ZKR-1022直線振動(dòng)篩設(shè)計(jì)

ZKR-1022直線振動(dòng)篩設(shè)計(jì),zkr,直線,振動(dòng)篩,設(shè)計(jì) 1 西安建筑科技大學(xué) “卓越工程師”本科綜合能力訓(xùn)練 題 目 ZKR-1022直線振動(dòng)篩設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 院（系） 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 時(shí) 間 年 7月 29日 直線振動(dòng)篩的設(shè)計(jì) 摘要 振動(dòng)篩是一種適合潮濕細(xì)粒級(jí)難篩物料干法篩分的振動(dòng)篩分機(jī)械，是目前國內(nèi)處理難篩分物料的振動(dòng)篩分機(jī)械設(shè)備。直線振動(dòng)篩（直線篩）系高效新型的篩分設(shè)備，廣泛應(yīng)用于塑料、磨料、化工、醫(yī)藥、建材、糧食、碳素、化肥、耐火材料、輕工、礦山、煤炭、冶煉等行業(yè)，以及粉狀、顆粒狀物料的篩選和分級(jí)，具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、篩網(wǎng)更換方便以及篩分效率高和篩分效果好等特點(diǎn)直線振動(dòng)篩采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng),當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)做同步、反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其偏心塊所產(chǎn)生的激振力在平行于電機(jī)軸線的方向相互抵消，在垂直于電機(jī)軸的方向疊為一合力，因此篩機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一直線。其兩電機(jī)軸相對(duì)篩面有一傾角，在激振力和物料自重力的合力作用下，物料在篩面上被拋起，跳躍式向前作直線運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到對(duì)物料進(jìn)行篩選和分級(jí)的目的。 本文主要介紹直線振動(dòng)篩的工作原理，分析振動(dòng)篩的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)、制造等知識(shí)來提出ZKR-1022直線振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)思路。其次，討論和確定雙軸直線振動(dòng)篩的總體結(jié)構(gòu)，并對(duì)其總體設(shè)計(jì)、主要零部件的計(jì)算、技術(shù)指標(biāo)性能以及底座等部件進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵字：直線振動(dòng)篩、偏心塊、激振力、雙軸式 目錄 摘要 目錄 1、緒論-------------------------------------------------------------1 1.1設(shè)計(jì)題目--------------------------------------------------------1 1.2課程設(shè)計(jì)的目的--------------------------------------------------1 1.3直線振動(dòng)篩的工作原理--------------------------------------------1 2、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1直線振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)部件--------------------------------------------2 2.2基本參數(shù)--------------------------------------------------------2 2.3參數(shù)的確定------------------------------------------------------3 2.3.1處理量------------------------------------------------------3 2.3.2物料運(yùn)動(dòng)的平均速度------------------------------------------3 2.3.3篩分效率----------------------------------------------------3 2.3.4預(yù)選的振動(dòng)篩強(qiáng)度--------------------------------------------3 2.4動(dòng)力學(xué)參數(shù)------------------------------------------------------4 2.4.1參振質(zhì)量----------------------------------------------------4 2.4.2彈簧剛度----------------------------------------------------4 2.4.3塊偏心振動(dòng)器的偏心塊質(zhì)量與回轉(zhuǎn)半徑的關(guān)系--------------------4 2.4.4電動(dòng)機(jī)的計(jì)算選擇--------------------------------------------5 2.4.5啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核----------------------------------------------5 3、主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1軸的設(shè)計(jì)與受力分析----------------------------------------------6 3.1.1初步估算軸的最小直徑----------------------------------------6 3.1.2軸的分段設(shè)計(jì)------------------------------------------------6 3.1.3軸的受力分析及校核------------------------------------------7 3.2軸承的選擇和校核------------------------------------------------8 3.3軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其尺寸--------------------------------------9 3.4橡膠彈簧的設(shè)計(jì)--------------------------------------------------9 3.5篩框部分的設(shè)計(jì)與校核-------------------------------------------11 3.5.1鋼板厚度---------------------------------------------------11 3.5.2篩框橫梁---------------------------------------------------11 3.6鍵的選擇與校核-------------------------------------------------14 3.6.1鍵的選擇---------------------------------------------------14 3.6.2鍵強(qiáng)度的校核-----------------------------------------------14 4、篩箱及其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1篩面的選擇及加工要求-----------------------------------------15 4.2篩箱的設(shè)計(jì)---------------------------------------------------15 4.3底座的設(shè)計(jì)---------------------------------------------------15 4.4密封件的選擇-------------------------------------------------15 致謝--------------------------------------------------------------16 參考文獻(xiàn)----------------------------------------------------------17 1.緒論 隨著工業(yè)的發(fā)展，篩分在國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，篩分設(shè)備設(shè)計(jì)水平的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣，關(guān)系到工藝效果的好壞，生產(chǎn)效率的高低和能源節(jié)省的度，從而直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 振動(dòng)篩是一種適合潮濕細(xì)粒級(jí)難篩物料干法篩分的振動(dòng)篩分機(jī)械，是目前國內(nèi)處理難篩分物料的振動(dòng)篩分機(jī)械設(shè)備。，具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、篩網(wǎng)更換方便以及篩分效率高和篩分效果好等特點(diǎn)。它可用于流水線作業(yè)中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 篩分是利用多孔面將顆粒大小不同的混合物進(jìn)行分級(jí)的作業(yè)。在工業(yè)中，一般是根據(jù)其運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行分類的。根據(jù)這種分類方法，篩分機(jī)械主要可分為以下五種：固定篩、滾軸篩、搖動(dòng)篩、振動(dòng)篩和圓筒篩。在選煤廠的生產(chǎn)系統(tǒng)中，很多作業(yè)需要篩分機(jī)去完成。由于使用范圍廣，所以目前我國煤用篩分機(jī)的類型幾乎包括了上述全部形式。 直線振動(dòng)篩（直線篩）系高效新型的篩分設(shè)備，廣泛應(yīng)用于塑料、磨料、化工、醫(yī)藥、建材、糧食、碳素、化肥、耐火材料、輕工、礦山、煤炭、冶煉等行業(yè)，以及粉狀、顆粒狀物料的篩選和分級(jí) 。本次設(shè)計(jì)的雙軸直線振動(dòng)篩主要應(yīng)用于干煤的篩分。 1.1設(shè)計(jì)題目：ZKR-1022直線振動(dòng)篩設(shè)計(jì) 1.2課程設(shè)計(jì)的目的 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，并初步建立“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思想； 訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用手冊和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料及撰寫科技論文的能力。 學(xué)習(xí)并精通UG軟件的CAD部分和運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析部分。 學(xué)習(xí)振動(dòng)機(jī)械的主要零部件的功能及設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 1.3直線振動(dòng)篩的工作原理 直線振動(dòng)篩采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng),當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)做同步、反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其偏心塊所產(chǎn)生的激振力在平行于電機(jī)軸線的方向相互抵消，在垂直于電機(jī)軸的方向疊為一合力，因此篩機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一直線。其兩電機(jī)軸相對(duì)篩面有一傾角，在激振力和物料自重力的合力作用下，物料在篩面上被拋起，跳躍式向前作直線運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到對(duì)物料進(jìn)行篩選和分級(jí)的目的。可用于流水線中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。具有能耗低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、易維修、全封閉結(jié)構(gòu)、無粉塵溢散等特點(diǎn)。最高篩分目數(shù)325目，可篩分出7種不同粒度的物料。 第 1 頁 2、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1直線振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)部件 主要由篩箱、篩框、篩網(wǎng)、振動(dòng)電機(jī)、電機(jī)臺(tái)座、減振彈簧、支架等組成。 篩箱：由數(shù)種厚度不同的鋼板焊制而成，具有一定的強(qiáng)度和剛度，是篩機(jī)的主要組成部分。 篩框：由松木或變形量較小的木材制成，主要用來保持篩網(wǎng)平整，達(dá)到正常篩分。 篩網(wǎng)：有低碳鋼、黃銅、青銅、不銹鋼絲等數(shù)種篩網(wǎng)。 振動(dòng)電機(jī)：(使用與維修方法詳見振動(dòng)電機(jī)使用說明書)。 電機(jī)臺(tái)座：安裝振動(dòng)電機(jī)，使用前連接螺釘必須擰緊，特別是新篩機(jī)試用前三天、必須反復(fù)緊固，以免松動(dòng)造成事故。 減振彈簧：阻止振動(dòng)傳給地面，同時(shí)支持篩箱的全部重量，安裝時(shí)，彈簧必須垂直于地面。 支架：由四個(gè)支柱和兩個(gè)槽鋼組成，支持著篩箱，安裝時(shí)支柱必須垂直與地面，兩支柱下面的槽鋼應(yīng)相互平行。 2.2基本參數(shù) 基本參數(shù) 產(chǎn)品型號(hào)（ZKR-1022） 篩面規(guī)格（寬×長）m×m 1.00×2.25 篩面面積 ㎡ 2.25 篩面層數(shù) 1 篩孔尺寸mm 6~100 篩面傾角（°） -5~5 振動(dòng)方向角（°） 40 振幅mm 3.0~4.5 振動(dòng)頻率Hz 16.00 允許最大給料粒度mm 200 處理量t/h 5~90 電動(dòng)機(jī)功率kw 2~3.0 表（1）ZKR-1022直線振動(dòng)篩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù) 2.3參數(shù)的確定 2.3.1處理量 取篩孔尺寸為50.00mm,查設(shè)計(jì)規(guī)范表4可取單位處理量 該振動(dòng)篩的處理量 ----（2-1） 則處理量符合標(biāo)準(zhǔn)。 2.3.2物料運(yùn)動(dòng)的平均速度： --------------------------（2-2） 其中：角速度 振幅 傾角對(duì)平均速度的影響系數(shù) （見表15） 物料厚度影響系數(shù) （見表16） 物料形狀影響系數(shù)，對(duì)塊狀物料取 滑行運(yùn)動(dòng)影響系數(shù) （見表17） （k一般取2.5~4，本次設(shè)計(jì)取k=3) -振動(dòng)方向角 則 2.3.3篩分效率 2.3.4預(yù)選的振動(dòng)篩強(qiáng)度 k的范圍在3~8 實(shí)際振動(dòng)強(qiáng)度 -------（2-3） 2.4動(dòng)力學(xué)參數(shù) 2.4.1參振質(zhì)量 取 參振質(zhì)量 2.4.2彈簧剛度K 則----------------（2-4） 2.4.3塊偏心振動(dòng)器的偏心塊質(zhì)量和回轉(zhuǎn)半徑的關(guān)系 -------------------------------------（2-5） 其中 偏心塊的計(jì)算： 圖1----偏心塊 如圖（1）所示，偏心塊材料取鐵塊，r=70mm R=150mm ---------------------------------（2-6） -----------------------------------（2-7） 則偏心塊質(zhì)心到旋轉(zhuǎn)軸心的距離 由 -----------------------------------------------（2-8） 得 由 2.4.4電動(dòng)機(jī)的計(jì)算選擇 由振動(dòng)篩的基本參數(shù)知 工作轉(zhuǎn)速 由于電動(dòng)機(jī)與軸之間用聯(lián)軸器相連，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=960r/min,電動(dòng)機(jī)功率為3.0kw. 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6 同步轉(zhuǎn)速1000r/min, 滿載轉(zhuǎn)速 960r/min,最大轉(zhuǎn)矩,質(zhì)量63Kg。 2.4.5啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核 所選電動(dòng)機(jī)靜起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：------------------------（2-9） 其中：-靜轉(zhuǎn)矩 = -電動(dòng)機(jī)的靜起動(dòng)轉(zhuǎn)矩， ( ） 則 滿足要求。 3、主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1軸的設(shè)計(jì)與受力分析 由電動(dòng)機(jī)功率p=3.0kw 則輸入軸的功率 3.1.1初步估算軸的最小直徑 軸的材料：選45鋼 則---------------------------（3-1） 由于軸上有一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)增加7% 則 取軸的最小直徑d=28mm 3.1.2軸的分段設(shè)計(jì) 軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器的軸徑，為使所選軸的直徑與聯(lián)軸器相配合，故應(yīng)同時(shí)選擇聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩-----------------（3-2） 其中：k---工況系數(shù)，k=1.7 ---動(dòng)力機(jī)系數(shù)，=1 代入數(shù)據(jù)得 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》初步選取UL型輪胎式聯(lián)軸器 UL5(Y型)公稱轉(zhuǎn)矩 d=28mm L=62mm 軸的右半部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖(2） 圖2--右半軸 從右往左軸的直徑依次是28mm,45mm,55mm,60mm. 3.1.3軸的受力分析及校核 如圖（3）為右半軸的受力分析，當(dāng)偏心塊的質(zhì)心處于正上方與軸垂直時(shí)此時(shí)最大，為向心力和重力之和。 圖3---右半軸受力分析 圖中R為兩個(gè)軸承的受力，由分析知： -------------------------------------------（3-3） 式中：m---單個(gè)偏心塊的重量，kg 代入數(shù)據(jù)得 R=8477.2N 彎矩 由電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的扭矩為 圖4---右半軸受的彎矩和扭矩 彎矩和扭矩圖如圖4 按照彎扭第三強(qiáng)度理論校核軸，對(duì)不變扭矩的軸取 彎扭截面系數(shù) ----------------（3-4） 軸的計(jì)算應(yīng)力 --------（3-5） 因此軸是安全的。 3.2軸承的選擇和校核 選用圓柱滾子軸承，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選的軸承型號(hào):NU2211E D=55mm D=100mm B=25mm m=0.81kg 取 --------------------------（3-6） 因此軸承的壽命符合要求。 3.3軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其尺寸 圖5--軸承端蓋 3.4橡膠彈簧的設(shè)計(jì) 圖6---橡膠彈簧 圓柱形橡膠彈簧結(jié)構(gòu)及尺寸如圖6 -----------------------------------------（3-7） 式中：---彈簧的最大變形量，m 本次設(shè)計(jì)?。?-------------------------（3-8） 式中：---彈簧的自由高度，m。 D-----彈簧的外徑，m。 根據(jù)公式取： ----------------------------------------- -----（3-9） 式中：----受壓面積與自由面積之比 d-----彈簧的內(nèi)孔直徑，m.取d=25mm 代入數(shù)據(jù)得：=0.146 -------------------------------------（3-10） 式中：---外形系數(shù) ----動(dòng)彈性模量，N/㎡ ----靜彈性模量，N/㎡ 靜彈性模量與邵氏硬度的關(guān)系式為： 式中：---橡膠彈簧的邵氏硬度，度（°） 通常取45°~50°. 本次設(shè)計(jì)取48°. 則 -----------------------------------------------（3-11） 式中：F--彈簧的受壓面積，㎡ 代入公式得 彈簧強(qiáng)度應(yīng)滿足：-----------------------------（3-12） 式中：---橡膠的壓縮應(yīng)力，. ---橡膠的許用壓縮應(yīng)力，。 代入數(shù)據(jù)得 因此橡膠彈簧的強(qiáng)度滿足要求。 3.5篩框部分的設(shè)計(jì)與校核 3.5.1鋼板厚度 取8mm 3.5.2篩框橫梁 選材：選用鋼管，初選5個(gè)橫梁 a) 橫梁的受力分析 橫梁與其附件（篩面托架、篩面、緊固件等）構(gòu)成一體，按頻率f和振幅A振動(dòng)，因此其受力由動(dòng)載（慣性力）和靜載（自重力）組成。為方便計(jì)算，將附件重量均勻地分配給個(gè)梁，然后將動(dòng)載的最大值和靜載合成作為外載均布在橫梁上，即將橫梁簡化為受均布荷載的簡支梁，作靜態(tài)計(jì)算，其載荷分布及彎矩圖見圖7： 圖7---橫梁的受力及彎矩圖 選取物料最大厚度h=200mm 物料質(zhì)量---------------------------------------（3-13） 式中：---物料結(jié)合系數(shù)，取0.2 L---篩面的長度,m B----篩面的寬度，m ---松散密度，取 ---各層篩面上料層平均厚度的總和，m 代入數(shù)據(jù)得 均布荷載計(jì)算： ---------------------------------------------（3-14） 式中：q---梁的均布荷載，N/m ---梁及其附件的重力（包括物料重力）kg,取 ----梁的最大慣性力，N L----梁的長度，取L=1m. 代入數(shù)據(jù)得： b）梁的尺寸選擇 選取梁的直徑為63mm,內(nèi)徑為51mm，厚度為6mm，鋼管的單位長度重量m=8.43kg。 橫梁截面模數(shù)，對(duì)環(huán)形截面 c)進(jìn)行橫梁強(qiáng)度計(jì)算： 梁的彎矩： 梁的彎曲應(yīng)力： d)橫梁固有頻率的驗(yàn)算： 固有頻率為：------------------------------（3-15） 式中：---振動(dòng)常數(shù) E---材料彈性模量，N/㎡ 查設(shè)計(jì)手冊知鋼管材料 I---慣性矩 ---單位長度上的質(zhì)量，取 代入數(shù)據(jù)得 因此所選橫梁合格。 3.6鍵的選擇與校核 3.6.1鍵的選擇 聯(lián)軸器與軸連接處所選鍵：A型 鍵寬b×鍵高h(yuǎn)=8×7 mm t=4.0mm L=56mm 偏心塊與軸連接處所選鍵：A型 鍵寬b×鍵高h(yuǎn)=14×9 mm t=5.5mm L=63mm 3.6.2鍵強(qiáng)度的校核 鍵的材料均為鋼材，查設(shè)計(jì)手冊知 對(duì)于整個(gè)軸的傳遞力矩 對(duì)聯(lián)軸器鍵： 工作長度 -----------------------------------------------------（3--16） 對(duì)偏心塊鍵： 工作長度 -------------------------------------------------------（3-17） 因此鍵的強(qiáng)度滿足要求。 4、篩箱及其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1篩面的選擇及加工要求 篩面是篩子的主要工作部件。其性能的好壞不但影響生產(chǎn)率和篩分效率，而且對(duì)延長篩分機(jī)的使用壽命，提高作業(yè)率和降低成本有重大意義。 篩分機(jī)對(duì)篩面的基本要求：有足夠的強(qiáng)度，最大的有效面積，耐腐蝕，耐磨損，有最大開孔率，篩孔不易堵塞，在物料運(yùn)動(dòng)時(shí)與篩孔相遇的機(jī)會(huì)較多。 篩面的材質(zhì)要具有耐磨損，耐疲勞和耐腐蝕性。用作大塊分級(jí)篩面時(shí)，采用高碳鋼。強(qiáng)烈沖擊的篩面，可選用高錳鋼制作。篩面的結(jié)構(gòu)有篩板、篩網(wǎng)、條縫篩板、網(wǎng)狀絲布。本次設(shè)計(jì)的直線振動(dòng)篩篩面選用篩網(wǎng)。 4.2篩箱的設(shè)計(jì) 篩箱所選材料為Q235鋼，側(cè)板厚度為8mm，采用座式結(jié)構(gòu)。由橫撐，進(jìn)料槽，加強(qiáng)板，側(cè)板，支撐架，橫梁組成。 側(cè)板和橫梁的連接方式是焊接，側(cè)板和橫撐以及側(cè)板及加強(qiáng)板的連接方式是螺栓連接。 4.3底座的設(shè)計(jì) 底座主要用來支撐整個(gè)機(jī)器，保持整個(gè)機(jī)器工作時(shí)的穩(wěn)定性和平穩(wěn)性。本次設(shè)計(jì)的直線振動(dòng)篩為座式，啟用地腳螺栓固定在混凝土中。 底座的材料選擇：采用焊接機(jī)架，工字型鋼結(jié)構(gòu) 4.4密封件的設(shè)計(jì) 采用毛氈式密封件 致謝： 歷時(shí)三周的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，本次以ZKR系列直線振動(dòng)篩為題目的課設(shè)是在我的知道教師郭寶良老師的悉心指導(dǎo)、嚴(yán)格要求下完成的。在此期間，郭老師給我們提供了有關(guān)設(shè)計(jì)的資料，在我們遇到難題是會(huì)來給我們詳細(xì)講解，幫我們解決問題，他的講解及指導(dǎo)讓我受益匪淺。 我能有這次的成果和老師的悉心指導(dǎo)是分不開的，在此衷心的向老師表示感謝和敬意。 在設(shè)計(jì)期間，我們的組長們和組員們也幫助了我許多，在與他們的交流和討論中掌握了不少知識(shí)，讓我有了很大的進(jìn)步。在此對(duì)他們也表示感謝。 參考文獻(xiàn) [1] 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