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BET9九州体育圆振动筛工作原理直线筛振动筛图片

发布时间:2020-06-19 10:31

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  目 录 摘 要 1 关键词 1 1前言 2 1.1课题研究背景及意义 2 1.2振动筛的研究发展现状 2 1.3振动筛的特点及发展趋势 3 1.4振动筛在实际生产中的应用 3 1.5振动筛的工作原理、分类及特点 4 1.5.1振动筛的工作原理 4 1.5.2直线.2.1设计要求 6 2.2.2任务分析 6 2.2总体方案的设计 6 2.2.1支撑形式与隔振装置 6 2.2.2传动方案的设计 7 2.2.3电动机的选用 8 2.3总体结构简图 8 3双轴直线振动筛上物料的运动分析和工艺参数的选择 9 3.1.1直线振动面上的物料运动分析 10 3.1.2工艺参数的选择 11 3.2总体设计计算步骤 12 3.2.1计算振动筛筛面面积 12 3.2.2振动次数的计算 12 3.2.3物料运动速度的计算 12 3.2.4验算生产率 12 3.2.5估算振动筛的重量 13 3.2.6激振器偏心块的质量及其偏心距的确定 13 3.2.7隔振弹簧刚度的确定 13 3.2.8筛箱的设计 14 3.2.9电动机的选择 14 4主要零部件的设计和计算 15 4.1筛面的设计和选择 15 4.1.1筛面的功用及结构特点 15 4.1.2筛面的选择及加工要求 15 4.1.3筛面的固定 16 4.1.4筛板的设计 17 4.1.5橡胶弹簧的设计 17 4.2激振器的设计 19 4.2.1激振器的特点分析 19 4.2.2轴的计算与设计 20 4.2.3轴承的选用和设计 22 4.2.4圆轴法兰的设计 23 4.3底座的设计 23 4.3.1底座的功用 23 4.3.2底座材料的选择 23 4.3.3焊接时应注意 24 4.4轴承压盖的设计计算 24 4.5密封件的设计计算 24 4.6偏心块的设计 25 4.6.1偏心块的结构 25 4.6.2偏心块的安装要求 25 4.7联轴器的设计 25 4.7.1联轴器的类型选择 25 4.7.2规格的选择与计算 26 4.8键的选择 26 4.8.1轴与偏心块连接处键的选择与校核 26 4.8.2轴与联轴器的连接处键的选择与校核 26 5筛箱的结构设计 27 5.1筛箱的结构 27 5.2筛箱的设计 28 5.2.1筛箱材料的选择和结构设计 28 5.2.2筛箱部件的连接 29 5.2.3筛箱的支撑 29 5.2.4物料流向控制 29 6齿轮箱的设计 29 6.1齿轮的布置 29 6.2齿轮的设计 30 6.2.1齿轮的设计参数 30 6.2.2齿轮的材料及热处理及传动方式 30 6.2.3齿轮的模数和齿数 30 6.3齿轮的校核 30 6.4齿轮的润滑 31 参考文献 31 致谢 32 直线振动筛的设计 摘 要:振动筛是一种适合潮湿细粒级难筛物料干法筛分的振动筛分机械设备,是目前国内处理难筛物料的振动筛分机械设备。 本文首先介绍了振动筛的原理,简述了国内外振动筛的研究现状,分析了各种振动筛的特点,综合运用机械设计、制造等知识提出了新型型轴振动筛的设计思路。 其次,讨论和确定了双轴振动筛的总体结构,并对其总体设计、主要零部件的计算、技术指标性能以及底座等部件进行了详细的分析和设计,对其主要零件进行了设计、分析和计算。最后,分析了振动筛还可以改进优化的地方。 关键词:双轴式直线振动 esign of Linear Vibrating Screen Abstract:Vibrating Screen is a level suitable for wet fine-grained materials difficult to screen vibration sieving dry screening machinery and equipment, [18]is difficult to screen materials handling vibration mechanical equipment screening. ZS series for single-axis shaker mining, metallurgy, coal, building materials industry for black, non-ferrous metals, as well as supporting non-metallic mining operation or an independent screening of middle-size classification of materials with a smooth running, reliable operation, simple structure , less wearing parts, screen replacement, as well as to facilitate efficient screening and screening effective and so on [17] . This paper first introduces the principle of the vibrating screen, vibrating screen at home and abroad on research, analysis of the characteristics of various vibrating screen, the integrated use of mechanical design, manufacturing, and other knowledge to a new single-axis shaker 2ZSM1230 type of design ideas. Secondly, the discussion and determination of the single-axis shaker of the overall structure and its overall design, the calculation of the main components, technical indicators such as performance, and the base components of the detailed analysis and design, its main components for the design, analysis and calculation. Finally, the analysis of the vibrating screen can also be optimized to improve the place. Keywords:Dual-axis; Linear; Vibrating Screen 1 前言 1.1 课题研究背景及意义 随着工业的发展,筛分在国民经济各行各业中的应用越来越广泛,在冶金、矿山、煤炭、水电等部门的工艺流程中[1],筛分起着分选、分级、脱泥、脱水和脱介等作用。筛分设备技术水平的高低和质量的优劣,关系到工艺效果的好环,生产效率的高低和能源节省的度,从而直接影响企业的经济效益。 1.2 振动筛研究现状 目前国内筛机产品种类有圆振动筛、直线振动筛、椭圆振动筛、高频振动筛、弧形筛、等厚筛、概率筛、冷矿筛、热矿筛、节肢筛等,旋振筛和各种振动给料机械,多达50多个系列近1000 种规格,产品已在冶金、矿山、煤炭、轻工等许多行业得到广泛的应用,基本上满足了国内国民经济建设的需要。 由于我国东部经济发展较快, 筛分机械制造企业也主要分布在东北、华北、华东和中南地区,尤其是鞍山、新乡地区,这两个地区的筛分机械产值约占全国总产值的50%左右,可是在西部地区,还没有一家像样的筛分设备制造企业[2]。我国筛分设备制造企业虽然很多,但是真正具备实力的很少。 筛分是矿物加工工程的重要组成部分,在煤炭、冶金、化工、建材等部门广泛应用。潮湿细粒级粘性物料的干法筛分是当今国内外研究筛分技术的难点,是筛分作业中急需解决的重大课题。我国煤炭筛分作业中,尚不能有效进行6mm潮湿细粒级粘性物料的筛分,煤炭的深度筛分难度很大。由于采煤机械化程度的提高,煤粉量增加,加上环保要求的洒水除尘,使得井下原煤水分迅速提高,有些矿区原煤水分已达12%~14%,造成井下原煤又湿又粘。这都给选煤厂和筛选厂的筛分作业带来极大困难,用普通筛分方法即使是以13mm分级也有相当难度[2]。 1.3振动筛的特点及 振动筛是一种适合潮湿细粒级难筛物料干法筛分的振动筛分机械设备,是目前国内处理难筛物料的振动筛分机械设备。Z系列轴振动筛适用于矿山、冶金、煤炭、建材等行业用于黑色、有色以及非金属矿山的辅助或独立筛分作业中等粒度物料的分级,具有运转平稳、工作可靠、结构简单、易损件少、筛网更换方便以及筛分效率高和筛分效果好等特点。 针对振动筛目前所存在的强度低、使用寿命短、噪声大、共振振幅大、工作动负荷大、轴承温升大等问题[3],多年来国内外研究人员一直在进行研究,但却没有从根本上得到解决,为降低噪声,采取在侧板上加阻尼或约束阻尼板等,这样处理造价昂贵,实际应用的不多,为抑制共振,采用橡胶弹簧。使共振有了明显的抑制,但由于橡胶弹簧的高阻尼,散热性能差从较大压缩量使横问题稳定性能差,引起了振动筛能耗大、弹簧寿命低及振动筛产生了较大的横向摆动,所以实际上应用橡胶弹簧的不多,大多采用阻尼消振装置,这又使振动筛结构复杂,造价提高。对于工作动负荷问题,更是无法解决,如果采取两次隔振系统,又引起高的造价。如何从根本上消除或减少振动筛所存在的这些问题,应该是今后振动筛研究的。 当今社会很多行业中都会应用到振动筛,大部分的振动筛的作用是对物品的分级或者脱水。 像冶金,机械,水利,建筑和建材,铁路等部门,经常为了提高物品的精度,常常利用振动筛对其物品进行分级。 在煤炭工业部门,振动筛的作用不仅是分级,好多振动筛还用于对煤炭的脱水或者脱介,甚至用于除泥。 随着社会的发展,对筛分机的品种与质量提出了更高的要求,目前它正处在迅速发展过程中。 1.5 振动筛的工作原理、分类及特点 1.5.1 振动筛的工作原理 将颗粒大小不同的碎散物料群,多次通过均匀布孔的单层或多层筛面,分成若干不同级别的过程成为筛分。理论上大于筛孔的颗粒留在筛面上,称为该筛面的筛上物,小于筛孔的颗粒透过筛孔,称为该筛面的筛下物。 碎散物料的筛分过程,可以看作由两个阶段组成:一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面;二是细颗粒透过筛孔。要想完成上述两个过程,必须具备最基本的条件,就是物料和筛面之间要存在着相对运动。为此,筛箱应具有适当的运动特性,一方面使筛面上的物料层成为松散状态;另一方面,使堵在筛孔上的粗颗粒闪开,保持细颗粒透筛之路畅通。 实际的筛分过程是:大量粒度大小不同,粗细混杂的碎散物料进入筛面后,只有一部分颗粒与筛面接触,而在接触筛面的这部分物料中,不全是小于筛孔的细粒,大部分小于筛孔尺寸的颗粒,分布在整个料层的各处。由于筛箱的振动,筛上物料层被松散,使大颗粒本来就存在的间隙被进一步扩大,小颗粒乘机穿过间隙,转移到下层或运输机上。直线筛振动筛图片由于小颗粒间隙小,大颗粒并不能穿过,因此,大颗粒在运动中,位置不断升高。于是原来杂乱无章排列的颗粒群发生了分离,即按颗粒大小进行了分层,形成了小颗粒在下,粗颗粒居上的排列规则。到达筛面的细颗粒,小于筛孔者透筛,最终实现了粗、细粒分离,完成筛分过程。然而,充分的分离是没有的,在筛分时,一般都有一部分筛下物留在筛上物中。 细粒透筛时,虽然颗粒都小于筛孔,但它们透筛的难易程度不同,和筛孔相比,颗粒越易,和筛孔尺寸相近的颗粒,透筛就较难,透过筛面下层的颗粒间隙就更难。 振动筛一般分为三大类为圆运动振动筛、直线运动振动筛和共振筛。 1.5.2 直线振动筛的工作原理 本直线振动筛是采用惯性激振器来产生振动的,其振源为电动机带动激振器,激振器有两个轴,每个轴有一个偏心重,而且以相反的方向旋转,又称双轴振动筛,由齿轮啮合以保证同步。当两个偏心重的圆盘转动时,两个偏心重产生的离心力F,在x轴的分量总是抵消,在y轴的分量相加,其结果在y轴方向产生一个往复的激振力,使筛箱在y轴方向上产生往复的直线) 式中 ,—不平衡重的质量和,,单位为; —不平衡重块所产生的激振力,单位为; —转动时间,单位为; —不平衡重质心回转半径, 单位为; —不平衡重的回转角速度,单位为; —在振动方向上的激振力, 单位为; —每个偏心块的质量,单位为。 由上式可见,双轴惯性激振器,当作同步反向回转的时候,产生定向的简谐力,此力通过筛箱的质心,使筛箱作定向往复直线振动。 直线振动筛的筛面倾角通常在8以下,筛面的振动振动角度一般为45,筛面在激振器的作用下作直线往复运动。颗粒在筛面的振动下产生抛射与回落,从而使物料在筛面的振动过程中不断向前运动,物料的抛射与下落都对筛面有冲击,致使小于筛孔的颗粒被筛选分离。筛子的筛分效率及生产能力同筛面的倾角,筛面的振动角度,物料的抛射系数有关。为了保证筛分效率高,筛子的生产能力大,必须选择合适的值。 图1为直线振动筛的工作原理图,筛面上的颗粒产生的抛射条件是,令此时的角为开始抛射角,则 (2) 图1 直线振动筛的工作原理 Fig. 1 principle of linear vibrating screen 2 总体方案的确定 2.1设计任务分析 2.2.1设计要求 轴振动筛的设计应达到如下技术要求: (1) ; (2) 具有运转平稳、工作可靠结构简单、易损件少、筛网更换方便以及筛分效率高和筛分效果好; (3) 设备操作简单,维护方便; (4) 主要: 筛面尺寸:长度mm,宽度mm; 筛面层数:层; 2.2.2 任务分析 该课题要求我们设计一款轴直线振动筛,该机主要适应于物料的分级,该机的自动化程度较高,效率高、结构简单;该机价格便宜、经济实惠,而且占地面积小。综上所述,该设计题目的完成需要解决以下几个主要的问题: (1) 确定何种总体结构方案,以达到结构简单轻巧、满足加工条件而效率高的目的 (2) 如何设计底座及机身部分,使它们能承受必要的重量,工作时能保持整个机器的平衡,使振动筛能平稳的工作。 (3) 如何使筛箱的重量较轻,节省用料,选择适宜的偏心块使振动筛达到预期的振动振幅。 (4) 激振力的计算及其参数的计算和选择。 2.2总体方案的设计 振动筛的支撑方式[9]有吊式和座式两种。吊式采用的吊挂装置包括螺旋形压缩弹簧,钢丝绳,防摆锤,吊环,钢绳卡等零部件。 筛子通过四组吊挂装置吊挂在上层楼板上。改变钢丝绳的长度可以调整筛面倾角。防百锤安装在钢丝绳的上方,起作用是防止筛箱产生横向摆动。筛子工作时产生横向摆动是难免的,这是因为钢丝绳有其自振频率,当筛子工作频率等于钢丝绳的自振频率时,就要发生共振,此时钢丝绳就会产生强烈的偏摆,筛箱发生不稳定的共振。为了避免此现象,可以改变防摆配重在绳上的位置,来改变钢丝绳的自振频率,防止共振现象产生,达到防摆目的。如果钢丝绳的长度比较短,即在1250mm以内时,也可不设防摆锤。 座式结构的地层隔振装置采用刚度大的弹簧,它的作用有: (1)系统的固有频率为弹簧刚度与参振质量的函数,当筛子质量确定后,振动的固有频率就取决与弹簧的刚度。因此弹簧的刚度决定着弹性系统的工作状态和筛分机工作的稳定性。 (2)弹簧刚度大,传给基础动负荷亦大。因此,适当的选择弹簧的刚度,可以减小传给基础的动负荷。 隔振装置中的弹性元件有金属螺旋弹簧,橡胶弹簧,符合弹簧和充气弹簧等多种形式。 采用的固结方式能够克服的产生的根本问题,采用落地式地脚螺钉固定,其比较简单实用,适用的场合较广,且耐用。综上所分析比较,选用的总体支撑方案[5]。 2.2.2 传动方案的设计 screen 2 universal coupling 3 vibration exciter 4 tire coupling 5 The gear box 6 motor 7 diaphragm coupling 图2 传动方案图 Fig. 2 transmission scheme 对于联轴器,选择三种结构形式,即万向联轴器、轮胎联轴器联轴器。 1、万向联轴器:由两个叉形接头,中间连接件和轴销、十字型块等组成。这种联轴器结构紧凑,维护方便,广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统中。小型十字轴式万向联轴器已标准化,设计时可以按标准选用。其具有优点:承载能力高 与其它型式的万向联轴器比较,在回转直径相同的条件下,能传递更大的扭矩,这对于回转直径受到严格限制的机械设备更为重要;传递效率高 传递效率高达98.7-99.9%,用于大功率传动节能显著,可降低电耗5-15%;传动平稳、噪音低 用于轧机传动,可提高轧材质量,提高机器性能,改善操作者的劳动条件。一般噪声为30-40db(A);结构合理,使用安全可靠,寿命长;许用倾角大,可达35°-45°但是一般情况下用于成对的选用,因在两轴的径向距不一,这样能减少附加动载荷,主要用于交错轴之间的传动联接。 2、轮胎联轴器:用橡胶或是橡胶织物制成轮胎状的弹性元件,两端用压板及螺钉分别压在两个半联轴器上。这种联轴器富有弹性,具有良好的消振能力,能有效地降低动载荷和补偿较大的轴向位移,而且绝缘性能好,运转时无噪声。缺点是径向尺寸较大;当转矩较大时,会因过大扭转变形而产生附加轴向载荷,主要用于较大的冲击载荷,正反转多变,起动频繁的传动轴系。 3、 2.2.3 电动机的选用 由前面的方案比较和联轴器的选用知道该振动筛为座式结构, 联轴器为轮胎式联轴器,能减少二级传动。使传动更加简单,同时也能减少电机的转速,Y160M—6型;额定功率7.5kw,同步转速1000r/min,满载转速970 r/min,最大转矩2.0kN·m,质量120kg。 2.3 总体结构简图 轴直线振动筛的总装配结构简图如图所示,它主要由底座、筛箱、振动器、支撑部件、筛网、联轴器这几个零部件组成。底座用于在地基螺钉的固定;支撑部件(支架和电机支座)用于支撑筛箱和电机;支撑弹簧用于振幅的产生,振动器(激振器)为振动筛上较重要的部件,为振动筛的动力来源,使振动筛达到所要求的振动振幅。其他的辅助零件轮胎联轴器也是此振动的重要组成部件[9]。 1 gear box bracket 2 vibration exciter 3 motor bracket 4 motor 5 screen box 6 plate 7 rubber pad 8 supporting seat 图 振动筛结构Fig. 3 Sketch of vibrating screen structure 3 双轴直线 振动筛上物料的运动分析和工艺参数的选择 振动筛的工艺参数是指振幅、频率、振动方向角、筛面倾角、筛面长度、宽度和生产能力等。这些参数通常是根据物料的运动状态来选取。物料的运动状态决定了筛分机的筛分效果和生产能力。 在振动筛面上聚集的颗粒大小不同,形状各异的碎散物料群,只有下层物料与筛面接触,其余的只是间接的受到振动筛的影响,他们既各自独立运动,又相互干扰。因此,物料在振动筛面上的运动是复杂的。为了寻找筛分机各工艺参数与物料运动状态之间的关系,直到1950年克洛克豪斯博士提出了单个颗粒在振动筛面上的运动理论。这种纯理论性的分析方法,可以提供定性的结果,在实际应用中,在考虑一些实际影响因素后,有些结论还是有价值的,并为振动筛设计所应用。 3.1.1 直线振动面上的物料运动分析 (1)筛面的运动方程[19]。直线振动筛的筛面是沿着振动方向作简谐振动,筛面的位移方程式可用下式表示: (3) 式中 S——筛面移动的位移; A——筛面的振幅; ——激振器轴回转相位角,=; ——轴的回转角速度; t——时间 筛面运动时的唯一,速度和加速度分别等于在平行于筛面的x方向和垂直于筛面的y方向的分量。 (2)物料的运动分析。筛面以不同的振次和振幅作连续振动时,筛面上的颗粒可能出项正向滑动,反向滑动和跳动等不同的运动状态。振动筛均采用抛掷状态下工作,故就抛掷运动的理论加以研究。 物料颗粒在直线振动筛面上的受力情况如图4所示,筛面倾斜安装,与水平面夹角为,筛面沿S方向振动,当筛分机工作时,作用在颗粒上里的平衡方程式可表示为: (4) (5) 图4 物料的运动分析 Fig. 4 Analysis of the movement of materials 式中N——筛面对物料的法向反力 F——筛面对物料的静摩擦力 颗粒抛掷运动的条件:颗粒给筛面的正压力N=0 所以 消去m,得 物料的抛掷指数 ,因此,由上式可知 (6) 由此可见Kv值越大,越小,即物料颗粒在筛面上起跳的早,抛出的高;反之,Kv值越小,越大。 3.1.2 工艺参数的选择 (1)处理量要求。生产条件:=70吨/小时; (2)抛射强度的确定。实际选择抛射强度值时,要根据物料的性质(如易碎性、粒度、湿度、密度等)。一般振动筛选用中速抛掷运动状态(即=2.5~5)。在这种运动状态下,振动筛有较高的产量和筛分效率,对机件的强度和刚度要求不高,对泥质较多或难筛物料,可采用高速抛掷运动。直线取大值,易筛物料取小值;筛孔小时取小值,反之取大值。 由于所设计是双轴振动筛,所筛物料属于易筛物料,选取=3; (3)振动筛的振幅A的确定。振幅和频率是筛分机重要参数。惯性振动筛振幅值必须足够大,以便将接近筛孔尺寸的颗粒抛离筛面,减少堵孔。但振幅又不宜过大,否则,牵制频率,甚至因其过大会提高振动强度,降低构件使用寿命。通常直线mm,圆振动筛振幅A=3~4mm。对于振动筛,筛孔打者A取大值,筛孔小者A取小值。由于本次设计的是直线)筛面倾角。筛面倾角的大小决定于要求的生产率和筛分效率。当筛子的其他参数确定后,筛面倾角大,则生产效率高而筛分效率低;筛面倾角小,则生产效率低而筛分效率高。所以当产品质量要求一定时,就应有一个合理的倾角。对于直线振动筛一般取为了适应不同需要可在内选取,所以选取=; (5)振动方向角。直线运动筛分机的抛射角是随激振器的安装角度有关,一般激振器的安装与水平面成,这样实际上力的叠加方向就是与水平成方向。 即振动方向角选取=; (6)筛下物最大颗粒。筛下物最大颗粒设为=23mm; (7)物料层厚度。物料层厚度为100~200mm,本次设计选取的是100mm。 (8)筛分方式。用于末煤最终筛分,筛孔尺寸选用25mm。 3.2 总体设计计算步骤 3.2.1 计算振动筛筛面面积 由《破碎与筛分机械设计选用手册》P461得,末煤单位筛面面积的生产率[4]为=18~22吨/ ·小时。取=20吨/·小时 由煤用振动筛的生产率计算公式:Q=F·, (7) ∴ F=Q/q , 代入数据得F=70/20=3.5由《破碎与筛分机械设计选用手册》一书可知,适合设计振动筛的型号为2ZSM1230型,根据实际的脱水振动筛的型号取筛面面积为3.6。 3.2.2 振动次数的计算 对于双轴直线) 将数据代入得: n ≈930次/分 ; 校正[16] 通过校验转速满足条件 3.2.3 物料运动速度的计算 由《筛分机械设计手册》知,双轴振动筛的物料运动速度,可按如下经验公式计算 (9) m/s 3.2.4 验算生产率 由公式 t/h , (10) 其中, B―筛面宽度,单位为; h―筛面上物料层的厚度,单位为; ―物料运动的平均速度,单位为; γ―物料的松散比重,单位为 。 将数据代入得: Q=3600Bhvr==82.08t/h70t/h 经验算,合格。 3.2.5 估算振动筛的重量 由经验知大中型振动筛:振动筛总重=振动筛单位面积的重量(550~600kg/m2)筛面面积(m2),式中——单层筛=1,双层筛=1.2。代入数据得 kg 3.2.6 激振器偏心块的质量及其偏心距的确定 由现场经验,要满足已知工作条件,应取偏心距为60mm,即=60mm 对于双轴振动筛,有 (11) 式中 ——振动筛的参振重量,kg; ——单个偏心块的重量,kg; ——振幅,m; ——偏心块数,n=8; ——偏心距,m; 代入数据得: kg 3.2.7 隔振弹簧刚度的确定 振动筛取频率比: 4~5 现取=5 对于双轴振动筛弹簧刚度的计算公式为: (13) 其中双轴圆振动筛的角速度: ω===97.34 弧度/秒, N/mm 每台筛子由4个弹簧支承,则每个弹簧刚度为 代入数据得 = 236.875 N/mm 3.2.8 筛箱的设计 筛箱为钢板制成,其厚度取8mm,采用座式结构 3.2.9 电动机的选择 惯性振动筛工作时的功率消耗,包括振动体动能消耗和轴承内摩擦消耗 (14) 式中 —传动效率取0.9 (1) 动能消耗的功率 kw (15) 式中 C—阻尼系数;推荐C=,取其为0.25; —振动次数,r/min; 代入数据得 kw (2) 轴承内摩擦消耗的功率 kw (16) 式中 ——轴承的摩擦系数,=0.005; d——激振器轴的直径,m,=0.05 m; 代入数据得 kw 将、代入公式(14)得 kw 所选用电机静启动转矩应满足: ﹥ ——静转矩;,N·m; ——电动机的静启动转矩,N·m; 由《机械设计手册》表22-1-28,选取电动机型号[14]为:Y160M—6型;额定功率7.5kw,同步转速1000r/min,满载转速970 r/min,最大转矩2.0kN·m,质量120kg。 4 主要零部件的设计和计算 4.1 筛面的设计和选择 4.1.1 筛面的功用及结构特点 筛分机对筛面的基本要求是:有足够的强度,最大的有效面积(筛孔总面积与整个面面积之比),耐腐蚀,耐磨损,有最大的开孔率,筛孔不易堵塞,在物料运动时与筛孔相遇的机会较多。前一种要求影响工作的可靠性和使用寿命,后面三种要求关系到筛子的工作效果。筛面的开孔率为筛孔总面积与筛面面积的比值,用百分比来表示。开孔率越大,颗粒在每次与筛面接触时,透过筛孔的机会就越多,从而可以提高单位面积的生产率和筛分效率。开孔率与筛孔的形状,筛丝的直径有关,筛丝直径小,开孔率增大,但筛丝太小,强度不够,影响筛面的使用寿命。 筛面的材质要具有耐磨损,耐疲劳和耐腐蚀的性质。用作大快分级筛面时,采用高碳钢。强烈冲击的筛面,可选用高锰钢制作。应用这些材质制作筛面时必须淬火处理,以提高硬度和耐磨效果。用于脱介,脱水,脱泥等湿式筛分作业时,通常采用不锈钢筛面较适宜。近年来,随着科学技术的发展,聚氨酯橡胶筛面现实了他的优越性,使用寿命长,不易堵筛筛孔,噪音小,但是价值昂贵。 4.1.2 筛面的及加工要求 筛面按材料及加工方法不同可以分为:筛板、筛网、条缝筛板、网状丝布。 (1)筛板筛板是最牢固的一种筛面,主要用在大块物料的筛分上。根据一般选煤厂使用的经验,筛孔在25毫米以上的大块分级,应当采用筛板,这样筛面的寿命较长,对筛分效率都影响不大。筛板的开孔率一般为40%左右。 编织筛网筛网的优点是开孔率达,可达总筛面就的70%。但是与筛板比较,牢固性较差,使用寿命较短,所以一般只用在细粒度的分级上。在选煤厂往往用于筛孔小于13毫米的煤炭分级。煤用筛筛板的材料一般采用和16Mn、16 MnCr等钢板,钢板厚度常用6毫米,根据工作条件的不同可以适当增厚或减薄,筛板的加工可以用钻孔或冲孔等方法。常用的筛孔形状是圆形,个别情况下也采用长方形。应用长方形筛孔时,其长边应与物料运动方向一致,而且只能用冲孔的加工方法加工方法。为了避免筛孔堵塞、可以将筛孔造成底部扩大的圆锥形,这样,筛孔由颗粒的入口到出口逐渐扩大,有利于物料的透筛。对冲孔的筛板来说,这种扩大在冲制过程中可以自然形成。在一般情况下,冲孔比钻孔简便,所以在有条件是,应采用冲孔方法。 为了使筛板有足够的强度而且开孔率尽可能大,圆形筛孔 几乎总是作菱形的排列。这样排列的筛板,其开孔率可以用下列计算[7]: () 式中,——开孔率,%; D——筛孔直径,毫米; S——筛孔间的最短距离,毫米,按照经验,S的大小可以用公式确定。 筛板一般是在筛面两侧用木楔压紧进行固定的。木楔遇水膨胀,可以把筛面压的很紧。这种方法简单可靠。为了防止中间部分发生松动,可用螺栓或V型螺栓压紧。 为了保证筛面工作的可靠性,筛面固定的方法,也有很大的影响能力,这对金属丝或金属条所制成的筛面表现得尤为突出。归纳起来筛面的固定方法有以下四种:木楔压紧,钩拉张紧,螺栓固定和斜板压紧。本设计采用螺栓压紧和斜板压紧。 (1)螺栓压紧。直接用螺栓将筛面压紧在筛框上的连接方式适用于筛丝较粗大的编制筛网,以及厚度大于8mm的筛板,棒条筛面,橡胶筛面和其他筛面的中部固定。螺栓的形式以前常用U形,BET9九州体育这种结构简单,可靠,但拆除麻烦。近年来改用J形螺栓,较U形螺栓使用方便。 (2)斜板压紧。该方法是通过筛框两侧帮上的螺栓、斜板等将筛面两边固定在筛框上通常用于中等粒级筛分的薄钢板冲孔筛面、橡胶和聚安脂筛板的固定。 筛面铺设在框架上,框架可以用角钢或扁钢制成。在框架上可以铺设具有一定刚性的筛面,例如冲孔筛板、条缝筛板、压焊的格条筛板、钢丝编织筛网以及各种形式的塑料筛面等。钢制筛面则与框架铸在一起。筛面的标准长度是3000毫米。宽度是1200毫米。筛板用螺栓夹座固定在横梁上,在螺栓夹座上有硫化橡胶垫。与其它固定筛板的方法相比,这种筛板与横梁的连接方式具有下列优点: (1)全部固定螺栓从筛板上放入、旋紧。 (2)因为螺栓放在橡胶垫内,可避免磨损。 4.1.4 筛的设计 根据所筛选的物料——煤炭的特性,2ZSM1230型轴直线振动筛用于煤的筛分,筛分机的生产能力和原料性质、筛分条件及对筛分精度的要求都有关系。振动筛生产能力的计算虽然有不少试验公式,但由于筛分过程的影响因素很多,生产上还是以类似条件下的单位面积生产率来计算[1]。 根据筛子的单位面积生产率,可用下式计算筛子的生产能力[7]: ()式中,Q——振动筛的处理能力; ——筛面工作面积,即 (B为筛面的宽度,L为筛面长度。一般筛面的长度是一定的,筛分机的处理要是由筛面宽度来调节); ——.单位处理量。 查表得单位处理量为:。 计算得:为 筛,筛孔尺寸为。 圆柱形橡胶弹簧几何尺寸如图6 图6 圆柱形橡胶弹簧 Fig. 6 cylindrical rubber spring 式中 ——弹簧的最大变形量,m; 本次设计 m (19) (20) 式中 ——弹簧的自由高度,m; ——弹簧的外径,m; 根据公式(19) (20),取m,取m (21) 式中 ——受压面积与自由面积之比; d——弹簧的内孔直径,m ,取d=25mm; 由公式(21)得 式中 ——外形系数; ——动弹性模量,N/m2; ——静弹性模量,。 静弹性模量与邵氏硬度的关系式为: 式中 ——橡胶弹簧的邵氏硬度,度(°),通常取; 本次设计取为48° () F——弹簧的受压面积,m2。 强度应满足: () ——橡胶的压缩应力,kPa; ——橡胶的许用压缩应力, kPa。 4.2 激振器的设计激振器,是轴振动筛的主要转部件,筛子的激振力由它产生轴振动筛简式振动器构造简图如在振动器中装有偏心轴或是采用直轴加偏心块经验公式,振动器的位置在距筛箱进料口约200-300mm处。 1 偏心块2 套筒3 轴承盖轴承座轴承轴 密封圈 1 eccentric block 2 the sleeve 3bearing cover 4 bearing 5 bearing 6 shaft 7 seal 图 振动器简图 Fig.sketch of the vibrator 与箱式振动筛比较,式振动器具有以下优点: (1)高度小、质量轻。由于简式振动器安装在筛箱上,不必采用结构笨重的工字横梁,所以整个筛箱的高度较小,重心降低,质量减轻,增加了座式筛子工作中的稳定性。 (2)激振力相当于沿整个筛宽的均布载荷,安装精度较易保证,其误差对筛箱各点振幅影响较小。 (3)偏心块的加工制造较方便。 (4)方便布置传动的电动机。 在振动器的设计中主要是对轴偏心块设计,其他的一些部件像套筒、加固法兰、加油杯等标准件按要求选用。 4..2 轴的计算与设计 (1)初步估算轴的最小直径。45钢,调质处理。根据《机械设计手册》一书查表19.3-2, 取A=110,按公式 (24) 取联轴器的传动效率为0.9,轴的转速为970r/min 则 == kw 则 =mm 轴上有键槽, A值需要增加,则≥22mm (2) 轴的分段设计。,为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。但由于联轴器在振动过程中容易被损坏,在本设计中连接部位用十字轴式万向联轴器。 联轴器的计算转矩 = =9550 N·m (25) 式中 ——工况系数,K=1.7 ——动力机系数,=1 ——=1 =1 代入数据得 =112.96N·m 由《机械设计手册》初步选取UL型轮胎式联轴器UL8,额定转矩=400N·m和WS型十字万向联轴器WSD6额定转矩=280N·m。 由《机械设计手册》初步选取UL型轮胎式联轴器UL8,额定转矩=400N·m和WS型十字万向联轴器WSD6额定转矩=280N·m。 轴孔直径=28mm,=38mm为了满足半联轴器的轴向定位要求,Ⅰ—Ⅱ段左端需制出一轴肩,轴的Ⅱ—Ⅲ段要安装偏心块,需有键槽,故取Ⅱ—Ⅲ段的直径为=50mm。 初步算得偏心块的厚度为83.6 mm,轴段上又有挡圈,据此可取段的长度为161mm。 安放轴承段处的直径为60mm,取其长度为48mm选择的轴承的型号为GB32312。采用轴肩定位,取其h=8.5mm,则轴肩的直径为77mm,为了方便设计以轴肩的中心为对称线,两轴承和偏振块成对称分布。 偏心块与轴的联接采用键联接,由《机械制图》[12]一书查得: 键宽b×键高h×键长l=; 可选用45钢键, 键的尺寸为; 与联轴器配合的键选择为普通平键键宽b×键高h×键长l=; (3)轴的校核最大,即为向心力和重力之和。 图8 轴的结构简图 Fig. 8 sketch of shaft structure 图9 轴的受力分析简图 Fig.9 shaft with force analysis 式中 ——单个偏心块的重量,kg; ——偏振块对轴的作用力,N; 、——轴承的支反力,N; 代入数据得 =20.8×101.527×0.1 +20.8×9.8=21643.9N =21643.6N 弯矩: N·m 电动机传动的扭距为: N·m 图10 弯矩和扭矩图 Fig .10 bending moment and torque figure 按照弯扭第三强度理论校核轴,对不变扭矩的轴取≈0.3 弯曲截面系数 轴的计算应力[11]为 = (26) 代入数据得 = 100MPa 式中 ——轴的许用弯曲应力,MPa,=120 MPa; 故轴是安全的。 4.2.3 轴承的选用和设计 轴承的额定动负载为: (27) 式中 C——轴承额定动负载,N; P——当量动负载P=R,N; 、、、、——在轴承手册的有关表中选取,=1.230、=2.2、=1.5、=0.363、粮食振动筛工作原理=110000h。 代入数据得 根据振动器的工作特点,选用大游隙(3G)轴承,BET9九州体育选取圆锥滚子轴承32312。 4.2.4 圆轴法兰的设计 横撑的材料采用无缝钢管,壁厚为10mm,外径尺寸为100mm,管长为1230mm 铸造法兰如图11所示 图11 法兰 Fig. 11 flange 4.3 底座的设计 4..1 底座的功用 底座主要用来支撑整个机器,保持整个机器工作时的稳定性和平衡性。一般机器底座的技术要求都不是很高,大多数尺寸都是自由公差。型轴直线振动筛用为座式,其用地脚螺钉固结在混凝土中。混凝土有良好的抗压强度、防锈、吸振,它的内阻尼是钢的15倍、铸铁的5倍。 4..2 底座材料的选择 底座材料选择 采用焊接机架,即采用型钢结构(角钢和槽钢焊接而成),焊接机架强度高、刚度大,对同一结构强度为铸铁的2.5倍,而且比铸件毛坯轻30%,生产周期短、能适应市场竞争的需要;结构设计灵活、壁厚可以相差很大,并且可以根据工况需要不同部位选用;用于小批量的大、中型机架。 根据以往经验采用槽钢和角钢焊接机架,能节省生产成本。 4..3 焊接时应注意 材料的可焊性。可焊性差的材料会造成焊接困难,使焊缝可靠性降低。一般碳含量0.25%的碳钢(如Q235-A,20及25钢)和碳含量0.2%的低合金钢可焊性良好。 合理布置焊缝 (3)合理选择截面形状和合理布肋,提高抗振能力; 4)提高焊接接头抗疲劳能力和抗脆断能力。 4. 由《实用机械设计手册》查的, 轴承外径 D=130mm d=60mm e=1.2=14mm =10mm =155mm 轴承压盖的外形尺寸如下所示: 图12 轴承压盖 Fig. 12 the bearing cover 4.5 密封件的设计计算 采用毡油式密封件,型号为D=80mm 4.6 偏心块的设计偏心块的作用,改变可调不平衡重块的位置,可调整激振器离心惯性力的大小,激振器直接安装在筛箱两个侧壁上,简化筛箱的结构,并改善其受力状况。是振动器上较为重要的部分。 可知 (28) 代入数据得 =20.8kg mm =25mm =20.8kg 由公式(28)得,偏心块的宽度为: B=85mm 偏心块与轴的联接采用键联接,由《机械设计手册》一书查得: 键宽b×键高h×键长l=; 4.6.2 偏心块的安装要求 偏心块在重力的作用下,质心自动处于最低位置。这就使得两偏心块的初始处于最低位置,即初始相位角相等,这样就保证了两偏心块的同步反向运转。 偏心块的结构如图13所示 图13 偏心块 Fig. 13 eccentric block 4.7 联轴器的设计 4.7.1 联轴器的类型选择 振动筛的载荷有变化,且转速较高,有强振动性,易选用橡胶式联轴器。 4.7.2 规格的选择与计算 联轴器的计算转距 = =9550N·m 式中 —工作情况系数,K=1.7; —动力机系数,=1; —=1 =1。 代入数据得 =66.46N·m 由《机械设计手册》初步选取UL型轮胎式联轴器UL8,额定转矩=400N·m和WS型十字万向联轴器WSD6额定转矩=280N·m。 4.8 键的选择 4.8.1 轴与偏心块连接处键的选择与校核 与偏心块连接处轴的直径为mm,查《机械设计手册》知,采用圆头普通平键,键的尺寸为,键的个数为2个。工作长度 强度条件 ==3.58MPa (29) MPa (30) 式中 ——键连接的许用挤压应力,MPa,取100~120 MPa; T——转矩,N/mm; d——轴的直径,mm; k——键与轮毂的接触高度,mm; l——键的工作长度,mm。 ——键连接的许用剪切应力,MPa,=90 MPa。 4.8.2 轴与联轴器的连接处键的选择与校核 与联轴器相连处轴段采用圆头普通平键,此处平键的尺寸为。 强度条件 ==24.3 MPa MPa 式中 ——键连接的许用挤压应力,MPa,取100~120 MPa; T——转矩,N/mm; d——轴的直径,mm; k——键与轮毂的接触高度,mm; l——键的工作长度,mm。 ——键连接的许用剪切应力,MPa,=90MPa。 5 筛箱的结构设计 5.1 筛箱的结构 筛箱为Q235钢板制成,其厚度取8mm,采用座式结构。 筛箱是由横撑、进料槽、加强板、侧板、支撑架、横梁。 1-进料槽;2-横梁;3-加强板;4-横撑;5-侧板;6-支撑架 1 - feed trough; 2 - beam; 3 - reinforcing plate; 4 - lateral brace; 5 - side panel; 6 – brace 图14 筛箱的结构简图 Fig. 14 sketch of the screen box structure 侧板和横梁连接方式是焊接。侧板和横撑以及侧板和加强板的连接方式是螺栓连接。 由于焊接时构件仅在局部地方受热,构件各部分温度变化不均匀,发生不同程度的膨胀和收缩。造成这部分金属存在拉应力,其他部分金属也发生了与之平衡的压应力。所以,焊接时金属受热不均匀是使构件产生内应力和变形的原因。由于这些内应力,就降低了构件承受动负荷的能力。在强烈的振动下,构件容易在内应力大的地方产生开裂。要消除焊接后的内应力,最常用的方法是高温退火处理,这个方法是将构件均匀加到600~650 C0.2 筛箱的设计 .2.1 筛箱材料的选择和结构设计 侧板和横梁是筛框主要的受力部件,由于筛箱是借助侧板支承,所以侧板承受着物料和筛箱的重量,并将激振力传递到筛框的各部分。侧板一般用8~10毫米的钢板和角钢组合而成,从侧板的结构来看,它对x~x轴的惯性矩较大,所以,在垂直方向上的抗弯能力较大;但是,它对y~y轴的惯性矩较小,不利于承受水平方向的力量。所以,在有可能产生水平方向力量的地方,应当适当地进行补强。 横梁承受筛板和物料的重量及它在工作中的惯性力。横梁可以采用槽钢、工字钢、无缝钢管、箱型梁和压型梁等几种。圆振动筛工作原理采用钢管作横梁,由于它在和各方向的惯性矩相同,所以受力状态较好,它特别适用于圆形运动的筛箱。但是,由于钢管在与侧板铆接时比较困难,所以其使用收到一定的限制。应当注意,由于梁的弯矩和长度平方成正比,所以从强度观点来看,筛箱的宽度不宜过大,目前一般的筛箱很少大于2.5米。 筛箱的刚度是指它抗弯变形的能力。在筛子工作时,筛框受振动产生的高频惯性力可使局部构件发生动力变形,这种变形往往是横梁或侧板断裂的一个原因。所以,加强筛框结构的刚度,特别是连接部位的钢度是个重要的问题。在横梁间设置纵向小梁、横梁上铺设筛板、横梁与侧板连接处采用较大的弯钢板以代替角钢等措施都是提高筛箱整体刚度的有效方法。 5.2.2 筛箱部件的连接 筛箱的部件,如给料和排料溜槽、横梁和横撑原来是焊接在筛帮上的。但是,这种焊接结构易产生局部应力集中,在工作一定时间后,常常导致破裂。近年来,为提高承载能力都改用铆钉或螺栓连接。 5.2.3 筛箱的支撑 筛子安装方式取决于现场的条件,或是架在机座上,或是悬吊在承重结构上。目前座式筛子占多数,因为这种支撑方式比较简单,对厂房的高度要求较低,对筛子也没有特殊的安全要求,但是要传给地基一定的水平力和垂直力。 对于2ZSM1230型轴直线振动筛,其属于小型振动筛,振动的强度较小,所以采用焊接处理,其筛网的型号尺寸为:,筛面的面积为,用角钢焊接成框架并将筛网焊接在其上,其中侧板为Q235钢板,厚度为mm。 筛箱的底侧用六根直径48mm内径41mm的空心圆钢管焊接而成,满足了强度要求,而且能节省用材。 6 齿轮箱的设计 6.1 齿轮的布置 根据设计的两轴中心距离在垂直方向为416mm,且两点连线度角,初步选择四个齿轮如图摆放 图1 齿轮摆放图 Fig. 1 sketch of gear 6.2 齿轮的设计 6.2.1 齿轮的设计参数 传递功率 P=6.75kW,传递转矩 T=66.45 N·m,齿轮1转速 , 齿轮2电动机满载转速 ,传动比i=1.00,原动机载荷特均匀平稳,工作机载荷特性轻微振动,预定寿命 H=10000小时。 6.2.2 齿轮的材料及热处理及传动方式 由于转速较高选择硬齿面齿轮传动,45钢表面渗碳淬火处理,闭式传动。 6.2.3 齿轮的模数和齿数 初选齿轮的模数m=3.5,齿数Z=56。齿轮1分度圆直径 齿轮1齿顶圆直径 ,齿轮1齿根圆直径 ,齿轮1齿顶高,齿轮1齿根高 ,齿轮1全齿高,齿轮1齿顶压力角 。齿轮2分度圆直径,齿轮2齿顶圆直径 ,齿轮2齿根圆直径 ,齿轮2齿顶高 ,齿轮2齿根高 ,齿轮2全齿高 ,齿轮2齿顶压力角 。 6.3 齿轮的校核 将以上数据代入机械设计手册软件版3.0: 齿轮1接触强度极限应力 MPa 齿轮1抗弯疲劳基本值 MPa 齿轮1接触疲劳强度许用值 MPa 齿轮1弯曲疲劳强度许用值 MPa 齿轮2接触强度极限应力 MPa 齿轮2抗弯疲劳基本值 MPa 齿轮2接触疲劳强度许用值 MPa 齿轮2弯曲疲劳强度许用值 MPa 接触强度用安全系数 弯曲强度用安全系数 接触强度计算应力 MPa 接触疲劳强度校核 ≤ 满足 齿轮1弯曲疲劳强度计算应力 MPa 齿轮2弯曲疲劳强度计算应力 MPa 齿轮1弯曲疲劳强度校核 满足 齿轮2弯曲疲劳强度校核 满足 [1] 谭兆衡.选矿筛分机械的发展与应用[J].矿山机械,2004.01:52~63 [2] 王正浩.振动筛的研究现状与发展趋势[J].沈阳建筑工程学院学报,1999.1:65~73 [3] 王峰.筛分机械的发展与展望[J].矿山机械,2004.01: 31~53 [4] 唐敬麟主编,《破碎与筛分机械设计选用手册》 北京:化学工业出版社,2001.5:6~13 [5] 王昆等主编,《机械设计课程设计》 北京:高等教育出版社,1996:89~103 [6] 朱梦周等主编,《机械工程师手册》 北京:机械工业出版社,2000.5:81~90 [7] 孟少农主编,《机械加工工艺手册》 机械工业出版社出版,1992:74~93 [8] 闻邦椿.平面单质体自同步振动机的同步理论[J].东北大学学报,1979.2: 53~63 [9] 温邦椿,刘凤翘,刘杰编,《振动筛 振动给料机 振动输送机的设计与调试》,北京:化学工业出版社 1989:52~57 [10] 单辉祖主编,《材料力学》北京:高等教育出版社,1999;127~136 [11] 濮良贵、纪名刚主编,《机械设计》,第七版,西北工业大学:高等教育出出版社,2001:80~93 [12] 同济大学,上海交通大学等院校《机械制图》编写组,机械制图,第四版,北京:高等教育出版社,1979:5~14 [13] 谭兆衡. 国内筛分设备的现状和展望. 矿山机械. 2004年第10期. :34~37 [14] 机械工程手册编缉委员会编,《机械工程手册》,机械工业出版社,1982:6~13 [15] 胡宗武 ,石来德等主编,《非标准机械设备设计手册》,机械工业出版社,2003:121~130 [16] 矿山机械(选矿机械部分),冶金工业出版社,1978.10:52~63 [17] Ball and Roller Screws, Engineering Material and Design,1975:36~41 [18] Mingzhong Yang,MACHINERY DESIGN,2004.7:68~73 [19] 严峰.筛分机械[M].北京:煤炭工业出版社,1994:5~13 [20] 王文斌,林忠钦,李奇等.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社:2004:25~43 [21] 徐灏,邱宣怀,蔡春源等.机械设计手册[M]. 北京:机械工业出版社2000:80~86 [22] 白象忠,谭文峰,原洪海.材料力学[M].北京:中国建材工业出版社:2003:106~147 致 谢 本次设计的完成是在向阳老师的悉心指导,严格要求下完成的,在此期间,向老师在很多方面给了我们极大的关心和帮助,特别是他渊博的知识,严谨的工作态度,设计上独特的见解都让我们受益匪浅。我们的每一点进步都与向老师的悉心指导是分不开的,在此衷心的向老师表示感谢和敬意。 在设计期间,还得到同组许多同学的帮助,他们的见解,我们的讨论都促使着自己的进步,在此对他们表示感谢。 本科机械毕业设计论文CAD图纸 6

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