3821 振動給料機的設計,振動,設計
塔里木大學畢業(yè)論文（設計）任務書學院 機械電氣化工程學院 班級 機械 設計 12-2學生姓名 肖盛 學號 8011208222課題名稱 振動給料機的設計起止時間 2012 年 3 月 1 日—2012 年 5 月 28 日（共 14 周）指導教師 張有強 職稱 講師課題內容1. 查找振動給料機的相關資料、文獻，確定課題方向2. 確定最優(yōu)方案，繪制機構零件圖、裝配圖3. 制作機構的運動仿真動畫，撰寫設計說明書擬定工作進度（以周為單位）第 1 周至第 2 周：查閱相關文獻，撰寫開題報告；第 3 周至第 4 周：確定總體方案，明確設計內容；第 5 周至第 6 周根據(jù)設計要求查閱相關手冊，對各部分機構進行設計；第 7 周至第 8 周：繪制零件圖、裝配圖；第 9 周至第 11 周：完成對產品的校核工作及設計說明書；第 12 周至第 13 周：整理資料，做好答辯準備；第 14 周：整理畢業(yè)設計,上交學院。主要參考文獻[1]何筑生 ,盛振 東,. 低噪聲 調速型電機振動給料機工作機理[J]. 礦山機械,1984,(2). [2]魏延明 ,. 介紹一種 VF 型電機振動給料機[J]. 金屬礦山,1985,(9). [3]張洪濤 . 慣性振動給 料機交流變頻調速方案的選擇與計算[J]. 礦山機械,2000,(6). [4]趙繼 云,王振 興,戚厚寶,. 連續(xù)式給料機特性分析與比較研究[J]. 礦山機械,2009,(21). [5] 濮良 貴 ,紀名剛.機械設計.高等教育出版社,2006.[6] 胡仁喜，康士廷. Solidworks2008 中文版標準實例教程.機械工業(yè)出版社，2009.[7] 潘沛林，陳秀.機械設計課程設計圖冊.高等教育出版社，1989.任務下達人（簽字）年 月 日任務接受人意見任務接受人簽名 年 月 日注：1、此任務書由指導教師填寫，任務下達人為指導教師。2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。3、此任務書一式三份，一份留學院存檔，一份學生本人留存，一份指導教師留存。 12 屆畢業(yè)設計震動給料機的設計說明書學生姓名 肖盛 學 號 8011208222 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 12-2 指導教師 張有強 起止時間 2012.06 塔里木大學教務處監(jiān)制塔里木大學畢業(yè)論文（設計）開題報告課題名稱 自同步振動給料機的設計 學生姓名 肖盛 學 號 8011208222 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 12-2 班 指導教師 張有強 起止時間 機械電氣化工程學院教務辦制填 表 說 明一、學生撰寫《開題報告》應包含的內容：1、本課題來源及研究的目的和意義；2、本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析；3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析；4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路；5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；6、完成本課題的工作方案及進度計劃；7、主要參考文獻（不少于 7 篇）。二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在 3000 字以上，由學生在本報告冊內填寫，頁面不夠可自行添加 A4 紙張。四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。自同步振動給料機的設計開題報告肖盛一、 本課題來源及研究的目的和意義振動給料機是一種廣泛應用的給料設備,先后經歷了電磁振動、電機振動、機械振動的發(fā)展過程。廣泛應用在冶金、煤炭、電力、化工、建材、輕工和糧食等行業(yè)中,與其他設備配套,實現(xiàn)給料、喂料、配料、定量包裝和流程自動化作業(yè)。在冶金礦山,主要用在溜井放礦、轉載裝車、選礦破碎給料作業(yè);在煤礦,主要用在井下轉載,箕斗下轉載,原煤倉下配煤、精煤倉下裝車和洗選機均勻給料等作業(yè);包裝行業(yè),主要用于定量包裝秤給料機構和定量包裝系統(tǒng);在水泥生產中,用于混凝土攪拌站水泥的給料;在化工行業(yè),主要用于為化肥生產定量給料。振動給料機的發(fā)展沿革 20 世紀 50 年代初,由連桿及偏心軸傳動的 K 型機械式往復給料機廣泛運用在礦井生產中,特別是煤礦井下。該機型結構簡單,動力消耗較大,設備笨重,處理量小且成間接成堆式不均勻給料。但該機型維修量小、耐用,布置所需高度低,且對物料的粒度組成、外在水分等物理性質要求不嚴。隨著礦井機械化程度的提高,這種振動給料機已無法滿足生產的需要。進入現(xiàn)代，尤其是金融危機過后，世界采礦采石設備制造行業(yè)迎來了新一輪的發(fā)展，中國市場的發(fā)展，在很大程度上帶動了世界采礦采石設備行業(yè)的復蘇。后危機時代，隨著礦產資源需求市場的回暖，帶動采礦采石設備的需求也繼續(xù)增長。礦采石設備的科技發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在大型化、智能化、數(shù)控化；更加注重工程設計技術與設備設計技術緊密結合；更加重視產品的節(jié)能效果和礦物資源的有效利用；更加注重設備對環(huán)境的影響和勞動衛(wèi)生與安全問題；對產品的使用可靠性和壽命要求越來越高、越嚴格。雖然自同步振動給料機，在這些方面恰好有著足夠的優(yōu)勢，如具有運動穩(wěn)定性好，耗能少，噪音低等優(yōu)點。但仍存在著很多需要改進的地方，以滿足市場多樣化的要求。因而，關于振動給料機的優(yōu)化設計需求，越來越凸顯，新型的自同步振動給料機的市場前景很大.二、 本課題所涉及的問題在國內外研究現(xiàn)狀及分析在國外，振動同步的研究不論是理論上，還是在實際應用上都已經達到了相當高的水平，同步振動及其控制在很多領域已經得到了廣泛應用。近年來，隨著我國經濟和科學技術的高速發(fā)展，人們對采礦和加工制造業(yè)中的解放勞動力，提高生產效率，安全生產，節(jié)約資源，降低噪音等方面有了更高的要求。因而對于振動給料機自動控制和低噪音工作的研究提進日程。我國在引進國外先進理論和技術的的同時，獨立自主地進行了這方面的研究，在振動同步應用和控制領域已有了取得了很大的進展，并在此基礎之上進行了自同步振動給料機的研究，目前已取得了不錯的成果，并有自同步振動給料機的成品投入市場，但總的來說，還不夠完善，應用領域還不夠廣泛，靈活性不強，不能滿足市場多樣化的需求，因而需要對自同步振動給料機進行改進和創(chuàng)新以滿足市場要求。對本課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析1．工作原理自同步給料機采用了彈簧隔振 ,強迫振動系統(tǒng)，參振部分由四組支承裝置彈性支承 ,采用自同步原理 ,選用一對參數(shù)接近的普通電機通過一對撓性聯(lián)軸器與安裝在給料機底部的一對偏心軸聯(lián)接 ,兩偏心質量分別為 m1 和 m2,做同步異向運轉 ,在各瞬時位置 ,兩組偏心質量產生的離心力沿振動方向的分力總是相互疊加 ,而在其法向分力總是相互抵消 ,從而形成單一的沿振動方向的激振力 ,使給料機體作往復直線運動 ,物料在給料機槽體內作連續(xù)斜上拋運動 ,從而達到振動輸送物料的目的。2．結構特點(1)選用一對普通電機應用自同步理論產生激振力 ,電機與偏心質量之間采取撓性連接 ,電機不直接參振 ,大大提高了給料機的可靠性和使用壽命。(2)選用較大的振幅和較高的轉速 ,相對較小的參振質量及轉動慣量 ,以保證穩(wěn)定的同步運行及較小的相位差角 ,從而使振動方向角前后一致 ,給料均勻 ,對于水份大和粘性大的物料可提供較高的輸送速度和給料量。(3)簡化了激振器結構 ,提高了可靠性 ,并降低了生產成本。激振器是給料機提供激振力的關鍵部件 本給料機激振器在吸收國內外先進振動器的成熟技術并結合本機特點 ,取消了強迫同步的傳動齒輪 ,選用高精度標準游隙滾柱軸承 ,與以往的給料機振動器球軸承相比 ,增大了接觸面積 ,確保軸承滾柱均勻的承受負荷 ,大大提高了軸承的承載能力 ,采取這些措施對提高給料機可靠性和使用壽命 ,降低噪聲和加工成本起到了關鍵性作用 ,并可采用油脂潤滑就能滿足軸承的潤滑要求 ,進一步簡化了振動器結構 ,減少了生產、 維護費用。(4)給料機鋼制槽體上 ,加鋪了高分子塑料復合材料 ,提高了槽體的耐磨性和抗腐蝕性 ,減少了因槽體所產生的振動噪聲 ,槽體采取一次彎折成形和噴丸處理 ,消除其加工形成的應力 ,提高了槽體的整體剛度和強度。(5)減振裝置的作用是保證給料機工作的正常和穩(wěn)定 ,同時 ,減少傳給基礎的動負荷 ,為達到上述目的 ,我們反復計算與實驗后 ,采用橡膠、金屬復合彈簧結構 ,同時還設置了阻尼消振裝置 ,以保證給料機工作平穩(wěn)和停、啟車時平穩(wěn)通過共振區(qū)。(6)運用了現(xiàn)代模態(tài)分析和動應力測試技術 ,在制造廠對本機樣機進行了動態(tài)性能研究和降噪效果分析 ,并進行了設計修改 ,加工工藝改進 ,進一步提高了整機的可靠性與先進性。鑒于以上工作原理和結構的優(yōu)勢，自同步振動給料機的設計是完全可行，并且可以根據(jù)具體工作情況靈活更換振動盤以滿足任務的更新要求。三、 本課題需要重點研究的關鍵問題及解決的思路1. 解決的關鍵問題（1）同步問題（2）振動盤的設計2．解決的思路（1）同步問題為了使自同步振動給料機獲得較佳的自同步能力,在設計和使用中要確保 以下幾點：（1）保證系統(tǒng)在遠超共振區(qū)情況下工作，并且各方向阻尼應盡量小。（2）電機的機械特性以軟特性為佳，兩電機特性應盡可能一致,最好是同一型號、同一的批產品，運轉軸摩擦阻力應盡量小兩電機的外阻力矩差值也要盡量小。（3）因為自同步能力和慣性激振器參數(shù)的平方成正比，所以采用大偏距和轉數(shù)是有利的。 （2）振動盤的設計振動盤的設計使整個設計的中心環(huán)節(jié)，它對應著振動給料機的實際應用，針對具體的應用情況設計合適的振動盤，在保證功能的基礎上，力求簡單實用，結構精巧美觀！四、 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法目前關于自同步振動給料機的研究很廣泛，理論上已經比較成熟，但應用與實際的理論成果相對較少，所能借鑒和參考的設計資料不是很充分。因此，在設計的過程中必須獨立的完成很多的相關資料的查找工作和相關的設計工作，在此過程中，我會向同學咨詢設計意見，參考網(wǎng)絡和書籍相關設計成果，融合自己的設計構思，并向指導老師尋求專業(yè)意見，在指導老師的的指引下，嚴格按照要求保質保量地完成指定任務，我相信，在指導老師的幫助下，通過自身的努力，我一定能很好地完成設計任務。五、 完成本課題的工作方案及進度計劃第 1-2 周：查閱相關文獻，撰寫開題報告。第 3-5 周：確定總體方案，明確設計內容。第 6-8 周：根據(jù)設計要求查閱相關手冊，對各部分機構進行設計。第 9-10 周：繪制零件圖、裝配圖。第 10-11 周：完成對產品的校核工作及設計說明書。第 12-13 周：整理資料，做好答辯準備。六、 主要參考文獻[1]丁志華,. 自同步振動給料機動力學分析[J]. 上海建材學院學報,1988,(1). [2]劉宗時,李明輝,唐海洪. GZM 型新型自同步振動給料機的研制與應用[J]. 煤礦設計,1999,(10). [3]晁禮鋒,. 一種振動給料機的設計計算[J]. 鋼鐵技術,2001,(6). [4]彭世德. 雙電機振動給料機的振動分析及動力學參數(shù)計算[J]. 機械設計與制造,1994,(5). [5]李宗斌,劉滿銀,. 雙電機自同步振動給料機的研究[J]. 陜西科技大學學報,1993,(1). [6]李宗斌,劉滿銀,. 雙電機自同步振動給料機的自同步理論[J]. 陜西科技大學學報,1991,(3).[7]何筑生,盛振東,. 低噪聲調速型電機振動給料機工作機理[J]. 礦山機械,1984,(2). [8]劉安源,劉石,潘忠剛. 振動給料機中固體顆粒物料運動規(guī)律的數(shù)值研究[J]. 中國科學院研究生院學報,2002,(1)學生簽名 肖盛 2011 年 11 月 20 日指導教師審閱意見指導教師簽名 年 月 日振動給料機的設計前 言震動給料機廣泛運用于廣泛用于礦山、冶金、煤炭、建材、輕工、機械、糧食等行業(yè)中，用于把粉狀、顆粒狀等物料從貯料倉或其他貯料設備中均勻或定量的給到受料設備中。例如破碎機、分選設備、篩分設備、運輸機械等輸送散狀物料機械設備。震動給料機還可用于自動配稱、定量安裝、自動控制的流程中，實現(xiàn)流水作業(yè)和自動化，目前市場出售的震動給料機種類雖然繁多，但是要滿足不同層次和運作條件需求的產品就需要有更優(yōu)化，更適合實際情況的產品。目 錄前 言 .............................................................................................................................................................11 緒論 ............................................................................................................................................................11.1 課題提出背景 ..................................................................................................................................11.2 突破重點 ..........................................................................................................................................12ZG 系列電機振動給料機的特征概括 ..............................................................................................12.1 用途 ..................................................................................................................................................12.2 特點 ..................................................................................................................................................12.3 分類 ..................................................................................................................................................12.4 主要的組成部分 ..............................................................................................................................12.5 選型說明 ..........................................................................................................................................13 工作原理和結構分析 ............................................................................................................................23.1 結構分析 ..........................................................................................................................................23.2 工作原理 ..........................................................................................................................................24 振動參數(shù)的確定 .....................................................................................................................................24.1 運動學參數(shù) ......................................................................................................................................24.2 動力學參數(shù) ......................................................................................................................................35 物料在槽體上運動情況分析 ..............................................................................................................45.1 運動分析 ..........................................................................................................................................45.3 物料平均速度 ..................................................................................................................................76 槽體尺寸參數(shù)的確定 ............................................................................................................................76.1 給料能力與給料槽體尺寸的確定 .......................................................................................................77 懸掛設計 ..................................................................................................................................................97.1 彈性元件的類型和用途 ..................................................................................................................97.2 設計計算振動給料機的彈簧 ........................................................................................................108 振動電機的選取及其確定 ................................................................................................................128.1 激振力和功率 ................................................................................................................................128.2 傳動基礎的動載荷 ........................................................................................................................13致 謝 ...........................................................................................................................................................14參考文獻 ....................................................................................................................................................15附錄 .............................................................................................................................................................16塔里木大學畢業(yè)設計11 緒論1.1 課題提出背景目前震動給料機的運用越來越廣泛，所涉及的行業(yè)和層面也越來越深入，針對于這種情況，特別提出了這次真對于家用小型震動給料機用于農用肥或者糧食，飼料等的均勻配料，實現(xiàn)小成本的輕型機械簡潔快速配送，從而相當程度地減少家庭勞動者的工作量和勞動強度。1.2 突破重點本次課題設計重點要解決的問題是振動方式的選擇，震動的方式有很多種，例如純機械振動，電磁振動，電機振動，電氣震動等等，針對本次課題所針對市場消費主體和使用情況，以及經濟性等因素，本次震動部件選擇的是電機振動。對于電機的選擇也是本次設計的重點和難點，其中對電機系數(shù)選擇所需要進行的選擇數(shù)據(jù)計算要求理論上計算正確，還要考慮實際工作情況個方面因素所帶來的綜合影響，最后選擇出符合要求的電機類型和型。經設計計算，本次設計選用的是ZG 系列電機。2ZG 系列電機振動給料機的特征概括2.1 用途ZG 系列電機振動給料機廣泛用于礦山、冶金、煤炭、火電、耐火、玻璃、建材、輕工、機械、糧食等行業(yè)中，用于把粉狀、顆粒狀及粉體物料從貯料倉或其他貯料設備中均勻或定量的給到受料設備中。例如向破碎機、分選設備、篩分設備、運輸機械等輸送散狀物料。并可用于自動配稱、定量安裝、自動控制的流程中，實現(xiàn)流水作業(yè)自動化。2.2 特點ZG 系列電機振動給料機是一種新型給料設備，其它給料設備相比具有以下特點：（1）體積小、重量輕、結構簡單、安裝方便、維修少，費用低；（2）利用特制振動電機自同步原理，工作穩(wěn)定、啟動迅速，停車平穩(wěn)；（3）物料按拋物線軌跡連續(xù)向前跳躍運動。因此給料槽磨損較小；（4）因為可以瞬時的改變和啟閉料流，所以給料量有較高的精度；（5）本系列電機振動給料機不適合于有防爆要求的場合。2.3 分類按照不同的分類方法，可以將振動給料機分成許多類型。按照物料輸送方向的不同，可分為水平型振動給料機和垂直型振動給料機兩大類。按照其驅動方式不同，可分為電磁、氣力、液壓和機械振動給料機；機械振動給料機使用較多，又可分為慣性振動給料機和偏心連桿振動給料機。2.4 主要的組成部分（1）激振器----振動給料機的振源，它產生激振力的大小直接影響著承載體的振幅。（2）承載體----在振動過程中，將能量傳給物料，又是參振質體，其質量是振動系統(tǒng)中的重要參數(shù)，承載體還必須具有足夠的剛度和強度。（3）減振支承--既是整機的支承裝置，又作減振用。2.5 選型說明（1）使用條件 海拔不超過 1000m；環(huán)境溫度不超過 ，在環(huán)境溫度為 15～25 度時，周圍介質的相對C??40濕度不大于 85%。（2）生產效率振動給料機的生產效率常以松散密度 的河沙為標準物料，當所運物料的松散密度和3%6.1mt粒度大于河沙時，其生產效率與松散密度成正比來計算，當所運物料的松散密度和粒度小于河沙時，其生產效率與松散密度成正比來計算成績的 0.8～0.9 倍，當所運物料為顆?；蚍勰顣r，其生產效率與松散密度成正比來計算成績的 0.5～0.7 倍。（3）物料的最大進料粒度一般情況下，為防止造成堵塞，物料的最大線形尺寸為槽寬的 1/3 ～1/4 尤其對封閉的槽體更要注意。（4）起跳頻度所謂頻繁起動，一般指每兩次起動時間間隔小于 2min，如果小于 2min，應選擇 1 號或 2 號的振動電機。塔里木大學畢業(yè)設計23 工作原理和結構分析3.1 結構分析ZG 系列電機振動給料機結構組成如下： 1423圖 3-1 振動給料機的組成部分1 給料槽 2 傳振體 3 振動電機 4 減震裝置3.2 工作原理ZG 系列電機振動給料機給料過程是利用特制的振動電機驅動給料槽沿傾方作用周期直線往復振動來實現(xiàn)的，當給料槽振動的加速度垂直分量大于重力加速度時，槽中的物料將被拋起，并按照拋物線的軌跡向前跳躍運動 [1]。拋起或下落在 1/50 秒內完成。由于振動電機的連續(xù)激振動，給料槽連續(xù)振動，槽中的物料則連續(xù)向前跳躍，以達到給料的目的。其給料過程如下圖所示：槽體雙振幅料槽靜止點料槽位移上限物料平位移料槽位移下限振動方向振動電機圖 3-2 給料過程4 振動參數(shù)的確定說明：在重有色金屬冶煉過程中，所產生的高溫物料采用振動輸送、篩分和給料，是行之有效的方法之一。它具有工作可靠，結構簡單，能耗低等一系列優(yōu)點。通常在工程設計中，除采用單質體振動設備外，還有采用雙質體的呈拋擲狀態(tài)的振動設備。振動參數(shù)有運動學參數(shù)和動力學參數(shù) [2]。4.1 運動學參數(shù)運動學參數(shù)有激振頻率、振幅、振動方向角、機械指數(shù)、拋擲系數(shù)和運動速度等。（1）振幅 AA 的取值范圍因激振機構不同而異，通常對于慣性驅動機構（偏心塊激振器）宜采用中頻中幅，即 A=0.5-6mm，我們在這里取 5mm。（2）機械指數(shù)塔里木大學畢業(yè)設計3機械指數(shù)亦稱動力強度指數(shù)，它是承載槽體運動的最大加速度 與重力加速度 的比值，maxXg即 gAfK024??式中 ，為使設備運行可靠及延長其使用壽命，對于常用慣性振動設備取 K=3～5，較w為適當。由于機械指數(shù)受材料強度與起決定性作用的慣性力大小限制，所以本次設計選取機械指數(shù) K=4。輸送物料的運動情況主要取決于垂直加速度的大小，槽體最大垂直加速度與重力加速度的比值稱為拋料指數(shù) D。(4-1) gfD??sin42?拋料指數(shù)與機器指數(shù)有如下關系：(4-2)iK周期性跳躍過程的拋料指數(shù) D 在 1.0～3.3 之間。（3）激振頻率當機械指數(shù) K 和振幅 A 值確定以后由 求出激振頻率。推薦取值范圍為：5.024???????Agkf?相當于 600~1500 次/min.有 K=4,A=5mm 得到Hzf25~10?(4-3)NKf 1sinsin4????（4）振動方向角振動方向角大小取決于設備用途和物料性質。為提高輸送速度，最佳振動方向角與機械指數(shù)相對應：當 K=3 時， 263????當 K=4 時， 0對于慣性驅動機構或振動頻率大于 1000 次/min，取 δ=20～30。本次設計 δ 取 45°。由，K=4 可得 D=2.83D=Ksin（5）拋擲指數(shù) D它是承載槽體最大加速度垂直分量與重力加速度 g 之比即：(4-4)???cos/sin2A?式中 是振動設備的傾角。?為使輸送物料呈微拋物狀態(tài)滑行，一般取 11 時，物料相對槽體的運動狀態(tài)以拋擲運動狀態(tài)為主，這樣可以降低物料運動的阻力和減少物料對槽體的磨損，但拋擲運動過于激烈又易使物料破碎或使輸送狀態(tài)不穩(wěn)。一般取 1
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