)度和寬度等。這些參數(shù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)選取最佳的，物料不同，參數(shù)也不同。為了簡(jiǎn)化篩子的規(guī)格種類(lèi)，這些參數(shù)只能選取在一定范圍內(nèi)。
1篩面傾角
對(duì)于自同步振動(dòng)篩篩面傾角一般為-5°～10°。一般來(lái)說(shuō)，篩分50㎜以上物料，為5°～10°；40㎜以下物料為0°；如用于脫水、脫介、脫泥等為-5°～0°。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，用于脫水脫泥作業(yè)，所以取=0°。
2振動(dòng)方向角
篩面的振動(dòng)方向角，也就是物料的拋射角，是直線振動(dòng)篩的重要參數(shù)之一。直線振動(dòng)篩的拋射角一般為35°～65°，30°～40°適用于易篩物料，60°左右用于難篩物料，我國(guó)用的拋射角β一般取45°。
3篩面振幅
對(duì)于圓振篩，A取2.5~3.5 mm。 自同步直線振動(dòng)篩的振幅一般為3.5～5.5㎜（單振幅），取。
4篩面的振動(dòng)頻率
式中：；；
故選730r/min 的電動(dòng)機(jī)。
5振動(dòng)強(qiáng)度校正
(3.2)
振動(dòng)篩的許用強(qiáng)度值[K]。
6物料的運(yùn)動(dòng)速度
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：
(3.3)
式中： A——振幅（m）；
——角速度；
——傾角對(duì)平均速度的影響系數(shù)，因?yàn)?0°，所以取
——物料厚度影響系數(shù)，取
——物料形狀影響系數(shù)，對(duì)于塊狀料取
——滑行運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)，因?yàn)?；所以?
所以
7生產(chǎn)率
根據(jù)流量法計(jì)算：
(3.4)
式中：——篩面寬度（m）
ｈ——篩面上物料層的平均高度（m）
ｖ——物料的運(yùn)動(dòng)平均速度（m/s）
——物料的松散密度（）
8篩孔尺寸
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本振動(dòng)篩為單層篩面，使用沖孔篩板。這種篩板是根據(jù)一定的布孔公式在厚為 4～12 mm的鋼板上鉆孔而成。該篩板適用于分級(jí)粒度大于25mm 情況 。其表面光滑 。大塊煤不易堵孔，篩孔尺寸為50㎜。
9篩面長(zhǎng)度和寬度的確定
由于篩面的開(kāi)孔率一般為40％。
∴取
3.2振動(dòng)篩動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
3.2.1慣性振動(dòng)篩參振質(zhì)量的計(jì)算
(3.5)
式中：——參振的各部件質(zhì)量(kg)
——參加振動(dòng)的物料質(zhì)量(kg)；
(3.6)
式中：——物料結(jié)合系數(shù)。一般取
——篩面寬度(m) B=1750mm；
——包括給料箱。篩面和排料嘴在內(nèi)的總盛料長(zhǎng)度(m) L=5600mm=5.6m；
——散密度
—— 各層篩面上料層平均厚度的總和(m)
3.2.2計(jì)算隔振彈簧剛度
隔振彈簧的剛度對(duì)彈簧在壓縮狀態(tài)下工作的篩分機(jī)械 。尚可用壓縮量法來(lái)計(jì)算K值。支撐彈簧在篩箱的重力的作用下。產(chǎn)生一個(gè)靜壓縮量。則彈簧的剛度為:
(3.7)
式中:——篩分機(jī)參重質(zhì)量（kg）；
——預(yù)壓縮量(m)；
一般振動(dòng)篩共振是。其振幅為正常工作振幅的5～8倍。為了使振動(dòng)質(zhì)量過(guò)共振區(qū)是不跳出彈簧。應(yīng)取預(yù)壓縮量>A。=(6—20)A。大型振動(dòng)篩取小值；反之取小值。一般穩(wěn)態(tài)振動(dòng)時(shí)A=0.3—0.5cm?？扇?3—5cm.根據(jù)。即可算出所需彈簧總剛度K。其中為篩分機(jī)參重質(zhì)量。
因?yàn)锳=0.4cm。所以取=4cm=0.04m；
3.2.3所需激振力力幅及質(zhì)量矩的計(jì)算
根據(jù)公式可計(jì)算激振力幅值：
（3.8）
式中：——表示有效偏心質(zhì)量（kg）；
——表示有效偏心質(zhì)量的回轉(zhuǎn)半徑（m）；
因?yàn)橛缮鲜接?jì)算出質(zhì)量 (包括)。和剛度。振動(dòng)和圓頻率w在運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)中已確定。所以激振力幅即可由上式計(jì)算。從而可計(jì)算出偏心快質(zhì)量矩：
(3.9)
3.2.4振動(dòng)篩傳給地基的負(fù)荷
1靜負(fù)荷:
振動(dòng)篩一般有四個(gè)支點(diǎn)。每個(gè)支點(diǎn)所受的力為:
（3.10）
式中:——振動(dòng)篩重力之總和（）.
2動(dòng)載荷
除靜載荷外。振動(dòng)篩振動(dòng)是還要傳給基礎(chǔ)動(dòng)載荷。正常工作時(shí)動(dòng)載荷為:
（3.11）
式中：K——彈簧總剛度；
A——振幅（m）.
最大動(dòng)載荷
最大動(dòng)載荷是篩分機(jī)停車(chē)時(shí)。通過(guò)共振區(qū)是。振幅擴(kuò)大產(chǎn)生的。過(guò)共振區(qū)時(shí)的振幅通常是工作振幅的5—8倍。因此最大動(dòng)載荷:
3.3電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算與電機(jī)選擇
所需電機(jī)功率
（3.12）
式中 ——激振器為克服篩箱運(yùn)動(dòng)阻力而消耗的功率；
——傳動(dòng)功率。一般取=0.95。
——軸在軸承中摩擦消耗功率；
3.3.1振動(dòng)阻尼消耗的功率
振動(dòng)阻尼消耗的功可用激振力所做的功來(lái)計(jì)算。
激振力克服阻尼消耗的功率:
（3.13）
若以
代入上式則得：
式中——阻尼系數(shù)。 取。
3.3.2軸在軸承中摩擦消耗功率
軸承上的壓力主要取決于激振力或篩箱運(yùn)動(dòng)的慣性力。
回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)消耗的功率：
（3.14）
式中: ——扭矩；
——軸承內(nèi)徑(m)；
——軸承摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承=0.005。
3.3.3振動(dòng)篩的電機(jī)功率:
=35.54kw
所以。選擇兩臺(tái)Y150M-8的電機(jī)。它的功率是22kw，兩臺(tái)是44kw>35.54kw。
慣性振動(dòng)篩啟動(dòng)時(shí)。電機(jī)需克服偏心質(zhì)量的靜力距和摩擦力矩。啟動(dòng)后。由于慣性作用。功率消耗較少。因而除了需選用高啟動(dòng)轉(zhuǎn)距的電機(jī)外。計(jì)算的功率必須按啟動(dòng)轉(zhuǎn)距校核。
必須使：
式中：——偏心塊靜力矩(N·m)；
——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)距(N·m)；
——電機(jī)額定轉(zhuǎn)距(N·m)；
故所選的電動(dòng)機(jī)滿足要求。
3.4本章小結(jié)
確定了振動(dòng)篩的工藝參數(shù)，包括篩面傾角；震動(dòng)方向角；篩面振幅；篩面的震動(dòng)頻率等。并且計(jì)算了振動(dòng)篩的動(dòng)力參數(shù)，如：慣性振動(dòng)篩參振質(zhì)量；隔振彈簧剛度；激振力力幅及質(zhì)量矩等。最后計(jì)算了電動(dòng)機(jī)的功率從而選擇電動(dòng)機(jī)。
第4章 激振器的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1偏心塊的設(shè)計(jì)
設(shè)偏心塊的形狀如圖所示。
為了求出各尺寸故建立坐標(biāo)系
圖4.1 偏心塊設(shè)計(jì)
圓1的方程可設(shè)為
圓2的方程可設(shè)為
角度為120度。 角度為60度。
所以可得關(guān)系式
起偏心作用的面積為：
（4.1）
所以：
所以面積為:
點(diǎn)的坐標(biāo)為：
(,)
點(diǎn)的坐標(biāo)為:
(, )
的斜率為：
的斜率為：
的直線方程為:
的直線方程為:
偏心距：
=
=++
為，為，為
=
點(diǎn)的坐標(biāo)為：
(，)
點(diǎn)的坐標(biāo)為：
(，)
的直線方程為：
的直線方程為：
點(diǎn)坐標(biāo)為：
(。)
點(diǎn)的坐標(biāo)為：
(。)
= ，-
的直線方程為：
的直線方程為：
點(diǎn)的坐標(biāo)為：
(。0)
點(diǎn)的坐標(biāo)為：
(。0)
+
+ +
所以偏心距為：
=2.67××××1.72××7.8×=2.03
35.82××=2.03×
×=56.67×
當(dāng)=50㎜時(shí)：=75㎜，=150㎜
圖4.2 偏心塊
4.2激振器傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
確定輸入軸功率 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩
(4.2)
初步確定軸的最小直徑：
先初步估算軸的最小直徑。先取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表取
(4.3)
取軸頸為48mm。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖4.2軸
由于軸承只受到徑向力，固選用圓柱滾子軸承。NU系列。NU313E。B=33mm。d=65mm。以及偏心快寬度B=50mm。 所以
在軸段12和78段選擇平鍵12×8，L=36mm。
按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
(1) 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，軸上各部分受力情況如下圖所示：
圖4.3軸受力圖
(2) 作出彎矩圖
彎矩圖如下圖所示。
圖4.4力矩圖
(3) 作出扭矩圖
扭矩圖如下圖所示。
圖4.5彎矩圖
(4) 校核軸的強(qiáng)度
軸上偏心塊產(chǎn)生的偏心力為：
=2.03
=76.4rad/s
所以：
已知：
= =11849N
由對(duì)軸的分析可列方程:
解得:
==11849N
4.2.1扭矩校核
軸承的摩擦力矩為：
（4.4）
=65mm
圓柱滾子軸承=0.001-0.003，取=0.002。
所以由摩擦力產(chǎn)生的扭矩過(guò)小。在機(jī)械運(yùn)行中，電機(jī)的輸出扭矩就很小。因此，軸肯定滿足要求。
4.2.2彎矩校核
軸段23中點(diǎn)的彎矩為
=11849×(36+45)/2×0.001=742.248 N·m
軸段45中點(diǎn)的彎矩為：
M=18328×45/2×0.001+18328×(36/2+36+5)×0.001-18328×(36+5)×0.001
=742.248
軸段56中點(diǎn)的彎矩為：
M=18328×(45+36+36+5)×0.001-18328×(36/2+36+5+45/2)
×0.001-18328×(36+45)/2×0.001=0
點(diǎn)2和軸段23，45的中點(diǎn)為可疑危險(xiǎn)點(diǎn)
在軸段34，56的中點(diǎn)時(shí)
在點(diǎn)2:
考慮到該軸段有鍵，所以查表可得
=5.36
所以
故滿足彎矩要求。
4.3 鍵的強(qiáng)度校核
鍵傳遞扭矩，軸段12和78上的鍵在運(yùn)動(dòng)中所傳遞的扭矩為0，故鍵的強(qiáng)度肯定滿足要求，校核與電機(jī)相連的聯(lián)軸器上的鍵。
扭矩按電機(jī)功率傳遞的扭矩來(lái)計(jì)算為:
=287.8 n·m
鍵的=16mm，=50mm。
查表的軸；鍵；偏心輪最弱材料的
70Mpa
（4.5）
式中： ——傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；
——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， =10mm， =0.5；
——軸的直徑，mm；
——鍵，軸，輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，Mpa。
故滿足要求。
4.4軸承的校核
由軸的分析可知：軸承所受到的徑向力為11849 N.實(shí)際計(jì)算中。軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為：
（4.6）
查表得，圓拄滾子軸承的=1.05
所以：
由查表可知NU313E的
=170×N
（4.7）
式中： ——基本額定動(dòng)載荷（N）；
——軸承轉(zhuǎn)速（r/min）=730 r/min；
——指數(shù)，對(duì)于滾子軸承=；
所以：
滿足設(shè)計(jì)要求。
4.5 軸承的潤(rùn)滑
=65×730=47450 mm·r/min<160000 mm·r/min
式中：——軸承內(nèi)徑（mm）=65mm；
——軸承轉(zhuǎn)速（r/min）=730r/min；
故采用脂潤(rùn)滑。
4.6 本章小結(jié)
設(shè)計(jì)了偏振塊，還有激振器傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)業(yè)計(jì)算，對(duì)激振器傳動(dòng)軸進(jìn)行了扭矩和彎矩的校核。并且進(jìn)行了鍵的強(qiáng)度校核和軸的校核。
第5章 篩箱的設(shè)計(jì)分析與計(jì)算
5.1 篩面選擇
篩面是篩分機(jī)械直接一物料接觸的重要部件。其性能好壞不但影響生產(chǎn)率和篩分效率。而且對(duì)延長(zhǎng)篩分機(jī)械的使用壽命。提高作業(yè)率 和降低成本有重大的意義。
篩分機(jī)械對(duì)曬面的要求是:具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。耐腐蝕。耐磨損。有最大的開(kāi)口率。篩口不易堵塞。物料運(yùn)動(dòng)時(shí)與篩孔相遇機(jī)會(huì)較多等。
篩孔的開(kāi)孔率為篩孔的總面積與曬面面積之比。用百分?jǐn)?shù)表示。開(kāi)孔率越大。顆粒在每次與曬面接觸時(shí)透過(guò)篩孔的機(jī)會(huì)就越大。從而提高單位面積的生產(chǎn)率和篩分效率。開(kāi)孔率與篩孔的形狀。篩絲的直徑有關(guān)。篩絲的直徑小。開(kāi)孔率就大。但篩絲太小。強(qiáng)度就不夠。影響曬面的使用壽命。
曬面的材質(zhì)要具有耐磨損。耐疲勞和耐腐蝕的性質(zhì)。用作大快分級(jí)曬面時(shí)。采用高碳鋼。強(qiáng)烈沖擊的曬面。可選用高錳鋼制作。應(yīng)用這些材質(zhì)制作曬面時(shí)必須淬火處理。以提高硬度和耐磨效果。用于脫介。脫水。脫泥等濕式篩分作業(yè)時(shí)。通常采用不銹鋼較適宜。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，聚氨酯橡膠顯示了他的優(yōu)越性，使用壽命長(zhǎng)，不易堵塞篩孔，噪音小，但價(jià)格昂貴．
常用的曬面基本上可分為5種，板狀曬面，編制曬面，條縫曬面，棒條曬面和非金屬曬面．不同的曬面用途不同．一般按被篩物的粒度和篩分作業(yè)的工藝要求來(lái)選擇。
5.1.1板狀篩面
板狀篩面是在鋼板上沖孔的一種最牢固的篩面。主要用于大塊物料的分級(jí)。沖孔篩板的形狀和排列方式，有多種多樣。篩板的材質(zhì)可以是16Mn，16Mncr等鋼板，厚度5—8mm，也可采用聚氨脂橡膠。
圖5.1圓孔篩板
圖5.2長(zhǎng)方體篩板
圖5.3方孔篩板
不同形狀的篩孔其排列方式也不同。長(zhǎng)方形篩孔，其長(zhǎng)邊應(yīng)與物料運(yùn)動(dòng)方向一致，或成一定角度；圓形，六角行及正方形等篩孔的中心是等邊三角形。
曬孔間的距離應(yīng)考慮曬面強(qiáng)度和開(kāi)孔率的大小。板狀曬面的開(kāi)孔率一般在50%左右各種曬板的開(kāi)孔率計(jì)算如下：
圓形孔成三角形排列是，其開(kāi)孔率應(yīng)為一個(gè)圓形孔的面積和長(zhǎng)方形面積之比：
方形的開(kāi)孔率為：
長(zhǎng)方形的開(kāi)孔率：（邊長(zhǎng)為a×l）
式中：a——篩孔尺寸；
s——孔間距離
由上述各式可見(jiàn)，長(zhǎng)方形的篩孔，開(kāi)孔率最大，方形空，次之，成三角形排列的圓形孔曬面的開(kāi)孔率最低。
本篩板選用長(zhǎng)方行篩孔的板狀篩面。
5.2 篩面固定方法的確定
篩面的張緊程度對(duì)篩面的使用壽命影響很大。不同種類(lèi)的篩面，固定方法也不相同，歸納為4類(lèi)：木楔壓緊，；拉鉤張緊，螺栓固定和斜板壓緊。
5.2.1木楔壓緊
沖孔篩板和條縫篩面可用木楔固定在篩框上。在篩箱的兩側(cè)壁上，對(duì)稱(chēng)的焊接兩條長(zhǎng)角鋼，在其上方間隔一定距離焊有一段短角鋼，并與長(zhǎng)角鋼各呈傾斜。篩面支撐在兩角鋼之間，用木楔和木條壓緊。木楔遇水后膨脹，可以把篩面牙的很緊，此方法簡(jiǎn)單可靠，更換篩面方便。如圖所示：
圖5.4木楔壓緊示意圖
5.2.2拉鉤拉緊
對(duì)編制篩網(wǎng)或小于6mm的篩板，可以將篩網(wǎng)或篩板末端彎成鉤型；如果篩絲直徑過(guò)小，則用薄鋼板與橡膠墊把篩網(wǎng)邊緣包住，在彎成鉤形。然后用拉鉤及螺栓固定，如下圖所示：
圖5.5拉鉤拉緊示意圖
5.2.3螺栓壓緊
直接用螺栓壓緊在篩筐上的連接方式適用于篩絲較粗大的編織篩網(wǎng)，以及厚度大于8mm的篩板，棒條篩面，橡膠篩面和其他篩面的中部固定。螺栓的形式以前常用U形，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，但拆裝麻煩，近年來(lái)改為J形螺栓，較U形螺栓使用方便。U形如下圖所示：
圖5.6螺栓壓緊示意圖
5.2.4斜板壓緊：
該方法是通過(guò)篩框兩側(cè)幫上的螺栓，斜板等將篩面兩邊固定在篩框上。通常用于中等粒級(jí)的篩分的薄鋼板沖孔篩面，橡膠和聚氨脂篩板的固定。
圖5.7斜板壓緊示意圖
綜合以上固定方式的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇木楔壓緊的方式。
5.3篩框的設(shè)計(jì)
各種篩分設(shè)備可以結(jié)構(gòu)相同卻大同小異。出現(xiàn)的問(wèn)題是基本相仿。對(duì)于我們當(dāng)前使用的振動(dòng)篩，主要的問(wèn)題是梁斷和幫裂。
側(cè)幫是用鋼板制成，利用橫梁將兩塊側(cè)板連接起來(lái)，使篩框成為剛制整體結(jié)構(gòu)。側(cè)板用以傳遞激振力，它在中部鉚有座圈，激振器就連接在座圈上，為了加強(qiáng)側(cè)板的剛度，在座圈附近采用雙層鋼板，并在適當(dāng)?shù)奈恢勉T接角鋼以補(bǔ)強(qiáng)。下橫梁采用槽鋼，上橫梁采用無(wú)縫鋼管，并用壓板和木楔塊將它古緊。后擋板中間有拆卸的后蓋板，供清洗和檢查篩面之用。
篩框才用可焊性良好的、A3普通碳素鋼；橫梁采用型鋼制作。
篩框的強(qiáng)度除了本身材料有關(guān)，還與連接方法有很大的關(guān)系。篩框結(jié)構(gòu)最常見(jiàn)的連接方法有兩種：鉚接和焊接。焊接結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)單，但易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，篩子在強(qiáng)烈振動(dòng)下易在焊接縫出開(kāi)列，所以適用與振動(dòng)強(qiáng)度較小的篩箱。鉚接結(jié)構(gòu)制造的尺寸準(zhǔn)確，沒(méi)有內(nèi)應(yīng)力，對(duì)振動(dòng)有較好的適應(yīng)性。但工藝復(fù)雜制造技術(shù)高。故選擇焊接。
5.4本章小結(jié)
振動(dòng)篩選擇了板狀篩面，對(duì)比了圓孔篩板，長(zhǎng)方體篩板，方孔篩板的利弊，最終確定了長(zhǎng)方體篩板。由于木楔遇水后膨脹，可以把篩面牙的很緊，此方法簡(jiǎn)單可靠，更換篩面方便。隨意本次設(shè)計(jì)選擇了該固定篩面的方法。
結(jié) 論
在此次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，使我基本熟悉了選煤機(jī)械的開(kāi)發(fā)過(guò)程，對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段選煤廠振動(dòng)篩設(shè)備有了大體了解，尤其是座式直線振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)有了更深了理解。在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，我完成了振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算，電機(jī)和聯(lián)軸器的選型，篩框的設(shè)計(jì)，減振裝置的設(shè)計(jì)，激振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其傳動(dòng)軸和偏心塊的設(shè)計(jì)等。實(shí)現(xiàn)了雙電機(jī)自同步直線振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)，且達(dá)到了設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝容易、檢修方便且制造容易的特點(diǎn)。
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34
致 謝
經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師老師。任老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是任老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩任老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。我要感謝我的母?！邶埥こ虒W(xué)院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過(guò)課的每一位老師，是你們教會(huì)我專(zhuān)業(yè)知識(shí)。在此，我再說(shuō)一次謝謝。