3467 雙驅動同步振動篩的結構設計,驅動,同步,振動篩,結構設計 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告設 計 題 目 : 雙驅動同步振動篩的結構設計 院 系 名 稱: 機電工程學院 專 業(yè) 班 級: 機械 08-3 班 學 生 姓 名: 張 強 導 師 姓 名: 任忠先 開 題 時 間: 2012 年 3 月 24 日 指導委員會審查意見：簽字： 年 月 日21 課題研究的目的和意義1.1 設計目的選煤廠的篩分機數(shù)量很多，所以對篩分機的要求也越來越高。不但要求它具有較高的生產(chǎn)率、較好的篩分效率或脫水效果、較低的動力消耗；而且還要具備結構簡單、制造容易、安裝維修方便等機械性能。由于滾軸篩、圓筒篩上述性能較差，在使用上受到了限制，逐漸被工藝效果好、構造簡單、維修方便的振動篩所代替。1.2 設計意義隨著社會的發(fā)展，振動篩在許多領域中得到了廣泛的應用，它是利用振動原理完成物料篩分的機械設備?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于采礦、冶金、水利、電力、輕工業(yè)、建筑、煤炭、石油化工、交通運輸和鐵道等工業(yè)部門中，用于完成各種不同的工作，成為重要的篩分設備。另外，振動篩是振動設備中行業(yè)需求量較大、發(fā)展最快的設備，它利用孔狀或縫隙狀的篩網(wǎng)把大小不一的顆粒狀混合物料篩分出來，生產(chǎn)過程中不僅可以將物料篩分成成品；而且還可以為下道工序做分級準備；甚至可以為破碎生產(chǎn)提供需要的物料顆粒。還可以用于脫泥、脫水等工作，以提高物料的精度，篩分出需要的物料。振動篩設備質量的優(yōu)劣和操作水平的高低，直接關系到生產(chǎn)效率的高低、物料精度的高低和節(jié)約能源的程度。因此，直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益。振動篩以簡單的結構、強大的處理能力等優(yōu)點在各種篩分設備中占有無法取代的地位。特別是近幾年，世界各國越來越重視振動篩篩分技術的研究，而且在普通振動篩的基礎上提出許多改進措施，比如優(yōu)化振動篩的動力學參數(shù)，設備朝著大型化發(fā)展，改變零部件材料等。自同步振動篩是一種廣泛用于散體物料分級的設備。在選煤等工業(yè)領域，用于分級、脫水、脫泥和脫介。其篩分性能尤其重要。本文系統(tǒng)地闡述了雙電機自同步振動篩的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，論述了設計高效雙電機自同步振動篩的必要性；同時對雙電機自同步振動篩的原理進行了分析，計算了振動篩的動力學參數(shù)、運動學參數(shù)，設計計算了激振器的軸、偏振塊的參數(shù)和結構，減震裝置，篩框的設計，并進行聯(lián)軸器的選型等。2 文獻綜述振動篩是廣泛應用于煤炭、化工、冶金、港口、水利電力等行業(yè)的重要設備，以完成各種不同的工藝過程。在煤炭行業(yè)的選煤廠和篩選廠中，篩分作業(yè)主要應用于原煤準備和產(chǎn)品處理上，在實現(xiàn)煤炭資源的合理利用、保護環(huán)境及為煤炭企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益等方面，發(fā)揮著重要的作用。振動篩在煤炭行業(yè)的應用歷史可以追溯到 20 世紀 60 年代，在吸收國外經(jīng)驗和自主創(chuàng)新的基礎上，振動篩無論在設計技術、制造工藝、品種規(guī)格上，還是在技術性能和結構強度上都有了很大提高。2.1 國外振動篩的發(fā)展狀況用篩分機把碎散物料篩分成不同的顆粒，已經(jīng)有悠久的歷史。從英國煤炭工業(yè)的文獻記載，在 1589 年提到煤的篩分。為了向市場提供各種顆粒的商品煤，廣泛的對煤進行篩分，是到 19 世紀下半業(yè)才盛行起來。固定篩是古老的篩分機。當時，有的固定篩用若干木條構成，也叫棒篩，后來出現(xiàn)了有傳動機構的棒條篩。這就是沿用至今的輥軸篩。為滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，圓筒篩，搖動篩和振動篩也先后問世。與固定篩相比，雖然輥軸篩，圓筒篩和搖動篩的工作效率有較大的改善，而且仍不失為結構簡單和工作可靠，但是卻步能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。因此，早在 60 年代，這些篩子在我國就開始被逐漸淘汰。固定篩不消耗動力和非常簡單可靠的結構，仍具有很強的生命力，目前仍大量用于初步篩分。經(jīng)過長期實踐，人們發(fā)覺按照上述篩分理論設計的振動篩，對細物料進行篩分時的生產(chǎn)能力太小，遂意識到以單個顆粒物料的運動狀態(tài)代表成群的物料運動狀態(tài)具有交大的片面性。隨著研究工作的深入，自 1965 年開始逐步建立起顆粒在篩面上的運動理論。該理論以力群為研究對象，根據(jù)物體在碰撞時傳遞能量的原理，提出了篩面上整個料層中不同位置顆粒的速度變化規(guī)律，突破了單顆料理論關于振動強度小于 3.3 的臨界值。在此基礎上，建立了薄層篩分法和變傾角篩分法，研制出等厚振動篩。用統(tǒng)計學方法研究碎散物料在篩面上透篩概率，稱為概率篩分理論。該理論是由瑞典的摩根森于 1951 年最先提出的，故在該理論指導下設計的振動篩稱為摩根森概率篩。隨著工業(yè)企業(yè)的發(fā)展和篩分機設計制造技術的進步，自 70 年代以來，世界上一些國家先后研制出了大型振動篩，篩寬在 3.6m 以上的已不罕見。如日本身剛所生產(chǎn)的振動篩達 4.8x7.2 ，德國 K.H.D 公司生產(chǎn)的振動篩寬達 5.5m，面積約為 50 。振動篩大型化標志著篩分機技術已達到先進水平。零部件標準化，通用化和產(chǎn)品系列化，生產(chǎn)專業(yè)化，是近代機械工業(yè)的重要標志，篩分機械也不例外。如德國 K.H.D 公司生產(chǎn)的 USK 圓振動篩和 USL直線振動篩，其激振器可以通用，同一個篩框既可以裝分級篩面，也可裝脫水篩面。又如美國振動篩，其基形已經(jīng)穩(wěn)定，主要力量放在改進結構，簡化制造和應用新技術的方面。有的篩子除激振器外，篩框也作成單體結構，可以在現(xiàn)場組裝，極大地方便了制造，運輸和維修。前蘇聯(lián)早在 60 年代中期就組織了篩分機產(chǎn)品整頓，統(tǒng)一基型，減少雜亂型號，在此基礎上提高產(chǎn)品的系列化程度。國外許多篩分機械公司都是科研，設計，制造和銷售的聯(lián)合體，專業(yè)化程度高，產(chǎn)品繼承性好，經(jīng)過多年改進，使產(chǎn)品逐步完善和提高2.2 我國振動篩發(fā)展狀況由于工業(yè)發(fā)展緩慢，基礎比較薄弱，理論研究和技術水平落后，我國篩分機械的發(fā)展是本世紀近 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，并培養(yǎng)了一批技術人員。(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需要，標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。2.3 振動篩的發(fā)展趨勢 近年來,隨著對振動篩的研究不斷深入,在篩箱結構、篩面運動軌跡和篩面材料等方面進行大量的研究工作，從而使其得到迅速發(fā)展和完善。其發(fā)展趨勢有如下幾方面：(1)向標準化、通用化、系列化發(fā)展 這是便于設計、組織專業(yè)化生產(chǎn)、保證質量和降低成本的途徑。德國 KHD 公司的 USL、USK 篩機的寬度以 200 mm 為一檔。長度以 750 mm 為一檔組成了兩個系列的 45 種規(guī)格產(chǎn)品。其篩網(wǎng)、橫梁、傳動軸、進料板、出料板均實現(xiàn)標準化、通用化，振動器也只有三種。同時德國的申克公司冷熱燒結礦篩和等厚篩只通用兩種振動器，可見三化程度之高。(2)向大型化發(fā)展 篩分機械的大型化有利于提高處理量，擴大生產(chǎn)規(guī)模，提高生產(chǎn)效率，方便管理，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。近年來，國內外的大型篩分機械發(fā)展迅猛。所謂大型篩分機，設計規(guī)范中沒有對它的規(guī)格范圍作規(guī)定。一般寬度在 2.4m 以上，面積在 15m2 以上，可以認為是大型篩分機。德國申克(SCHENCK)公司制造的寬度為 4m，長度為 8.5m，面積為 34m2 的焦炭篩分機，處理能力達 800m3/h。(3)向理想運動軌跡振動篩發(fā)展 篩分機在一定的篩分效率下單位面積處理能力，在很大程度上取決于篩網(wǎng)的運動軌跡。數(shù)十年來的研究成果很大程度上反映在篩網(wǎng)的運動軌跡的變化上。篩網(wǎng)的運動軌跡從一條直線發(fā)展到多種曲線；從線性演變到非線性；從平面曲線到空間復雜曲線，以適應處理各種不同特性的被篩物料的要求。(4)新的振動形式 振動篩的振動機理將突破傳統(tǒng)的振動形態(tài)，而采取新的振動形式，從根本上解決振動篩目前難以解決的一些主要問題。從所采用的振動理論方面看，會突破傳統(tǒng)的確定性線性振動理論，而采用更符合實際情況的平穩(wěn)線性隨機振動理論及非線性隨機振動理論。(5)應用自同步技術 采用力學原理實現(xiàn)同步的自同步振動篩不需要安裝齒輪同步器，可簡化結構，降低噪音，減少設備故障，節(jié)約維修成本。自同步式振動篩將得到進一步的發(fā)展。(6)進一步降低噪音 由于振動篩分機械工作噪音大，造成工廠工作條件差。如何改進結構，采用更合理的動力學參數(shù)，降低噪音的研究仍然一個重要課題。(7)高可靠性、易維修性振動篩的研制。可以預計，隨著振動篩分技術的不斷成熟和完善，振動篩的結構會更加合理，會進一步優(yōu)化和標準化，使產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和維護費用進一步降低，篩分效率和生產(chǎn)率會進一步提高3 基本內容、擬解決的主要問題3.1 基本內容：礦用振動篩結構圖振動篩是由篩箱，激振器，減振彈簧，支承座，電動機，傳動部分等組成。1、進行總結分析，確立設計方案； 2、對其結構進行詳細設計；3、傳動方式的選擇；4、繪制振動篩總體裝配圖；5、繪制主要零件圖；6、編寫設計說明書。3.2 擬解決問題：1、工藝參數(shù)的選擇與確定；2、動力學分析及參數(shù)計算；3、功率計算及電機的選擇；4、零件的計算；5、基型及結構的比較和選擇。4 技術路線或研究方法1.在圖書館、書店收集相關設計手冊、連續(xù)期刊、專利文獻等參考文獻，通過網(wǎng)絡查找產(chǎn)品介紹、實物圖片、技術參數(shù)等信息。2.總體方案論證，對多種設計方案進行對比分析，確定設計方案；3.篩箱結構、激振器、傳動方式的選擇；4. 根據(jù)已知參數(shù)完成振動篩的結構設計；5.繪制裝配圖、零件圖。5 進度安排2 月 27 日~3 月 15 日，查找相關資料，完成文獻綜述。3 月 16 日~4 月 19 日，撰寫開題報告。初步確定設計總體方案。4 月 20 日~5 月 24 日，大體完成各部分的設計和繪制裝配圖和相應零件圖。撰寫設計說明書。5 月 25 日~6 月 7 日 ，提交正式設計教師審核。6 月 8 日~6 月 15 日，按照學院的規(guī)范要求排版打印設計說明書。上交畢業(yè)設計文件準備畢業(yè)答辯，參加畢業(yè)答辯。6 主要參考文獻[1] 成大先主編.機械設計手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社，2004.[2] 齊占慶主編.機床電氣控制技術[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004.[3] 喬長君，姜洪文主編.電機修理技術[M].北京:化學工業(yè)出版社，2005.[4] 孔慶華主編.機械設計基礎[M].上海:同濟大學出版社，2004.[5] 劉鴻文主編.材料力學[M].北京:高等教育出版社，1992.[6] 機械工程手冊編委會編.機械工程手冊[S].北京:機械工業(yè)出版社，1982.[7] 大連理工大學工程畫教研室編.機械制圖[G].北京:高等教育出版社，1993.[8] 王世剛，張春宜，徐起賀主編.機械設計設計實踐[M].黑龍江:哈爾濱工業(yè)界大學出版社，2001.[9] 濮良貴，紀名剛主編.機械設計[M].北京:高等教育出版社，1996.