YAH2460型圓振動篩設(shè)計【全套含CAD圖紙】
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YAH2460型圓振動篩設(shè)計
摘要
目前我國各種選煤廠使用的設(shè)備中,振動篩（篩分機）是問題較多、維修量較大的設(shè)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(yán)重影響了生產(chǎn)。YAH—2460型圓振動篩可以很好的解決此類問題，因此本次設(shè)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(shè)備自身較重。設(shè)計分析論述了設(shè)計方案，包括振動篩的分類與特點和設(shè)計方案的確定；對物料的運動分析；對振動篩的動力學(xué)分析及動力學(xué)參數(shù)的計算；合理設(shè)計振動篩的結(jié)構(gòu)尺寸；進行了激振器的偏心塊等設(shè)計與計算，包括原始的設(shè)計參數(shù)，電動機的設(shè)計與校核；進行了主要零部件的設(shè)計與計算，皮帶的設(shè)計計算與校核，彈簧的設(shè)計計算，軸的強度計算，軸承的選擇與計算，然后進行了設(shè)備維修、安裝、潤滑及密封的設(shè)計，最后進行了振動篩的環(huán)保以及經(jīng)濟分析。
關(guān)鍵詞：振動篩；激振器；圓振動篩
Abstract
At present, China's coal preparation plant all the equipment used in the shaker is more problems, maintenance of one of the larger equipment. These issues in sieve outstanding performance me off beam, crack help, lubrication oil dilute the box-type vibrator oil spills, fighting tooth gear, bearing temperature rise too high, major issues such as noise, accompanied by dancing with broken belts, such as fault zone. Such issues directly affecting the life of the shaker, which has seriously affected the production. YAH—2460round good shaker can solve such problems, so this shaker designed for roundYAH—2460shaker, the series of major shaker in the materials used in the coal industry classification, dehydration, desliming, such as referrals from
Operations. Its reliable, efficient screening, but their heavy equipment. Design analysis on the design options, including the classification and shaker features and design programmes to be confirmed; materials on the movement of the shaker and the dynamics of the parameters, to design the structure of vibrating screen size; conduct The eccentric block of the exciter, such as design and calculation, including the original design parameters, motor design and verification; were the main components of the design and calculation, belts and check the design and calculation, the design of spring, the axis of Strength, the choice of bearings and calculation and then proceed to the maintenance of equipment, installation, lubrication and seal the design, a shaker final environmental and economic analysis.
Key words: shaker; Vibrator; round shaker
目錄
1 緒論 1
1.1前言 1
1.2背景 1
2振動篩篩面物料運動理論 5
2.1篩上物料的運動分析 5
2.2正向滑動 6
2.3反向滑動 7
2.4跳動條件的確定 8
2.5物料顆粒跳動平均運動速度 9
3.振動篩的工作原理及結(jié)構(gòu)組成 10
3.1圓振動篩的工作原理 10
3.2振動篩基本結(jié)構(gòu) 11
4.振動篩動力學(xué)基本理論 12
5.振動篩參數(shù)計算 16
5.1運動學(xué)參數(shù)的確定 16
5.2振動篩工藝參數(shù)的確定 18
5.3動力學(xué)參數(shù) 19
5.4電動機的選擇 19
6主要零件的設(shè)計與計算 22
6.1軸承的選擇與計算 22
6.2皮帶的設(shè)計 23
6.3軸的設(shè)計 26
6.4支承彈簧設(shè)計驗算 29
7振動篩的安裝維護及潤滑 32
7.1振動篩的安裝及調(diào)試 32
7.2操作要點 33
7.3 維護與檢修 34
7.4振動篩的軸承潤滑的改進 35
結(jié)束語 36
參考文獻 37
致 謝 38
1 緒論
1.1前言
振動篩是工礦企業(yè)普遍應(yīng)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(shè)備技術(shù)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)省的程度，從而直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。而振動篩以它結(jié)構(gòu)簡單、處理能力大、工作可靠等優(yōu)點在所有篩分設(shè)備中占有絕對優(yōu)勢，其占有量約為95％。最近幾年，各國對振動篩分技術(shù)的研究很重視，如強化振動參數(shù)，設(shè)備大型化，篩機零部件的三化，自同步技術(shù)的推廣應(yīng)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(jié)構(gòu)強度作一下闡述。
1.2背景
1.2.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1. 國外研究現(xiàn)狀
國外從16 世紀(jì)開始篩分機械的研究與生產(chǎn)，在18 世紀(jì)歐洲工業(yè)革命時期，篩分機械得到迅速發(fā)展，到本世紀(jì)，篩分機械發(fā)展到一個較高水平。德國申克公司可提供260 多種篩分設(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多種篩分設(shè)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(shè)備。美國RNO公司新研制DF11 型雙頻率篩，采用了不同速度的激振器。DRK公司研制成三路分配器給料，一臺高速電機驅(qū)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(zhuǎn)運動和旋回運動結(jié)合起來，對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(nèi)研究現(xiàn)狀
由于工業(yè)發(fā)展緩慢，基礎(chǔ)比較薄弱，理論研究和技術(shù)水平落后，我國篩分機械的發(fā)展是本世紀(jì)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ГУП 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WP1、WP2型吊式直線振動篩。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(chǔ)，并培養(yǎng)了一批技術(shù)人員。
(2) 自行研制階段：從1966 年到1980 年研制了一批性能優(yōu)良的新型篩分設(shè)備，1500 毫米×3000 毫米重型振動篩及系列，15m2、30m2 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(shè)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(nèi)需要，標(biāo)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(zhuǎn)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(shè)備的下邊，給料機應(yīng)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(zhuǎn)著的不平衡重產(chǎn)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(zhì)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(jié)構(gòu)和維護工作都較簡單，在選煤、選礦廠得到推廣應(yīng)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，其運動軌跡一般為圓形。它普遍應(yīng)用于煤炭、礦山廠的預(yù)先篩分、準(zhǔn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)簡單、容易制造；缺點是由于皮帶輪與篩箱一起振動，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(fù)變化，從而引起三角皮帶的反復(fù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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同步異向旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)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)ΓИ Ｃ Л 型等。采用筒式激振器的有美國SS 型和SG 型、日本川崎D型及橫山橢圓振動篩等。
2. 共振篩
共振篩從50 年代應(yīng)用于煤炭和礦石中，其振動系統(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(yù)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(qū)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(shù)上比較復(fù)雜，共振篩的發(fā)展較緩慢，如西德除部分生產(chǎn)廠使用外已不再推廣應(yīng)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(jié)構(gòu)上變化不大，僅處理量有所提高，但其振動大，要求有高質(zhì)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%以上。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(jié)構(gòu)，使物料近似篩分而提高篩機處理能力和干式篩分的深度。QGS型琴弦概率篩是在GS 型煤用概率篩的基礎(chǔ)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(chǎn)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(wǎng)在共振狀態(tài)下工作，篩孔不易堵塞。
（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(shù)的基礎(chǔ)上研制的，該篩采用了疊層篩網(wǎng)( 由三層孔徑不同的不銹鋼編織篩網(wǎng)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(diào)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(shè)備推廣應(yīng)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(jié)構(gòu)簡單的高效脫水脫泥設(shè)備。該篩無轉(zhuǎn)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(shè)備。目前該篩已形成用于粗煤泥的C 型和用于末煤的M型兩種型號。
1.2.3發(fā)展方向
振動篩分機在工程中廣泛應(yīng)用，對國民經(jīng)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(dāng)前篩分機的運動分析和結(jié)構(gòu)調(diào)整；另一方面瞄準(zhǔn)新穎的設(shè)計目標(biāo)、探求合理的結(jié)構(gòu)形式，以便進一步推動振動篩分機的應(yīng)用。
1. 國外技術(shù)發(fā)展趨勢
國外篩分設(shè)備仍以發(fā)展振動篩為主，振動篩向標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備，篩孔尺寸小到0.1 ～ 0.3毫米；旋流篩使用逐漸增多；共振篩發(fā)展停滯。
2. 國內(nèi)技術(shù)發(fā)展趨勢
積極開展篩分技術(shù)研究，提高原煤干式深度篩分技術(shù)，降低分級下限和增加煤炭品種，著重解決粒度細、水分高和黏度大的難篩物料的分級技術(shù)；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(wǎng)，非金屬篩面；共振篩有被淘汰之勢，應(yīng)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(guān)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(xué)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(chǎn)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來表示：
t （2-1）
t （2-2）
式中: A——振幅;
——軸之回轉(zhuǎn)相角，=t;
——軸之回轉(zhuǎn)角速度；
——時間。
求上式中的x和y 對時間t的一次導(dǎo)數(shù)與二次導(dǎo)數(shù)，即得篩面沿x和y
方向上的速度和加速度：
t （2-3）
t （2-4）
t （2-5）
t （2-6）
由運動特征，來研究篩子上物料的運動學(xué)。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(dāng)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。篩面上質(zhì)量為的物料顆粒動力平衡條件：
對質(zhì)量為的顆粒受力分析（如圖2-1）：
1、物料顆粒重力：
（2-7）
2、篩面對顆粒的反作用力，由
可以得到：
（2-8）
式中為篩面傾角
3、篩面對物料顆粒的極限摩擦力為：
（2-9）
式中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：
（2-10）
將，用已知式子（2-9）與（2-5）替代，且（為滑動摩擦角），
簡化整理得：
（2-11）
式中，為正向滑始角。
令，則：
（2-12）
式中稱為正向滑動系數(shù)。由上式得知，正向滑動系數(shù)。
當(dāng)?shù)臅r候，可以求得使物料顆粒沿著篩面產(chǎn)生正向滑動時最小轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)該為：
（2-13）
為了使物料顆粒沿著篩面產(chǎn)生正向滑動，必須取篩子轉(zhuǎn)數(shù)。
2.3反向滑動
臨界條件為：
（2-14）
將，用（2-9）與（2-5）替代，并簡化后：
（2-15）
式中：——反向滑始角
——反向滑動系數(shù)
則可以得到：
（2-16）
由上式可以知道，反向滑動條件。
當(dāng)時，可以求得使物料沿著篩面反向滑動的最小轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)該是：
（2-17）
為了使物料顆粒沿著篩面產(chǎn)生正向滑動，必須使篩子轉(zhuǎn)數(shù)。
2.4跳動條件的確定
顆粒產(chǎn)生跳動的條件是顆粒對篩面法向壓力。
即，或者是。
由此可以得到：
（2-18）
式中：——物料跳動系數(shù)
——跳動起始角
——振動強度，
—— 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：
（2-19）
當(dāng)時或者，則顆粒出現(xiàn)跳動。
當(dāng)或時，則可求得物料開始跳動時的最小轉(zhuǎn)數(shù)為：
（2-20）
為了使物料產(chǎn)生跳動，必須取篩子的轉(zhuǎn)數(shù)。
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，跳動角及運動速度。
2.5物料顆粒跳動平均運動速度
物料顆粒從振動相角起跳，到振動相角跳動終止時，沿方向的位移為：
= （2-21）
式中為物料顆粒起跳時沿方向的運動速度：
（2-22）
由此，則：
（2-23）
同一時間內(nèi),篩面位移為：
（2-24）
物料顆粒在每個循環(huán)中,對篩面的位移為：
= （2-25）
當(dāng)篩子在近似于第一臨界轉(zhuǎn)數(shù)下工作時,即，則上式中方括號內(nèi)的數(shù)值接近于零。
故得到：
（2-26）
物料跳動平均速度：
（2-27）
當(dāng)時,則,,,
因此, 式（2-27）可以化簡為：
（2-28）
或者化簡為：
（2-29）
由式（2-29）和式（2-18）,可以將式（2-27）化簡為:
（2-30）
按照上式計算得的結(jié)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(yīng)該乘以修正系數(shù),,
所以：
（2-31）
3.振動篩的工作原理及結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)。由于主軸是偏心軸，產(chǎn)生離心慣性力，使可以自由振動的篩箱產(chǎn)生近似圓形軌跡的振動
YA型圓振動篩和一般圓振動篩很類似，篩箱的結(jié)構(gòu)一般采用環(huán)槽鉚釘連接。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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)
本次設(shè)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:
□?Y A? H □ □?
┬ ┬ ┬ ┬ ┬?┬?
│ │ │ │?│ │
│ │ │ │ │ └──────── 篩面長度dm
│ │ │ │?│?
│ │ │ │ └────────── 篩面寬度dm
│ │ │ │
│ │ │ └─────────── 重型（輕型不寫）
│ │ │
│ │ └───────────── 軸偏心振動器
│ │
│ └──────────────- 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(yīng)大塊大密度的物料的篩分與煤矸石脫介的需要，振動篩的篩面需要有較大的承載能力，耐磨和耐沖擊性能。為減少噪聲，提高耐磨性設(shè)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(wǎng)。其緊固方式是沿篩箱兩側(cè)板處采用壓木、木契壓緊。中間各塊篩板之間則用螺栓經(jīng)壓板壓緊。
2．篩框：篩框由側(cè)板、橫梁等部分組成。側(cè)板采用厚度為6—16mm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)接方式有鉚接、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(gòu)簡單，可以任意選擇振動器的轉(zhuǎn)數(shù)。
4.振動篩動力學(xué)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(zhì)量（篩箱和振動器的質(zhì)量）、彈簧和激振力（由回轉(zhuǎn)的偏心塊產(chǎn)生的）構(gòu)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(zhì)量、彈簧剛性、偏心塊的質(zhì)量矩與振幅的關(guān)系，合理地選擇彈簧的剛性和確定偏心塊的質(zhì)量矩。
圖4.1 振動系統(tǒng)力學(xué)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(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心和機體(篩箱)的重心重合．激振力和彈性力通過機體重心。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(biāo)系統(tǒng)(xoy)的原點，而以振動器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心作為動坐標(biāo)系統(tǒng)()的原點。
偏心重塊質(zhì)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(zhuǎn)中心線作回轉(zhuǎn)運動(相對運動)，則其重心的絕對位移為：
＝+＝+＝+rcos
＝+＝+=y+rsin
式中： ——偏心質(zhì)量的重心至回轉(zhuǎn)軸線的距離。
——軸之回轉(zhuǎn)角度，＝,為軸回轉(zhuǎn)之角速度,t為時間。
偏心質(zhì)量m運動時產(chǎn)生的離心力為：
（4-1）
（4-2）
式中和為偏心質(zhì)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(zhì)量M上的力除了和外，還有機體慣性力(其方向與機體加速度方向相反)、彈簧的作用力 (和表示彈簧在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(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(zhì)量上的力除了和之外，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(dāng)振動器在作等速圓周運動時，將作用在機體上的各力，按照理論力學(xué)中的動靜法建立的運動微分方程式為：
（4-3）
式中：——機體的計算質(zhì)量
（4-4）
式中：——。
——。
——，。
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）
其特解為： （4-6） （4-7）
式中：。
系統(tǒng)的自振頻率為：
（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)
：即若取 ，則機體的振幅。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(shè)法消振，但目前尚無妥善和簡單的消振方法。
圖4.2 振幅和轉(zhuǎn)子角速度的關(guān)系曲線
2.共振狀態(tài)
即。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(dāng)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(yīng)用。
3.超共振狀態(tài)
，這種狀態(tài)又分為兩種情況：
（1）n稍大于，即稍小于。若取，則得。因為，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），即為遠離共振區(qū)的超共振狀態(tài)。此時，。從圖可以明顯地看出：轉(zhuǎn)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(gòu)造也簡單。目前設(shè)計和應(yīng)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大于自振動頻率的五倍即可得到良好的效果，采用這種工作狀態(tài)的篩子，必須設(shè)法消除篩子在起動時，由于通過共振區(qū)而產(chǎn)生的共振現(xiàn)象。目前采用的消振方法如前所述。
5.振動篩參數(shù)計算
5.1運動學(xué)參數(shù)的確定
由文獻[1]選取和計算振動篩運動學(xué)：
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(dāng)振動機械采用不同的運動學(xué)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)
在一般的情況下 ，根據(jù)篩子的用途選取，圓振動篩一般取=3～5，直線振動篩宜取=2.5～4；難篩物料取大值，易篩物料取小值。篩孔小時取大值，篩孔大是取小值。本次設(shè)計圓振動篩，選取。
2.振動強度K
振動強度K的選擇。主要受材料強度及其構(gòu)件剛度等的限制，目前的機械水平K值一般在3～8的范圍內(nèi)，振動篩則多取3～6。本次設(shè)計選擇K=4。
3.篩面傾角
對于單軸振動篩的傾角為： 作預(yù)先分級用
作最終分級用
對于圓振動篩一般取～，振幅大時取小值，振幅小時取大值。
本次設(shè)計采用的圓振動篩取。
4.篩箱的振幅
篩箱振幅；是設(shè)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，以利透篩。通常取=3～6mm，其中篩孔大者取大值，篩孔小者取小值。本次設(shè)計選取=5mm。
5.篩子的振動頻率：按照和所確定的A值可以求解出頻率值。
（5-1）
6.振動強度校核：實際振動強度K按照下式計算：
（5-2）
在本設(shè)計中，所以符合振動強度要求。
篩子的實際強度：=3.77 ；
即篩子的頻率和振幅分別為：A=5；n=845 ；=4。
7.物料的運動速度
圓振動篩的物料運動速度計算：
（5-3）
式中：取修正系數(shù)≈0.1。
V =0.033m/s
5.2振動篩工藝參數(shù)的確定
由文獻[2]選取設(shè)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：Fq
式中：Q——處理量，Q=250t/h
F——篩面的工作面積，F(xiàn)=14.4
q——單位時間處理量,q=17.36
選取篩面長度L=6m，所以B=F/L=14.4/6=2.4m
2.篩分效率
在篩分作業(yè)中，篩分效率是衡量篩分過程的質(zhì)量指標(biāo)。篩什效率是指篩下產(chǎn)物重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?jǐn)?shù)表示。篩分效率可按下式計算：
(5-4)
式中 ——原料中篩下產(chǎn)物含量的百分?jǐn)?shù)；
——篩上產(chǎn)物中篩下級別含量的百分?jǐn)?shù)；
將原科和篩上產(chǎn)物進行精確的篩分，根據(jù)篩分結(jié)果即可算出篩下級別含量及。篩分所用篩面的篩孔尺寸和形狀，應(yīng)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(chǎn)率等因素有關(guān)。不同用途的篩分機械對篩分效率有不同的要求。
表5.1 2YA1548型圓振動篩的運動學(xué)參數(shù)和工藝參數(shù)
名稱
數(shù)值
名稱
數(shù)值
篩面長度
6m
篩面寬度
2.4m
振動強度
4
拋射強度
4
篩面傾角
20
振動方向角
——
篩箱振幅
5mm
篩子頻率
845rmp
處理量
17.36t/h.m
物料運動速度
0.033m/s
5.3動力學(xué)參數(shù)
振動器偏心質(zhì)量及偏心距的確定：由文獻[3]
工作時，彈簧剛度小，故振幅計算式中值可以略。
對于單軸振動篩： （5-5）
式中M—振動機體質(zhì)量，M=883.48kg
m —偏心塊質(zhì)量，
A—篩箱振幅，A=5mm
r —偏心距，r=24mm
負號表示重心在振動中心的兩個不同方向上。
m===91kg
5.4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：
千瓦 （5-6）
式中：—.
。
，。 這里對于滾子軸承選取。
=25.933KW
由上式可求N=25.933KW
5.4.2 選擇電機
由文獻[17]，選擇傳動電機型號為，其額定功率為，n
5.4.3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(zhì)量的靜力矩和摩擦力矩，起動后由于慣性作用，功率消耗較少，因而需選用高起動轉(zhuǎn)矩的電動機。因此，按公式計算的功率，必須按起動條件校核：
(5-7)
式中: ——電機的其動轉(zhuǎn)矩；
——電機的額定轉(zhuǎn)矩；
——振動篩偏心重量的靜力矩與軸承的摩擦靜力矩之和 =9550=9550=191 N·m (5-8)
= (5-9)
式中： ——速比
——起動力矩系數(shù) 取=2.1
===1.78 (5-10)
因此有 ==1.782.1=3.738 (5-11)
= (5-12)
式中為偏心質(zhì)量的靜力矩與軸承的摩擦力矩之和
= + (5-13)
式中為振動器上軸承的摩擦力矩
=2M (5-14)
==0.002910.058=2.27N·m （5-15）
式中
(5-16)
將值帶入公式（5-14)得 =22.27=4.54 N·m
為靜力矩
=910.0249.8=51.72 N·m (5-17)
將與值帶入公式(5-13)得=4.54+51.72=56.26 N·m
將值帶入公式(5-12)得==33.27N·m
==0.174
由于=3.738,所以滿足 ,電機起動校核合格。
表5.2 電動機性能
型 號
轉(zhuǎn)速
功率
6主要零件的設(shè)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(yīng)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
(6-1)
式中：——基本額定動載荷來
——當(dāng)量動載荷
=910.024()=17.1KN (6-2)
——壽命系數(shù)，=2.3～2.8 本次設(shè)計選取=2.5
——轉(zhuǎn)速系數(shù)，=（）=0.38 (6-3)
將數(shù)據(jù)帶入公式(4.1) 得 ==125.74KN
查文獻[17]，選GB297—84，軸承型號3G3622，內(nèi)徑110mm，外徑245mm。
6.1.2軸承的壽命計算
軸承的壽命公式為：
=() (6-4)
式中: 的單位為10r
——為指數(shù)。對于球軸承，=3；對于滾子軸承，=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)表示的軸承壽命為： =() (6-5)
式中：
——基本額定動載荷=125.74KN
——軸承轉(zhuǎn)數(shù)
——當(dāng)量動負荷
選取額定壽命為6000h。
將已知數(shù)據(jù)代入公式(4.2)得：
==15249h>6000h 滿足使用要求。
因此設(shè)計中選用軸承的使用壽命為15249小時。
6.2皮帶的設(shè)計
6.2.1選取皮帶的型號
帶的設(shè)計功率：=1.330=39KW (6-6)
式中:——工況系數(shù)，查[11,22-18]表22.1—9得=1.3
——傳遞的額定功率，=30KW
根據(jù)=39KW，小輪轉(zhuǎn)數(shù)=1500rmp，查文獻[16],[22-17]圖22.1—1，選B型皮帶。
6.2.2傳動比
===1.78 (6-7)
6.2.3帶輪的基準(zhǔn)直徑
1．選擇小帶輪的基準(zhǔn)直徑：查文獻[16],[22-31]表22.1—14和[22-17]圖22.1—1選取=224mm
2. 選擇大輪的基準(zhǔn)直徑： ==1.73224=388mm
查[11,22-31]表22.1—14取=400mm
6.2.4帶速
帶速常在=5～25m/s之間選取
===17.12m/s (6-8)
6.2.5確定中心距和帶的基準(zhǔn)長度
1.初定中心距 按0.7(+)2(+)
選取,因此有436.81280,選=780mm。
2.帶的基準(zhǔn)長度
所需基準(zhǔn)長度=2+(+)+
帶入數(shù)據(jù)得=1982mm 查文獻[16],[22-13]表22.1—6選取基準(zhǔn)長度=2000mm
3.實際中心距
=+=780+=784mm (6-9)
安裝時所需最小中心距:
==784-0.0152000=754mm (6-10)
張緊或補償伸長所需最大中心距:
=784+0.032000=844mm (6-11)
4.小帶輪包角
=180=180=163.40
5.單根帶的基本額定功率
根據(jù)=224mm,n=1500rmp，查文獻[16],[22-25]表22.1—13f得=7.47KW
考慮傳動比的影響，額定功率的增量由[機械設(shè)計手冊第三卷,22-25]表22.1—13f查得=1.14KW
6.帶的根數(shù)
===2.4根
取3根
式中：——小帶輪包角修正系數(shù)，查文獻[16],[22-18]表22.1—10=0.96
——帶長修正系數(shù)，查[機械設(shè)計手冊第三卷,22-19],表22.1—11,=0.98
7.單根帶的預(yù)緊力
=500()+ (6-12)
式中為帶每米長的質(zhì)量, 查文獻[16],[22-19]表22.1—12查得=0.17kg/m
=500()+0.17=354.36N
帶的設(shè)計參數(shù)如表6.1所示。
表6.1 帶的設(shè)計參數(shù)
皮帶型號
B型
帶輪軸間距
784mm
最大軸間距
844mm
最小軸間距
754mm
帶的根數(shù)
3根
預(yù)緊力
354.36N
小帶輪直徑
224mm
大帶輪直徑
400mm
6.3軸的設(shè)計
6.3.1軸的設(shè)計特點
軸是組成機械的一個重要零件。它支承著其他轉(zhuǎn)動件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運動。所以，在軸的設(shè)計中，不能只考慮軸本身，還必須和軸系零、部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。
軸設(shè)計的特點是：在軸系零、部件的具體結(jié)構(gòu)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(shè)計中，必須把軸的強度計算和軸系零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計交錯進行，邊畫圖、邊計算、邊修改。
設(shè)計軸時應(yīng)考慮多方面因素和要求，其中主要問題是軸的選材、結(jié)構(gòu)、強度和剛度。對于高速軸還應(yīng)考慮振動穩(wěn)定性問題。
6.3.2軸的常用材料
軸的材料種類很多，設(shè)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(jīng)濟合理。
軸的常用材料是35、45、50、優(yōu)質(zhì)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A、A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(shè)計選用45優(yōu)質(zhì)碳素鋼。
6.3.3軸的強度驗算
由文獻[14][17]對軸進行校核：
由圖6.1并結(jié)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(zhuǎn)速n ，帶傳動的傳動效率 。
P=Pr kw
n=
式中i—帶的傳動比，i=400/224=1.786
所以n==1500/1.786=839.87r/min
T=9550
Ft=2
由水平方向得：
FtY=F +F FtX=0
240F=0
解得：F=6561.5N F=-715.8N
由垂直方向得：
Fv=mg=25000N
Fv=F
F
解得：
從偏心軸結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖中可以看出偏心軸的中間表面C是該軸的危險截面。
圖6.1
現(xiàn)將截面C處的MM及M列于下表6.2
表6.2
載荷
水平面H
垂直面V
支反力
F=6561.5N F=-715.8N
彎矩M
M=873.275NM
M=1525NM
總彎矩
M=（ M+ M）=1757.337NM
T
327.48NM
按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度：
校核最危險截面C：W
取
=
所以
故軸的強度滿足要求。
6.4支承彈簧設(shè)計驗算
1、彈簧剛度計算
由文獻[6]我們知道，選取彈簧剛度時，不僅要考慮使彈簧傳給基礎(chǔ)的動負荷不使建筑物產(chǎn)生有害振動，而且還要必須考慮彈簧應(yīng)該有足夠的支承能力。彈簧剛度一般是通過強迫振動頻率與自振頻率的比值來控制。通常吊式振動篩取頻率比，對于座式由此，對于單軸振動篩彈簧剛度計算公式：
（6-13）
取，再有n=845次/分， 次/分
所以：N/m
2、計算彈簧鋼絲直徑
根據(jù)彈簧所受載荷特性要求，選取鋼絲。許用應(yīng)力根據(jù)文獻[6]其中的表16-2按類載荷選取查得切變模量Mpa，由文獻[19]，查得。
初步選取旋繞比。
N
曲度系數(shù)
mm
根據(jù)文獻[6]中表16-5，選取d=20mm。
3、計算彈簧中徑
D=cd=208=160mm
按文獻[6]中表16-5，取系列值D=160mm。
4、計算彈簧圈數(shù)和節(jié)距
，
mm
根據(jù)文獻得[6]：
根據(jù)文獻[6]表16-5，取n=5圈，由表25-11得彈簧的總?cè)?shù)為：
圈
由文獻[6]表16-4得彈簧的節(jié)距：
mm
5、求解彈簧的間距和螺旋角
由文獻彈簧的間距：
mm
由文獻彈簧螺旋角：
6、彈簧驗算
1）彈簧疲勞強度驗算
由文獻[6],圖16-9，選取
所以有：
由彈簧材料內(nèi)部產(chǎn)生的最大最小循環(huán)切應(yīng)力：
可得： =
由文獻[6]，式（16-13）可知：
疲勞強度安全系數(shù)計算值及強度條件可按下式計算：
式中：——彈簧材料的脈動循環(huán)剪切疲勞極限
——彈簧疲勞強度的設(shè)計安全系數(shù),取=1.3-1.7
按上式可得： ==1.3
所以此彈簧滿足疲勞強度的要求。
2）彈簧靜應(yīng)力強度驗算
靜應(yīng)力強度安全系數(shù)計算值及強度條件為：
式中——彈簧材料的剪切屈服極限，
——靜應(yīng)力強度的設(shè)計安全系數(shù)，=1.3-1.7
所以得： =1.3
所以彈簧滿足靜應(yīng)力強度。
所以此彈簧滿足要求。
7振動篩的安裝維護及潤滑
7.1振動篩的安裝及調(diào)試
7.1.1安裝前的準(zhǔn)備
振動篩在安裝前，必須進行認(rèn)真檢查。由于制造的成品庫存堆放時間較長，如軸承生銹、密封件老化或搬運過程中損壞等，遇到這些問題時需要更換新零件。如激振器，出廠前為防銹，注入了防銹油，正式投入運行前應(yīng)更換成潤滑油。安裝前應(yīng)該認(rèn)真閱讀說明書，做好充分準(zhǔn)備。
7.1.2 安裝
安裝支撐或吊掛裝置。安裝時，要將基礎(chǔ)找平，然后按照支撐或吊掛裝置的部件圖和篩子的安裝圖，順序裝設(shè)各部件。彈簧裝入前，應(yīng)按端面標(biāo)記的實際剛度值進行選配。將篩箱連接在支撐或吊掛裝置上。裝好后，按規(guī)定傾角進行調(diào)整。對于吊掛式的篩子，應(yīng)當(dāng)時進行調(diào)整篩箱傾角和篩箱主軸的水平。一般先進行橫向水平度的調(diào)整，以消除篩箱的偏斜，水平校正后，再調(diào)整篩箱縱向傾角。隔振彈簧的受力應(yīng)該均勻，其受力情況可以通過測量彈簧的壓縮量進行判斷。給料端兩組彈簧的壓縮量必須一樣，排料端兩組彈簧也應(yīng)該如此。排料端和給料端的彈簧壓縮量可以有所差別。安裝電動機及三角膠帶。安裝時，電動機的基礎(chǔ)應(yīng)該找平，電動機
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