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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士論文
1 緒論
1.1前言
振動(dòng)篩是工礦企業(yè)普遍應(yīng)用的篩分機(jī)械，用作物料的篩分、分級(jí)、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(jì)效益。而振動(dòng)篩以它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理能力大、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)在所有篩分設(shè)備中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其占有量約為95％。最近幾年，各國(guó)對(duì)振動(dòng)篩分技術(shù)的研究很重視，如強(qiáng)化振動(dòng)參數(shù)，設(shè)備大型化，篩機(jī)零部件的三化，自同步技術(shù)的推廣應(yīng)用，新篩機(jī)的出現(xiàn)等都是圍繞著振動(dòng)篩發(fā)展起來的。下面就振動(dòng)篩發(fā)展概況、品種規(guī)格、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度作一下闡述。
1.2背景
1.2.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1. 國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外從16 世紀(jì)開始篩分機(jī)械的研究與生產(chǎn)，在18 世紀(jì)歐洲工業(yè)革命時(shí)期，篩分機(jī)械得到迅速發(fā)展，到本世紀(jì)，篩分機(jī)械發(fā)展到一個(gè)較高水平。德國(guó)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(guó)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(tái)高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。日本東海株式會(huì)社和RXR 公司等合作研制了垂直料流篩，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和旋回運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來，對(duì)細(xì)料一次分級(jí)特別有效。英國(guó)為解決從濕原煤中篩出細(xì)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(dòng)篩優(yōu)點(diǎn)的自同步直線振動(dòng)篩。
2. 國(guó)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(guó)篩分機(jī)械的發(fā)展是本世紀(jì)近50 年的事情，大體上
可分為三個(gè)階段。
(1) 仿制階段：這期間，仿制了前蘇聯(lián)的ГУП 系列圓振動(dòng)篩、BKT-11、BKT-OMZ 型搖動(dòng)篩；波蘭的WK-15 圓
振動(dòng)篩、CJM-21 型搖動(dòng)篩和WP1、WP2型吊式直線振動(dòng)篩。這些篩分機(jī)仿制成功，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(dòng)篩及系列，15m2、30m2 共振篩及系列，煤用單軸、雙軸振動(dòng)篩系列，YK和ZKB 自同步直線振動(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、壽命較短的問題，但是它們的研制成功基本上滿足了國(guó)內(nèi)需要，標(biāo)志著我國(guó)篩分機(jī)走上了獨(dú)立發(fā)展的道路。
(3) 提高階段：進(jìn)入改革開放的80 年代，我國(guó)篩分機(jī)也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。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(dòng)篩、琴弦振動(dòng)篩、旋流振動(dòng)篩、立式圓筒篩的研制也取得成功。
1.2.2種類和特點(diǎn)
振動(dòng)篩分機(jī)械是利用振動(dòng)的多孔工作面，將顆粒大小不同的混合物料按粒度進(jìn)行分級(jí)，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(jī)應(yīng)均勻地供料。振動(dòng)篩種類繁多，一般有以下幾類。
1. 慣性振動(dòng)篩
慣性振動(dòng)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(dòng)，從而篩面上物料層松散使細(xì)粒級(jí)通過篩孔排出。美國(guó)和日本等國(guó)一般根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡將其分為圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩和直線振動(dòng)篩。近年來由于慣性振動(dòng)篩性能較好、結(jié)構(gòu)和維護(hù)工作都較簡(jiǎn)單，在選煤、選礦廠得到推廣應(yīng)用，受到各國(guó)重視，尤其是直線振動(dòng)篩發(fā)展很快。
（1）圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩
圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩是利用不平衡重激振器使篩箱振動(dòng)的篩子，其運(yùn)動(dòng)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(dòng)軌跡，使篩面上的物料不斷地翻轉(zhuǎn)和松散，因而圓振動(dòng)篩具有以下
特點(diǎn)：細(xì)粒級(jí)有機(jī)會(huì)向料層下部移動(dòng)，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(yùn)動(dòng)速度，提高篩子的處理量；對(duì)于難篩物料可以使主軸反翻，從而使振動(dòng)方向同物料運(yùn)動(dòng)方向相反，物料沿篩面運(yùn)動(dòng)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(guó)外又將圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩分為單軸慣性振動(dòng)篩和自定中心振動(dòng)篩兩種。單軸慣性振動(dòng)篩特點(diǎn)是激振器的軸和皮帶輪參與振動(dòng)；優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造；缺點(diǎn)是由于皮帶輪與篩箱一起振動(dòng)，無論電動(dòng)機(jī)在任何角安裝都不能避免皮帶傳動(dòng)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(dòng)篩屬于單軸慣性振動(dòng)篩。自定中心振動(dòng)篩優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)三角皮帶輪不與篩箱一起振動(dòng)，故傳動(dòng)皮帶壽
命較長(zhǎng)，工作較穩(wěn)定。自定中心振動(dòng)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(dòng)時(shí)，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(shí)，皮帶輪回轉(zhuǎn)中心線固定不動(dòng)，所以傳動(dòng)三角皮帶就不會(huì)時(shí)緊時(shí)松，具有頻率較穩(wěn)定、皮帶壽命較長(zhǎng)等特點(diǎn)。美國(guó)Ripl-Flo 型振動(dòng)篩是典型的皮帶輪偏心式振動(dòng)篩。
(2) 直線振動(dòng)篩
直線振動(dòng)篩是靠?jī)筛鶐Р黄胶庵氐妮S作同步異向旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生振動(dòng)的篩子。其篩面呈水平或傾斜安裝，運(yùn)動(dòng)軌跡一般為直線，故稱之為直線振動(dòng)篩或水平振動(dòng)篩。它具有下列特點(diǎn)：動(dòng)力平衡與物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)情況較好；物料在篩面上的移動(dòng)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(jiān)固耐用，篩面有兩層、三層和四層之分；由于篩箱運(yùn)動(dòng)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(jí)。國(guó)外直線振動(dòng)篩采用箱式激振器者較多，如美國(guó)Low-Head 型、西德USL 型、日本古河A 型、日本永田雙偏心軸式、法國(guó)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(guó)SS 型和SG 型、日本川崎D型及橫山橢圓振動(dòng)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(dòng)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(diǎn)：在共振頻率附近，使用較小的激振力來驅(qū)動(dòng)較大面積的篩箱；可以節(jié)省傳動(dòng)系統(tǒng)的功率消耗，并減少軸承等機(jī)件的受力；利用了非線性振動(dòng)系統(tǒng)，篩子的瞬時(shí)加速度大，對(duì)分級(jí)、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(dòng)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(dòng)大，要求有高質(zhì)量的橡膠彈簧元件，仍處在試驗(yàn)研究階段。
3. 其它類型的振動(dòng)篩
（1）等厚篩
我國(guó)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(jí)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(jī)
概率篩分機(jī)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(jī)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(diǎn)研制的。該篩能有效地對(duì)潮濕煤炭進(jìn)行6 毫米干式分級(jí)，篩選產(chǎn)品能滿足空氣重介流態(tài)床分選機(jī)對(duì)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(dòng)細(xì)篩
GPS-900-3 型高頻細(xì)篩是在吸收美國(guó)Derrick 高頻細(xì)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(zhǎng)布置三個(gè)給礦器) 和長(zhǎng)圓筒形振動(dòng)器( 電機(jī)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(jí)設(shè)備推廣應(yīng)用，分級(jí)總效率達(dá)60% ～ 70%。
（4）電磁振動(dòng)旋流篩
電磁振動(dòng)旋流篩是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的高效脫水脫泥設(shè)備。該篩無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，無需潤(rùn)滑，不需動(dòng)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(jí)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(hào)。
1.2.3發(fā)展方向
振動(dòng)篩分機(jī)在工程中廣泛應(yīng)用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起著重要作用。從目前國(guó)外的研究方向來看，一方面致力于當(dāng)前篩分機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析和結(jié)構(gòu)調(diào)整；另一方面瞄準(zhǔn)新穎的設(shè)計(jì)目標(biāo)、探求合理的結(jié)構(gòu)形式，以便進(jìn)一步推動(dòng)振動(dòng)篩分機(jī)的應(yīng)用。
1. 國(guó)外技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)外篩分設(shè)備仍以發(fā)展振動(dòng)篩為主，振動(dòng)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(xì)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(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
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(jí)下限和增加煤炭品種，著重解決粒度細(xì)、水分高和黏度大的難篩物料的分級(jí)技術(shù)；為滿足大露天礦選用，研制重型分級(jí)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(shì)，應(yīng)大力發(fā)展塊偏心圓振動(dòng)篩和直線振動(dòng)篩。
2振動(dòng)篩篩面物料運(yùn)動(dòng)理論
2.1篩上物料的運(yùn)動(dòng)分析
由文獻(xiàn)[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(dòng)篩上物料運(yùn)動(dòng)
振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)（振幅、振次、篩面傾角和振動(dòng)方向角）通常根據(jù)所選擇的物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)選取。篩上物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)直接影響振動(dòng)篩的篩分效率和生產(chǎn)率，所以為合理地選擇篩子的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，必須分析篩上的物料的運(yùn)動(dòng)特性。
圓振動(dòng)篩的篩面做圓運(yùn)動(dòng)或近似于圓運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)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(shí)間。
求上式中的x和y 對(duì)時(shí)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(yùn)動(dòng)特征，來研究篩子上物料的運(yùn)動(dòng)學(xué)。物料在篩面上可能出現(xiàn)三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：正向滑動(dòng)、反向滑動(dòng)和跳動(dòng)。
2.2正向滑動(dòng)
當(dāng)物料顆粒與篩面一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(dòng)力平衡條件：
對(duì)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(duì)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(duì)物料顆粒的極限摩擦力為：
（2-9）
式中為顆粒對(duì)篩面的靜摩擦系數(shù)。
顆粒沿著篩面開始正向滑動(dòng)時(shí)臨界條件：
（2-10）
將，用已知式子（2-9）與（2-5）替代，且（為滑動(dòng)摩擦角），
簡(jiǎn)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(dòng)系數(shù)。由上式得知，正向滑動(dòng)系數(shù)。
當(dāng)?shù)臅r(shí)候，可以求得使物料顆粒沿著篩面產(chǎn)生正向滑動(dòng)時(shí)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(dòng)，必須取篩子轉(zhuǎn)數(shù)。
2.3反向滑動(dòng)
臨界條件為：
（2-14）
將，用（2-9）與（2-5）替代，并簡(jiǎn)化后：
（2-15）
式中：——反向滑始角
——反向滑動(dòng)系數(shù)
則可以得到：
（2-16）
由上式可以知道，反向滑動(dòng)條件。
當(dāng)時(shí)，可以求得使物料沿著篩面反向滑動(dòng)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(dòng)，必須使篩子轉(zhuǎn)數(shù)。
2.4跳動(dòng)條件的確定
顆粒產(chǎn)生跳動(dòng)的條件是顆粒對(duì)篩面法向壓力。
即，或者是。
由此可以得到：
（2-18）
式中：——物料跳動(dòng)系數(shù)
——跳動(dòng)起始角
——振動(dòng)強(qiáng)度，
—— 拋射強(qiáng)度，它表明物料在篩面上跳動(dòng)的劇烈程度。
上式可以寫成：
（2-19）
當(dāng)時(shí)或者，則顆粒出現(xiàn)跳動(dòng)。
當(dāng)或時(shí)，則可求得物料開始跳動(dòng)時(shí)的最小轉(zhuǎn)數(shù)為：
（2-20）
為了使物料產(chǎn)生跳動(dòng)，必須取篩子的轉(zhuǎn)數(shù)。
由于目前使用的振動(dòng)篩采用跳動(dòng)狀態(tài)，因此要討論跳動(dòng)終止角，跳動(dòng)角及運(yùn)動(dòng)速度。
2.5物料顆粒跳動(dòng)平均運(yùn)動(dòng)速度
物料顆粒從振動(dòng)相角起跳，到振動(dòng)相角跳動(dòng)終止時(shí)，沿方向的位移為：
= （2-21）
式中為物料顆粒起跳時(shí)沿方向的運(yùn)動(dòng)速度：
（2-22）
由此，則：
（2-23）
同一時(shí)間內(nèi),篩面位移為：
（2-24）
物料顆粒在每個(gè)循環(huán)中,對(duì)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(shí),即，則上式中方括號(hào)內(nèi)的數(shù)值接近于零。
故得到：
（2-26）
物料跳動(dòng)平均速度：
（2-27）
當(dāng)時(shí),則,,,
因此, 式（2-27）可以化簡(jiǎn)為：
（2-28）
或者化簡(jiǎn)為：
（2-29）
由式（2-29）和式（2-18）,可以將式（2-27）化簡(jiǎn)為:
（2-30）
按照上式計(jì)算得的結(jié)果與實(shí)際相比,計(jì)算值較大,因?yàn)槲纯紤]物料特點(diǎn),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(dòng)篩的工作原理及結(jié)構(gòu)組成
3.1圓振動(dòng)篩的工作原理
具有圓形軌跡的慣性振動(dòng)篩為圓振動(dòng)篩，簡(jiǎn)稱圓振篩。這種慣性振動(dòng)篩又稱單軸振動(dòng)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(dòng)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(dòng)的篩箱產(chǎn)生近似圓形軌跡的振動(dòng)
YA型圓振動(dòng)篩和一般圓振動(dòng)篩很類似，篩箱的結(jié)構(gòu)一般采用環(huán)槽鉚釘連接。振動(dòng)器為軸偏心式振動(dòng)器，用稀油潤(rùn)滑，采用大游隙軸承。振動(dòng)器的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)通過一堆帶輪，由V帶把運(yùn)動(dòng)傳遞給振動(dòng)器。
3.2振動(dòng)篩基本結(jié)構(gòu)
本次設(shè)計(jì)2YA1548型圓振動(dòng)篩是由激振器、篩箱、隔振裝置、傳動(dòng)裝置等部分組成。YA系列圓振動(dòng)篩型號(hào)說明:
□?Y A? H □ □?
┬ ┬ ┬ ┬ ┬?┬?
│ │ │ │?│ │
│ │ │ │ │ └──────── 篩面長(zhǎng)度dm
│ │ │ │?│?
│ │ │ │ └────────── 篩面寬度dm
│ │ │ │
│ │ │ └─────────── 重型（輕型不寫）
│ │ │
│ │ └───────────── 軸偏心振動(dòng)器
│ │
│ └──────────────- 圓振動(dòng)
│?
└──────────────── 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(dòng)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(jì)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(hào)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(qiáng)度螺栓聯(lián)接三種、
3.2.2激振器
圓振動(dòng)篩采用單軸振動(dòng)器，由純振動(dòng)式振動(dòng)器、軸偏心式振動(dòng)器和皮帶輪偏心式自定中心振動(dòng)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(dòng)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(dòng)裝置
振動(dòng)篩通常采用三角皮帶傳動(dòng)裝置，它機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以任意選擇振動(dòng)器的轉(zhuǎn)數(shù)。
4.振動(dòng)篩動(dòng)力學(xué)基本理論
由文獻(xiàn)[1]可知：
慣性振動(dòng)篩的振動(dòng)系統(tǒng)是由振動(dòng)質(zhì)量（篩箱和振動(dòng)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(duì)慣性振動(dòng)篩的的振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，以便找出振動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)力學(xué)模型圖
圖4.1表示圓振動(dòng)篩的振動(dòng)系統(tǒng)。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假定振動(dòng)器轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心和機(jī)體(篩箱)的重心重合．激振力和彈性力通過機(jī)體重心。此時(shí)，篩子只作平面平移運(yùn)動(dòng)。今取機(jī)體靜止平衡時(shí)(即機(jī)體的重量為彈簧的彈性反作用力所平衡時(shí)的位置)的重心所在點(diǎn)o作為固定坐標(biāo)系統(tǒng)(xoy)的原點(diǎn)，而以振動(dòng)器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心作為動(dòng)坐標(biāo)系統(tǒng)()的原點(diǎn)。
偏心重塊質(zhì)量m的重心不僅隨機(jī)體一起作平移運(yùn)動(dòng)(牽連運(yùn)動(dòng))，而且還繞振動(dòng)器的回轉(zhuǎn)中心線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(相對(duì)運(yùn)動(dòng))，則其重心的絕對(duì)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(shí)間。
偏心質(zhì)量m運(yùn)動(dòng)時(shí)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(duì)運(yùn)動(dòng)離心力或稱激振力。
在圓振動(dòng)篩的振動(dòng)系統(tǒng)中，作用在機(jī)體質(zhì)量M上的力除了和外，還有機(jī)體慣性力(其方向與機(jī)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(yuǎn)是和機(jī)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(jī)體運(yùn)動(dòng)速度方向相反)。
在單軸振動(dòng)系統(tǒng)中，作用在機(jī)體質(zhì)量上的力除了和之外，還有機(jī)體的慣性力和（其方向與機(jī)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(jī)體的運(yùn)動(dòng)方向相反）。
當(dāng)振動(dòng)器在作等速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，將作用在機(jī)體上的各力，按照理論力學(xué)中的動(dòng)靜法建立的運(yùn)動(dòng)微分方程式為：
（4-3）
式中：——機(jī)體的計(jì)算質(zhì)量
（4-4）
式中：——。
——。
——，。
根據(jù)單軸振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)微分方程式的全解可知，機(jī)體在x和y軸方向的運(yùn)動(dòng)是自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)相加而成的，事實(shí)上，由于有阻尼力存在的緣故，自由振動(dòng)在機(jī)器工作開始后就會(huì)逐漸消失，因此，機(jī)體的運(yùn)動(dòng)就只剩下強(qiáng)迫振動(dòng)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(dòng)篩的幾種工作狀態(tài)：
1.低共振狀態(tài)
：即若取 ，則機(jī)體的振幅。在這種情況下，可以避免篩子的起動(dòng)和停車時(shí)通過共振區(qū)，從而能提高彈簧的工作耐久性，同時(shí)能件小軸承的壓力，延長(zhǎng)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(huì)在地基及機(jī)架上出現(xiàn)很大的動(dòng)力，以致引起建筑物的震振動(dòng)。所以，必須設(shè)法消振，但目前尚無妥善和簡(jiǎn)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(gè)有限的數(shù)值。當(dāng)阻力及給料量改變時(shí)，將會(huì)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?yàn)?，所以篩子起動(dòng)與停車時(shí)要通過共振區(qū)。這種狀態(tài)的其它優(yōu)缺點(diǎn)與低振狀態(tài)相同。
（2），即為遠(yuǎn)離共振區(qū)的超共振狀態(tài)。此時(shí)，。從圖可以明顯地看出：轉(zhuǎn)速愈高，機(jī)體的振幅A就愈平穩(wěn)，即振動(dòng)篩的工作就愈穩(wěn)定。這種工作狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)是：彈簧的剛度越小，傳給地基及機(jī)架的動(dòng)力就愈小，因而不會(huì)引起建筑物的振動(dòng)。同時(shí)，因?yàn)椴恍枰芏嗟膹椈?，篩子的構(gòu)造也簡(jiǎn)單。目前設(shè)計(jì)和應(yīng)用的振動(dòng)篩，通常采用這種工作狀態(tài)。為了減少篩子對(duì)地基的動(dòng)負(fù)荷，根據(jù)振動(dòng)隔離理論，只要使強(qiáng)迫振動(dòng)頻率大于自振動(dòng)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(dòng)時(shí)，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(dòng)篩參數(shù)計(jì)算
5.1運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的確定
由文獻(xiàn)[1]選取和計(jì)算振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)學(xué)：
參數(shù)振動(dòng)機(jī)械的工作平面通常完成以下各種振動(dòng)：簡(jiǎn)諧直線振動(dòng)、非簡(jiǎn)諧直線振動(dòng)、圓周振動(dòng)和橢圓振動(dòng)等。依賴上述各種振動(dòng)，使物料沿工作面移動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)機(jī)械采用不同的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)（振幅、頻率、振動(dòng)角和傾角）時(shí)，便可使物料在工作面上出現(xiàn)下列不同形式的運(yùn)動(dòng)：相對(duì)運(yùn)動(dòng)、正向滑動(dòng)、反向滑動(dòng)和拋擲運(yùn)動(dòng)。
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(dòng)篩一般取=3～5，直線振動(dòng)篩宜取=2.5～4；難篩物料取大值，易篩物料取小值。篩孔小時(shí)取大值，篩孔大是取小值。本次設(shè)計(jì)圓振動(dòng)篩，選取。
2.振動(dòng)強(qiáng)度K
振動(dòng)強(qiáng)度K的選擇。主要受材料強(qiáng)度及其構(gòu)件剛度等的限制，目前的機(jī)械水平K值一般在3～8的范圍內(nèi)，振動(dòng)篩則多取3～6。本次設(shè)計(jì)選擇K=4。
3.篩面傾角
對(duì)于單軸振動(dòng)篩的傾角為： 作預(yù)先分級(jí)用
作最終分級(jí)用
對(duì)于圓振動(dòng)篩一般取～，振幅大時(shí)取小值，振幅小時(shí)取大值。
本次設(shè)計(jì)采用的圓振動(dòng)篩取。
4.篩箱的振幅
篩箱振幅；是設(shè)計(jì)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(jì)選取=5mm。
5.篩子的振動(dòng)頻率：按照和所確定的A值可以求解出頻率值。
（5-1）
6.振動(dòng)強(qiáng)度校核：實(shí)際振動(dòng)強(qiáng)度K按照下式計(jì)算：
（5-2）
在本設(shè)計(jì)中，所以符合振動(dòng)強(qiáng)度要求。
篩子的實(shí)際強(qiáng)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(yùn)動(dòng)速度
圓振動(dòng)篩的物料運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算：
（5-3）
式中：取修正系數(shù)≈0.1。
V =0.033m/s
5.2振動(dòng)篩工藝參數(shù)的確定
由文獻(xiàn)[2]選取設(shè)計(jì)振動(dòng)篩工藝參數(shù)：
1..振動(dòng)篩的工藝參數(shù)包括篩面的長(zhǎng)度和寬度、篩分效率。
篩面的長(zhǎng)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(shí)間處理量,q=17.36
選取篩面長(zhǎng)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(jí)別(篩下級(jí)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(jì)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(jí)別含量的百分?jǐn)?shù)；
將原科和篩上產(chǎn)物進(jìn)行精確的篩分，根據(jù)篩分結(jié)果即可算出篩下級(jí)別含量及。篩分所用篩面的篩孔尺寸和形狀，應(yīng)與測(cè)定篩分效率所用的篩子相同。
篩分機(jī)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(zhǎng)度、篩面的運(yùn)動(dòng)特性及生產(chǎn)率等因素有關(guān)。不同用途的篩分機(jī)械對(duì)篩分效率有不同的要求。
表5.1 2YA1548型圓振動(dòng)篩的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和工藝參數(shù)
名稱
數(shù)值
名稱
數(shù)值
篩面長(zhǎng)度
6m
篩面寬度
2.4m
振動(dòng)強(qiáng)度
4
拋射強(qiáng)度
4
篩面傾角
20
振動(dòng)方向角
——
篩箱振幅
5mm
篩子頻率
845rmp
處理量
17.36t/h.m
物料運(yùn)動(dòng)速度
0.033m/s
5.3動(dòng)力學(xué)參數(shù)
振動(dòng)器偏心質(zhì)量及偏心距的確定：由文獻(xiàn)[3]
工作時(shí)，彈簧剛度小，故振幅計(jì)算式中值可以略。
對(duì)于單軸振動(dòng)篩： （5-5）
式中M—振動(dòng)機(jī)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(fù)號(hào)表示重心在振動(dòng)中心的兩個(gè)不同方向上。
m===91kg
5.4電動(dòng)機(jī)的選擇
5.4.1電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算
慣性振動(dòng)篩的功率消耗主要是由振動(dòng)器為克服篩子的運(yùn)動(dòng)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(jī)的功率為：
千瓦 （5-6）
式中：—.
。
，。 這里對(duì)于滾子軸承選取。
=25.933KW
由上式可求N=25.933KW
5.4.2 選擇電機(jī)
由文獻(xiàn)[17]，選擇傳動(dòng)電機(jī)型號(hào)為，其額定功率為，n
5.4.3電機(jī)的啟動(dòng)條件的校核
慣性振動(dòng)篩起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)需克服偏心質(zhì)量的靜力矩和摩擦力矩，起動(dòng)后由于慣性作用，功率消耗較少，因而需選用高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)。因此，按公式計(jì)算的功率，必須按起動(dòng)條件校核：
(5-7)
式中: ——電機(jī)的其動(dòng)轉(zhuǎn)矩；
——電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩；
——振動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jī)起動(dòng)校核合格。
表5.2 電動(dòng)機(jī)性能
型 號(hào)
轉(zhuǎn)速
功率
6主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
6.1軸承的選擇與計(jì)算
6.1.1軸承的選擇
根據(jù)振動(dòng)篩的工作特點(diǎn)，應(yīng)選用大游隙單列向心圓柱滾子軸承。
按照基本額定動(dòng)載荷來選取軸承
(6-1)
式中：——基本額定動(dòng)載荷來
——當(dāng)量動(dòng)載荷
=910.024()=17.1KN (6-2)
——壽命系數(shù)，=2.3～2.8 本次設(shè)計(jì)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(xiàn)[17]，選GB297—84，軸承型號(hào)3G3622，內(nèi)徑110mm，外徑245mm。
6.1.2軸承的壽命計(jì)算
軸承的壽命公式為：
=() (6-4)
式中: 的單位為10r
——為指數(shù)。對(duì)于球軸承，=3；對(duì)于滾子軸承，=10/3。
計(jì)算時(shí)，用小時(shí)數(shù)表示壽命比較方便。這時(shí)可將公式(4.1)改寫。則以小時(shí)數(shù)表示的軸承壽命為： =() (6-5)
式中：
——基本額定動(dòng)載荷=125.74KN
——軸承轉(zhuǎn)數(shù)
——當(dāng)量動(dòng)負(fù)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(jì)中選用軸承的使用壽命為15249小時(shí)。
6.2皮帶的設(shè)計(jì)
6.2.1選取皮帶的型號(hào)
帶的設(shè)計(jì)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(xiàn)[16],[22-17]圖22.1—1，選B型皮帶。
6.2.2傳動(dòng)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(xiàn)[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(zhǎng)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(zhǎng)度
所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度=2+(+)+
帶入數(shù)據(jù)得=1982mm 查文獻(xiàn)[16],[22-13]表22.1—6選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度=2000mm
3.實(shí)際中心距
=+=780+=784mm (6-9)
安裝時(shí)所需最小中心距:
==784-0.0152000=754mm (6-10)
張緊或補(bǔ)償伸長(zhǎng)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(xiàn)[16],[22-25]表22.1—13f得=7.47KW
考慮傳動(dòng)比的影響，額定功率的增量由[機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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(xiàn)[16],[22-18]表22.1—10=0.96
——帶長(zhǎng)修正系數(shù)，查[機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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(zhǎng)的質(zhì)量, 查文獻(xiàn)[16],[22-19]表22.1—12查得=0.17kg/m
=500()+0.17=354.36N
帶的設(shè)計(jì)參數(shù)如表6.1所示。
表6.1 帶的設(shè)計(jì)參數(shù)
皮帶型號(hào)
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(jì)
6.3.1軸的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
軸是組成機(jī)械的一個(gè)重要零件。它支承著其他轉(zhuǎn)動(dòng)件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)它又通過軸承和機(jī)架聯(lián)接。所有軸上零件都圍繞軸心線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以，在軸的設(shè)計(jì)中，不能只考慮軸本身，還必須和軸系零、部件的整個(gè)結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。
軸設(shè)計(jì)的特點(diǎn)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(diǎn)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(jì)中，必須把軸的強(qiáng)度計(jì)算和軸系零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)交錯(cuò)進(jìn)行，邊畫圖、邊計(jì)算、邊修改。
設(shè)計(jì)軸時(shí)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(qiáng)度和剛度。對(duì)于高速軸還應(yīng)考慮振動(dòng)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(jì)時(shí)主要根據(jù)對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，以及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)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(duì)于受載較小或不太重要的軸，也可用A、A等普通碳素鋼。對(duì)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(jì)選用45優(yōu)質(zhì)碳素鋼。
6.3.3軸的強(qiáng)度驗(yàn)算
由文獻(xiàn)[14][17]對(duì)軸進(jìn)行校核：
由圖6.1并結(jié)合振動(dòng)篩的工作特點(diǎn)對(duì)軸進(jìn)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(dòng)的傳動(dòng)效率 。
P=Pr kw
n=
式中i—帶的傳動(dòng)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(xiǎn)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(qiáng)度：
校核最危險(xiǎn)截面C：W
取
=
所以
故軸的強(qiáng)度滿足要求。
6.4支承彈簧設(shè)計(jì)驗(yàn)算
1、彈簧剛度計(jì)算
由文獻(xiàn)[6]我們知道，選取彈簧剛度時(shí)，不僅要考慮使彈簧傳給基礎(chǔ)的動(dòng)負(fù)荷不使建筑物產(chǎn)生有害振動(dòng)，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(qiáng)迫振動(dòng)頻率與自振頻率的比值來控制。通常吊式振動(dòng)篩取頻率比，對(duì)于座式由此，對(duì)于單軸振動(dòng)篩彈簧剛度計(jì)算公式：
（6-13）
取，再有n=845次/分， 次/分
所以：N/m
2、計(jì)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(xiàn)[6]其中的表16-2按類載荷選取查得切變模量Mpa，由文獻(xiàn)[19]，查得。
初步選取旋繞比。
N
曲度系數(shù)
mm
根據(jù)文獻(xiàn)[6]中表16-5，選取d=20mm。
3、計(jì)算彈簧中徑
D=cd=208=160mm
按文獻(xiàn)[6]中表16-5，取系列值D=160mm。
4、計(jì)算彈簧圈數(shù)和節(jié)距
，
mm
根據(jù)文獻(xiàn)得[6]：
根據(jù)文獻(xiàn)[6]表16-5，取n=5圈，由表25-11得彈簧的總?cè)?shù)為：
圈
由文獻(xiàn)[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(xiàn)彈簧的間距：
mm
由文獻(xiàn)彈簧螺旋角：
6、彈簧驗(yàn)算
1）彈簧疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
由文獻(xiàn)[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(xiàn)[6]，式（16-13）可知：
疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)計(jì)算值及強(qiáng)度條件可按下式計(jì)算：
式中：——彈簧材料的脈動(dòng)循環(huán)剪切疲勞極限
——彈簧疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)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(qiáng)度的要求。
2）彈簧靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算
靜應(yīng)力強(qiáng)度安全系數(shù)計(jì)算值及強(qiáng)度條件為：
式中——彈簧材料的剪切屈服極限，
——靜應(yīng)力強(qiáng)度的設(shè)計(jì)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(qiáng)度。
所以此彈簧滿足要求。
7振動(dòng)篩的安裝維護(hù)及潤(rùn)滑
7.1振動(dòng)篩的安裝及調(diào)試
7.1.1安裝前的準(zhǔn)備
振動(dòng)篩在安裝前，必須進(jìn)行認(rèn)真檢查。由于制造的成品庫(kù)存堆放時(shí)間較長(zhǎng)，如軸承生銹、密封件老化或搬運(yùn)過程中損壞等，遇到這些問題時(shí)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(yùn)行前應(yīng)更換成潤(rùn)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(shí)，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(shí)際剛度值進(jìn)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(jìn)行調(diào)整。對(duì)于吊掛式的篩子，應(yīng)當(dāng)時(shí)進(jìn)行調(diào)整篩箱傾角和篩箱主軸的水平。一般先進(jìn)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(cè)量彈簧的壓縮量進(jìn)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(dòng)機(jī)及三角膠帶。安裝時(shí)，電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)應(yīng)該找平，電動(dòng)機(jī)的水平需要校正，兩膠帶輪對(duì)應(yīng)槽溝的中心線當(dāng)重合，三角帶的拉力要求合適。按要求安裝并固定篩面。檢查篩子各連接部件(如篩板子、激振器等)的固定情況，篩網(wǎng)應(yīng)均勻張緊，以防止產(chǎn)生局部振動(dòng)。檢查傳動(dòng)部分的潤(rùn)滑情況，電動(dòng)機(jī)及控制箱的接線是否正確，并用手轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)部分，查看運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。檢查篩子的如料、出料溜槽及篩下漏斗在工作時(shí)有無碰撞現(xiàn)象。
7.1.3 試運(yùn)轉(zhuǎn)
篩分機(jī)安裝完畢,應(yīng)該進(jìn)行空車試運(yùn)轉(zhuǎn)，初步檢查安裝質(zhì)量,并進(jìn)行必要的調(diào)整。篩子空車試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不得小于8h。在此時(shí)間內(nèi)，觀察篩子是否啟動(dòng)平穩(wěn)迅速，振動(dòng)和運(yùn)行是否穩(wěn)定，無特殊噪音，通過振幅牌觀察其振幅是否符合要求。篩子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，篩箱振動(dòng)不應(yīng)該產(chǎn)生橫擺。如出現(xiàn)橫擺，其原因可能是兩側(cè)彈簧高差過大、吊掛鋼絲繩的拉力不均、轉(zhuǎn)動(dòng)軸不水平或三角帶過緊，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。開車4h內(nèi)，軸承溫度濺增，然后保持穩(wěn)定。最高溫度不超過75℃，溫升不能超過40℃。如果開車后有異常噪音或軸承溫度急劇升高，應(yīng)立即停機(jī)，檢查軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活及潤(rùn)滑是否良好等，待排除故障后再啟動(dòng)。開車24h后停機(jī)檢查各連接部件是否松動(dòng)，如果有松動(dòng)，待緊固后再開車。試車8h后無故障，才可對(duì)安裝工程驗(yàn)收。
7.2操作要點(diǎn)
操作人員在工作前應(yīng)閱讀值班記錄，并進(jìn)行設(shè)備的總檢查。檢查三角帶的張緊程度、振動(dòng)器中的油位情況，檢查篩面張緊情況、各部螺栓緊固情況和篩面破損情況。篩子啟動(dòng)應(yīng)遵循工藝系統(tǒng)順序。在篩子工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要用視、聽覺檢查激振器和篩箱工作情況。停車后應(yīng)用手接觸軸承蓋附近,檢查軸承溫升。篩子停車應(yīng)符合工藝系統(tǒng)順序。除特殊要求外，嚴(yán)禁帶料停車后繼續(xù)向篩子給料。交接班時(shí)應(yīng)把當(dāng)班篩子技術(shù)情況和發(fā)現(xiàn)的故障記入值班記錄。記錄中應(yīng)注明零部件的損傷類別及激振器加、換油日期。篩子是高速運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，篩子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)操作巡視人員要保持一定的安全距離，以防發(fā)生人身事故。
7.3 維護(hù)與檢修
振動(dòng)篩維護(hù)和檢修的目的是了解篩子的全面情況，并以修理和更換損壞、磨損的零部件的方法恢復(fù)篩子的工作能力。其內(nèi)容包括日常維護(hù)、定期檢查和修理。
7.3.1 維護(hù)
1.日常維護(hù)
日常維護(hù)內(nèi)容包括篩子表面，特別是篩面緊固情況，松動(dòng)時(shí)應(yīng)及時(shí)緊固。定期清洗篩子表面，對(duì)于漆皮脫落部位應(yīng)及時(shí)修理、除銹并涂漆，對(duì)于裸露的加工表面應(yīng)涂以工業(yè)凡士林以防生銹。
2.定期檢查
(1)周檢：檢查激振器、篩面、支撐裝置等各部螺栓緊固情況，當(dāng)有松動(dòng)時(shí)應(yīng)加以緊固。檢查傳動(dòng)裝置的使用狀況和連接螺栓的鎖緊情況，檢查三角帶張緊程度，必要時(shí)適當(dāng)張緊。檢查篩子時(shí)，須特別注意查看在飛輪上的不平衡重塊固定得是否可靠,如固定不牢,篩子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),不平衡重塊就可能脫離飛輪，導(dǎo)致安全事故。
(2)月檢:檢查篩面磨損情況，如發(fā)現(xiàn)明顯的局部磨損應(yīng)采取必要的措施(如調(diào)換位置并重新緊固篩面。檢查整個(gè)篩框，主要檢查主梁和全部橫梁焊縫情況，并仔細(xì)檢查是否有局部裂縫。檢查篩箱側(cè)板全部螺栓情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)螺栓與側(cè)扳有間隙或松動(dòng)時(shí)，應(yīng)更換新的螺栓。
3.修理
對(duì)篩子進(jìn)行定期檢查時(shí)所發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)進(jìn)行修理。修理內(nèi)容包括及時(shí)調(diào)整三角帶拉力，更換新帶，更換磨損的篩面以及縱向墊條，更換減振彈簧，更換滾動(dòng)軸承、傳動(dòng)齒輪和密封，更換損壞的螺栓，修理篩框構(gòu)件的破損等。篩框側(cè)板及梁應(yīng)避免發(fā)生應(yīng)力集中，因此不允許在這些構(gòu)件上施以焊接。對(duì)于下橫梁開裂應(yīng)及時(shí)更換，側(cè)板發(fā)現(xiàn)裂紋損傷時(shí)，應(yīng)在裂紋盡頭及時(shí)鉆5mm孔，然后在開裂部位加補(bǔ)強(qiáng)板。激振器的拆卸、修理和裝配應(yīng)由專職人員在潔凈場(chǎng)所進(jìn)行。拆卸后檢查滾動(dòng)軸承磨損情況，檢查齒輪齒面，檢查各部件連接情況，清洗箱體中的潤(rùn)滑回路使之暢通，清除各結(jié)合部上的附著物，更換全部密封件及其他損壞零件。
維修時(shí)應(yīng)特別注意：
(1)激振器及傳動(dòng)裝置拆卸應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人進(jìn)行，嚴(yán)禁野蠻操作，防止損壞設(shè)備。裝配前應(yīng)保持零件潔凈。
(2)更換后的新篩網(wǎng)應(yīng)每隔4~8h重新張緊一次，直到安全張緊為止。
7.3.2常見故障處理
篩分機(jī)在工作中常見的故障、原因及消除措施見表5.1。
表5.1 篩分機(jī)的常見故障及消除措施
常見故障
原因
消除措施
篩分質(zhì)量不好
篩孔堵塞
停機(jī)清理篩網(wǎng)
原料的水分高
對(duì)振動(dòng)篩可以調(diào)節(jié)傾角
篩子給料不均勻
調(diào)節(jié)給料量
篩上物料過厚
減少給料量
篩網(wǎng)不緊
拉緊篩網(wǎng)
7.4振動(dòng)篩的軸承潤(rùn)滑的改進(jìn)
傳統(tǒng)的振動(dòng)篩潤(rùn)滑方式為激振器軸承油浴潤(rùn)滑迷宮密封。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)2年后均出現(xiàn)軸承座漏油問題，致使軸承缺油冒煙甚至損壞，嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)。究其原因，主要是環(huán)境粉塵較大造成密封板磨損。于是經(jīng)測(cè)繪并結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范重新制作了密封板。但由于加工精度低，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生干涉，將間隙增大，則密封效果差。
7.4.1措施
經(jīng)計(jì)算軸承速度系數(shù)，選用冷卻效果較好的油浴潤(rùn)滑是合理的。但在實(shí)際使用過程中，由于作業(yè)環(huán)境惡劣，加上備件制作和安裝技術(shù)有限，不易密封何維護(hù)困難就成其致命弱點(diǎn)。因此，我們對(duì)原振動(dòng)篩軸承潤(rùn)滑方式進(jìn)行了改造。具體做法是在原軸承座內(nèi)端增加一擋油盤，軸承座也密封板形成潤(rùn)滑油腔，實(shí)現(xiàn)脂潤(rùn)滑。為彌補(bǔ)脂潤(rùn)滑冷卻不足，本次設(shè)計(jì)選用能耐高溫的鈣鈉基潤(rùn)滑脂（ZBE3600188）。
結(jié)束語
本次設(shè)計(jì)的YAH—2460圓振動(dòng)篩是在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)的大型振動(dòng)篩。本次設(shè)計(jì)主要對(duì)圓振動(dòng)篩的篩箱、激振器、支承隔振裝置以及傳動(dòng)裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)；對(duì)振動(dòng)篩的動(dòng)力學(xué)分析及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算；對(duì)電機(jī)的選擇及校核；對(duì)主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過校核均滿足使用要求；對(duì)設(shè)備的環(huán)保及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)進(jìn)行分析計(jì)算。
通過本次設(shè)計(jì)，對(duì)振動(dòng)篩的知識(shí)有了深刻的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)了如何大學(xué)期間所學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中，對(duì)今后的工作和學(xué)習(xí)有非常大的幫助。同時(shí)通過本次設(shè)計(jì)了解到，我國(guó)的篩分技術(shù)在近幾年有了長(zhǎng)足的發(fā)展,很多單位已經(jīng)掌握了篩分機(jī)械的設(shè)計(jì)理論和方法 ,進(jìn)行了很有成效的研制工作 ,解決了很多實(shí)際問題?？梢哉f ,我國(guó)的篩分技術(shù)目前已接近世界先進(jìn)水平 ,但仍有差距 ,還要努力。在今后 ,要做好以下幾點(diǎn)工作:
1.研究先進(jìn)篩分理論 ,發(fā)展新型篩分機(jī)械。
2.發(fā)展大、重、超重型篩分設(shè)備。
3.研究難篩分物料的篩分機(jī)械。
4.提高“三化”程度。
5.加強(qiáng)篩分設(shè)