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3175直線振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)
摘 要
本次設(shè)計(jì)振動(dòng)篩，在冶金和煤礦有廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹振動(dòng)篩的應(yīng)用及其發(fā)展?fàn)顩r，本次設(shè)計(jì)包括振動(dòng)篩的分類與特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案的確定；對(duì)物料的運(yùn)動(dòng)分析；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)；合理設(shè)計(jì)振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)尺寸；對(duì)激振器進(jìn)行偏心塊的設(shè)計(jì)和計(jì)算，和齒輪的校核；包括原始的設(shè)計(jì)參數(shù)；電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與校核；進(jìn)行了主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算；彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算；軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)；軸承的選擇和計(jì)算；然后設(shè)備的維修、安裝等。
關(guān)鍵詞：振動(dòng)篩；彈簧；激振器
The design of the 3175 linear vibrating screen
ABSTRACT
This design is vibrating screen, have significant applications in metallurgy and coal mines. This paper mainly introduces application of vibrating screen and its development condition, the design contain the classification and features of vibration screen and the determination of design scheme; Analyzing the movement of materials; For dynamics analysis and the calculation of the kinetic parameters of vibrating screen; The reasonable design the structure size of vibrating screen; Vibrator for the design and calculation of eccentric block, and the gear check; Including the original design parameters; The design of the motor and check; The design and calculation of main components; Spring design and calculation; The strength of the shaft design; Selection and calculation of the bearing.
.
KEYWORDS:screening ,spring ,vibrator
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目錄
1 緒論------------------------------------------------------------------------------------1
1.1 篩分技術(shù)的現(xiàn)狀-----------------------------------------------------------------------------1
1.2 篩分機(jī)械發(fā)展概況--------------------------------------------------------------------------2
1.3 國內(nèi)外篩分機(jī)械的發(fā)展方向--------------------------------------------------------------3
1.4 課題提出意義和所設(shè)計(jì)的內(nèi)容-----------------------------------------------------------3
2 熱礦振動(dòng)篩的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)分析--------------------------------------------------------4
2.1 振動(dòng)篩的基本概念 ------------------------------------------------------------------------4
2.1.1 振動(dòng)篩分類-------------------------------------------------------------------------4
2.1.2 篩分基本原理----------------------------------------------------------------------5
2.1.3 振動(dòng)篩的主要部件----------------------------------------------------------------5
2.2 振篩面物料的運(yùn)動(dòng)分析-------------------------------------------------------------------6
2.3 熱礦振動(dòng)篩的動(dòng)力學(xué)分析----------------------------------------------------------------7
2.4 熱礦振動(dòng)篩工作原理----------------------------------------------------------------------9
3 熱礦振動(dòng)篩參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算---------------------------------------------------------------11
3.1 參數(shù)的計(jì)算與選擇--------------------------------------------------------------------------11
3.2 動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算與選擇--------------------------------------------------------------------15
4 主要零部件的設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------------------------------19
4.1 激振器的設(shè)計(jì)--------------------------------------------------------------------------------19
4.1.1 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算-----------------------------------------------------------------------19
4.1.2 軸的強(qiáng)度計(jì)算-----------------------------------------------------------------------24
4.1.3 偏心塊設(shè)計(jì)計(jì)算--------------------------------------------------------------------29
4.1.4 軸承選擇-----------------------------------------------------------------------------30
4.2 螺旋彈簧計(jì)算--------------------------------------------------------------------------------31
4.3 聯(lián)軸器的選擇--------------------------------------------------------------------------------34
5 熱礦振動(dòng)篩的安裝與維護(hù)-------------------------------------------------------------------35
5.1 熱礦振動(dòng)篩的安裝--------------------------------------------------------------------------36
5.2 熱礦振動(dòng)篩的維護(hù)--------------------------------------------------------------------------37
6 環(huán)保和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)---------------------------------------------------------------------------------37
6.1 熱礦振動(dòng)篩的環(huán)保--------------------------------------------------------------------------37
6.2 熱礦振動(dòng)篩的經(jīng)濟(jì)分析--------------------------------------------------------------------38
結(jié)論------------------------------------------------------------------------------------------------------39
致謝------------------------------------------------------------------------------------------------------40
參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------------------------------------------------------41
第 43 頁
遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 篩分技術(shù)的現(xiàn)狀
振動(dòng)篩分機(jī)在工程中應(yīng)用廣泛。從國內(nèi)的研究方向來看，一方面致力于當(dāng)前篩分機(jī)械的運(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)方式，以便進(jìn)一步推動(dòng)篩分機(jī)械的應(yīng)用。
20世紀(jì)40年代，振動(dòng)篩的出現(xiàn)，標(biāo)志著現(xiàn)代篩分技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。隨著煤炭加工業(yè)的不斷發(fā)展，篩分作業(yè)日益成為其不可缺少的一部分。在現(xiàn)代煤炭工業(yè)中，篩分作業(yè)的作用絕不僅僅體現(xiàn)在為其他選煤方法創(chuàng)造條件，它還直接關(guān)系到煤炭產(chǎn)品的對(duì)路供應(yīng)和生產(chǎn)部門的經(jīng)濟(jì)效益。通過篩分分級(jí)，可以提高煤炭產(chǎn)品質(zhì)量、增加品種。這對(duì)于減少環(huán)境污染、提高煤炭利用效率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益都有著重要的意義。可以認(rèn)為，就煤炭加工而言，篩分作業(yè)和分選作業(yè)處于同等重要的地位。美國某學(xué)者甚至認(rèn)為，篩分作業(yè)是選煤廠中最重要的工藝環(huán)節(jié)，對(duì)能否有效地選煤、回收商品煤、產(chǎn)品脫水干燥等都具有深遠(yuǎn)的影響，一言以蔽之：篩分是選煤加工廠的“靈魂”。尤其值得一提的是：同煤炭的分選作業(yè)相比，篩分作業(yè)還具有簡單易行、投資少、見效快、便于管理的特點(diǎn)。類似于煤炭工業(yè)，篩分作業(yè)在其他工業(yè)部門中也有著廣泛的應(yīng)用，并占有舉足輕重的地位。例如，在三峽和小浪底等水利工程工地，就有眾多的各種類型的篩分機(jī)械對(duì)砂石物料進(jìn)行篩分處理；此外，在制鹽、糧食加工等領(lǐng)域也廣泛地采用篩分機(jī)械對(duì)物料進(jìn)行凈化處理。篩分雖然是一種古老的分類方法。它可以處理從0.1~300mm甚至更大力度的各種各樣的物料。伴隨粉體顆粒技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的科技進(jìn)步，眾多的新思想、新技術(shù)和新材料被引入到篩分技術(shù)中來，篩分設(shè)備的處理能力和篩分效率也有了長足的進(jìn)步，設(shè)備的可靠性不斷提高，同時(shí)很多新型的篩分設(shè)備不斷問世。例如，近年來英國的某公司成功地將超聲渡技術(shù)應(yīng)用到超細(xì)粒級(jí)的篩分作業(yè)中，有效地解決了篩孔堵塞的問題，使得篩分技術(shù)得以取代以往某些只能采用風(fēng)力分級(jí)來解決的細(xì)粒物料的分級(jí)作業(yè)，進(jìn)一步拓展了篩分作業(yè)的應(yīng)用范圍。
20世紀(jì)40年代，振動(dòng)篩的出現(xiàn)，標(biāo)志著現(xiàn)代篩分技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。隨著煤炭加工業(yè)的不斷發(fā)展，篩分作業(yè)日益成為其不可缺少的一部分。在現(xiàn)代煤炭工業(yè)中，篩分作業(yè)的作用絕不僅僅體現(xiàn)在為其他選煤方法創(chuàng)造條件，它還直接關(guān)系到煤炭產(chǎn)品的對(duì)路供應(yīng)和生產(chǎn)部門的經(jīng)濟(jì)效益。通過篩分分級(jí)，可以提高煤炭產(chǎn)品質(zhì)量、增加品種。這對(duì)于減少環(huán)境污染、提高煤炭利用效率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益都有著重要的意義?？梢哉J(rèn)為，就煤炭加工而言，篩分作業(yè)和分選作業(yè)處于同等重要的地位。美國某學(xué)者甚至認(rèn)為，篩分作業(yè)是選煤廠中最重要的工藝環(huán)節(jié)，對(duì)能否有效地選煤、回收商品煤、產(chǎn)品脫水干燥等都具有深遠(yuǎn)的影響，一言以蔽之:篩分是選煤加工廠的“靈魂”。尤其值得一提的是：同煤炭的分選作業(yè)相比，篩分作業(yè)還具有簡單易行、投資少、見效快、便于管理的特點(diǎn)。類似于煤炭工業(yè)，篩分作業(yè)在其他工業(yè)部門中也有著廣泛的應(yīng)用，并占有舉足輕重的地位。例如，在三峽和小浪底等水利工程工地，就有眾多的各種類型的篩分機(jī)械對(duì)砂石物料進(jìn)行篩分處理；此外，在制鹽、糧食加工等領(lǐng)域也廣泛地采用篩分機(jī)械對(duì)物料進(jìn)行凈化處理。篩分雖然是一種古老的分類方法。它可以處理從0.1~300mm甚至更大力度的各種各樣的物料。伴隨粉體顆粒技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的科技進(jìn)步，眾多的新思想、新技術(shù)和新材料被引入到篩分技術(shù)中來，篩分設(shè)備的處理能力和篩分效率也有了長足的進(jìn)步，設(shè)備的可靠性不斷提高，同時(shí)很多新型的篩分設(shè)備不斷問世。例如，超聲渡技術(shù)應(yīng)用到超細(xì)粒級(jí)的篩分作業(yè)中，有效地解決了篩孔堵塞的問題，使得篩分技術(shù)得以取代以往某些只能采用風(fēng)力分級(jí)來解決的細(xì)粒物料的分級(jí)作業(yè)，進(jìn)一步拓展了篩分作業(yè)的應(yīng)用范圍。
1.2 我國篩分機(jī)械發(fā)展概況
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，1500mm×3000mm重型振動(dòng)篩及系列，15、30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內(nèi)需要，標(biāo)志著我國篩分機(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。
1.3 國內(nèi)外篩分機(jī)械的發(fā)展方向
工業(yè)的發(fā)展對(duì)振動(dòng)篩的品種和質(zhì)量要求愈來愈高、從而使振動(dòng)篩的發(fā)展提高到了一個(gè)新的階段、綜合國內(nèi)外篩分機(jī)的狀況、篩分機(jī)向以下幾個(gè)方向發(fā)展：
1).向高效率高產(chǎn)量化發(fā)展：工業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程促使企業(yè)規(guī)模增大、生產(chǎn)能力大大 提高、需要高效高產(chǎn)能篩分機(jī)與之配套。
2).向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展：這是便于設(shè)計(jì)、組織專業(yè)化生產(chǎn)、保證質(zhì)量 和
降低成本的作用
3).振動(dòng)強(qiáng)度的增大：篩機(jī)的振動(dòng)過程逐漸強(qiáng)化、即提高篩機(jī)的振動(dòng)參數(shù)、以取得
較大的速度和加速度，從而提高生產(chǎn)能力和篩分效率。
4).向輕型、環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡化方向發(fā)展：80年代的老式振動(dòng)篩,換網(wǎng)特別不方便,壓網(wǎng)螺栓每層就有48支,換一個(gè)網(wǎng)時(shí)間最少要4個(gè)鐘頭,且高目數(shù)的粉體容易從螺栓泄出去。
1.4 課題提出意義和設(shè)計(jì)的內(nèi)容
機(jī)械設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力,對(duì)本科所學(xué)知識(shí)的一次全面應(yīng)用，并且是和以后的工作的一個(gè)連接，主要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和整體思維能力。本次設(shè)計(jì)描述3175直線振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)方法依據(jù)和步驟，包括振動(dòng)篩的分類與特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案的確定；對(duì)物料的運(yùn)動(dòng)分析；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；合理設(shè)計(jì)振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)尺寸；對(duì)激振器進(jìn)行偏心塊的設(shè)計(jì)和計(jì)算，和齒輪的校核；包括原始的設(shè)計(jì)參數(shù)；電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與校核；進(jìn)行了主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算；彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算；軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)；軸承的選著和計(jì)算；然后設(shè)備的維修、安裝等。
2 熱礦振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)分析
2.1
2.1.1 振動(dòng)篩的分類
振動(dòng)篩分類方式較多，常按激振器驅(qū)動(dòng)軸的根數(shù)多少來分類，可以將振動(dòng)篩分為單軸與雙軸兩種：
按照其工作原理、結(jié)構(gòu)、用途，可將直線振動(dòng)篩大體分為：
表2.1振動(dòng)篩的分類
類型
振動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡
最大給料粒度v
/mm
篩孔尺寸
/mm
用途
固定格篩
靜止
1000
25~300
預(yù)先篩分
圓筒篩
按一定方向旋轉(zhuǎn)
300
5~60
脫泥礦石分級(jí)
滾軸篩
篩軸按一定方向旋轉(zhuǎn)
210
26~50
大塊礦物篩分脫介、預(yù)先分級(jí)
搖動(dòng)篩
近似直線
50
13~50
0.5
分級(jí)、脫水、脫泥等
圓振動(dòng)篩
圓、橢圓
400
6~100
分級(jí)
直線振動(dòng)篩
直線、準(zhǔn)直線
300
3~80
0.5~13
分級(jí)、脫水、脫介
共振篩
直線
300
0.6~80
分級(jí)、脫介、脫水
概率篩
橢圓、直線、圓
100
16~60
礦物分級(jí)
等厚篩
直線、圓
300
25~40
礦物分級(jí)
：
通常情況下篩子多數(shù)采用慣性振動(dòng)篩，它的主要優(yōu)點(diǎn)是振幅穩(wěn)定，受其他干擾因素小，缺點(diǎn)是激振器有較大的尺寸和高消耗的特點(diǎn)。
2.1.2
振動(dòng)篩就是對(duì)散性物料幾何尺寸的篩分，比較其的大小與篩孔的大小，如果小于，物料將從篩孔中通。篩子振動(dòng)時(shí)單個(gè)物料在篩面上產(chǎn)生一定的使其離開篩面，當(dāng)通過最高點(diǎn)時(shí)物料重新落到篩面上進(jìn)行篩分。如果改變篩面的振幅需要改變偏心塊上下的激振力大小。通過改變其上、下上的相位角，可改變篩面的的曲線形狀并且還可以改變振動(dòng)篩篩面物料的運(yùn)動(dòng)軌跡形式。
1）圓振動(dòng)篩 其運(yùn)動(dòng)軌跡形式為圓或橢圓，它是以一個(gè)旋轉(zhuǎn)加速度矢量運(yùn)轉(zhuǎn)而形成的運(yùn)行軌跡，因?yàn)閳A振動(dòng)篩的松散被篩物料的能力非常強(qiáng)，故其常常傾斜安裝則會(huì)使卡在篩孔中的顆粒重新跳出，有利于提高篩分效率，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)工作可靠。其可有輕型、重型和吊式坐式之分。
2）直線振動(dòng)篩 由于篩子在振動(dòng)過程中有振的不平穩(wěn)性，所以篩子以直線或近似直線為運(yùn)行軌跡，為了提高效率篩面通常水平安裝或稍微傾斜安裝；振動(dòng)方向角為40o～60o；物料的輸送和篩分，就在篩面上進(jìn)行。
這類篩子結(jié)構(gòu)緊湊，振動(dòng)參數(shù)合理，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，有較高的篩分和脫水效率。
2.1.3 振動(dòng)篩的基本結(jié)構(gòu)
振動(dòng)篩分為共振篩、圓振動(dòng)篩和直線振動(dòng)篩等等，其中圓振動(dòng)篩和直線振動(dòng)篩往往統(tǒng)稱為慣性振動(dòng)篩，盡管在工作原理和結(jié)構(gòu)上有區(qū)別，但它們的主要組成部件都是一樣的，其組成部件主要有振動(dòng)器、篩箱、傳動(dòng)裝置和隔振裝置。
1） 振動(dòng)器 振動(dòng)篩使用的振動(dòng)器通常有兩種：單軸式和雙軸式。圓振動(dòng)篩采用單軸式主要的振動(dòng)源，擁有動(dòng)器的主要有。
有筒式振動(dòng)器、箱式振動(dòng)器、振動(dòng)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)器和偏心式振動(dòng)器，無論使用哪種振動(dòng)它的基本原理都相同。振動(dòng)器有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反但速度相同的偏心質(zhì)量，而偏心質(zhì)量因旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力在振動(dòng)方向上的分力相互抵消，從而形成直線運(yùn)行軌跡。當(dāng)其振動(dòng)方向上的合力通過振動(dòng)篩篩箱重心時(shí)，振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)軌跡為直線。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往合力作用線不一定完全通過重心，有時(shí)會(huì)偏離一個(gè)小小的距離。會(huì)使運(yùn)動(dòng)軌跡成近似于直線的扁橢圓。兩個(gè)偏心質(zhì)量可以通過一對(duì)齒輪來實(shí)現(xiàn)等速同步運(yùn)行。
2）篩箱 篩箱可以分為篩框、篩面和緊固裝置。而箱框是由側(cè)板和橫梁構(gòu)成，側(cè)板是用15mm厚的鋼板制成，橫梁通常用槽鋼或工字鋼制成；一般采用焊接、高強(qiáng)度螺栓或柳接三種方式將其聯(lián)結(jié)起來。工程上常采用方式這樣能夠有效地防止回松雖然有藝，但它的荷適應(yīng)能力較好，使緊湊有利于使振動(dòng)篩能可靠運(yùn)行。焊接內(nèi)應(yīng)力較大，焊縫復(fù)雜，在強(qiáng)烈振動(dòng)作用時(shí)焊縫易開裂直至斷裂，但其結(jié)構(gòu)工藝簡單，一般可采用回火處理以消除內(nèi)應(yīng)力。
3）傳動(dòng)裝置 振動(dòng)篩帶傳動(dòng)裝置，它的主要特點(diǎn)是減震緩沖，傳動(dòng)較平穩(wěn)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，因此振動(dòng)器的轉(zhuǎn)速可任意選擇，其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)如果轉(zhuǎn)速過快皮帶會(huì)容易出現(xiàn)打滑磨損而造成篩孔的堵塞。為避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象，常用傳動(dòng)裝置用聯(lián)軸器可直接驅(qū)動(dòng)振動(dòng)篩，可使振動(dòng)器轉(zhuǎn)速平穩(wěn)也可以延長使用壽命，但振動(dòng)器的轉(zhuǎn)速不能調(diào)節(jié)。目前為止傳動(dòng)裝置通常采用高性能齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)比較廣泛。
4） 隔振裝置 振動(dòng)篩常用的隔振裝置是由支撐元件隔振器組成，其本質(zhì)是一個(gè)具有恢復(fù)力的彈性支撐和能量損耗裝置。通常，隔振器都是專門設(shè)計(jì)并制造型號(hào)使用時(shí)可作為機(jī)械零件來裝配安裝的器件。根據(jù)制造材料和形式的不同可將隔振器分為金屬絲網(wǎng)隔振器、金屬螺旋彈簧隔振器、橡膠隔振器、鋼絲繩彈簧隔振器等，螺旋彈簧的外形尺寸較小、結(jié)構(gòu)緊湊，而所得剛度很小，消振性能好，不需要緊固件且工作可靠。由于振動(dòng)篩的振幅較大，一般采用圓柱螺旋彈簧作隔振裝置。
2.2 熱礦振動(dòng)篩篩面物料的運(yùn)動(dòng)分析
振幅和頻率決定了物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)，為了取得較高生產(chǎn)率和生產(chǎn)效率，篩子多采用顆粒的跳動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)情況，選擇合適的頻率和振幅，由此計(jì)算單個(gè)顆粒在篩面上的運(yùn)動(dòng)受力分析如下。
圖 2.1 篩上物料受力分析
顆粒出現(xiàn)跳動(dòng)狀態(tài)的臨界條件：物料顆粒出現(xiàn)跳動(dòng)的臨界條件是顆粒對(duì)篩面的法X向壓力N=0，即
(2.1)
(2.2)
當(dāng)時(shí)，單個(gè)處于的，當(dāng)時(shí)，僅僅在篩體表面上的。
根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)：
當(dāng)Kv=時(shí)，有利于顆粒透篩
圖 2.2 篩上物料跳動(dòng)狀態(tài)
2.3 熱礦振動(dòng)篩的動(dòng)力學(xué)分析
慣性振動(dòng)的）、振動(dòng)質(zhì)量（篩箱和振動(dòng)器的穩(wěn)定的工作，需要對(duì)慣性振動(dòng)篩的振析計(jì)算，進(jìn)而找出其性、振幅之間的關(guān)系，要求選擇的彈和偏心重塊的必須合理。
分析如圖2.3所示。按單軸振動(dòng)篩動(dòng)力法引出運(yùn)動(dòng)：
（2.3）
圖 2.3雙軸直線運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩動(dòng)力學(xué)分析
慣性式振動(dòng)篩的最大特點(diǎn)是激振的頻率大于系統(tǒng)的固有頻率。常以頻率比Z來表示，通常頻率比Z=4~6.頻率比的定義為
今將上式等號(hào)兩邊均取平方，得
（2.4）
式中 K—系統(tǒng)的彈性剛性系數(shù)。當(dāng)Z=5時(shí)，則
上式中代表篩箱振體產(chǎn)生單位振幅時(shí)的慣性力，而K則為振動(dòng)系統(tǒng)的剛性系數(shù)，亦即系統(tǒng)產(chǎn)生單位變形時(shí)所需的彈性力?？梢姡瑧T性式振動(dòng)篩系統(tǒng)的彈性力遠(yuǎn)小于篩箱振體的慣性力，在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，它對(duì)篩箱振體的運(yùn)動(dòng)影響不大，一般不超過(2~5)%。阻尼力對(duì)系統(tǒng)的影響也是如此，在近似計(jì)算時(shí)，可略去不計(jì)。這就是慣性式振動(dòng)篩的基本特點(diǎn)。直線振動(dòng)篩的近視解與圓運(yùn)動(dòng)篩相似，當(dāng)忽略阻尼力及彈性力后，加速度用代入得
（2.5）
式中
根據(jù)式（2.3），直接得篩箱振體振幅A為
（2.6）
其相位角為
（2.7）
系統(tǒng)的固有頻率為
（2.8）
2.4 熱礦振動(dòng)篩的工作原理
工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)直線振動(dòng)篩均為座式安裝。采用雙軸激振器（電機(jī)不參振），由兩臺(tái)電機(jī)外拖作反向自同步旋轉(zhuǎn)，使篩體沿直線方向作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到篩分的目的。
圖2.4 振動(dòng)篩實(shí)圖
3 熱礦振動(dòng)篩動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)選擇
3.1 參數(shù)的
篩面的主要作用是用來完成篩分過程的，按被篩物料的性質(zhì)、粒度及篩分工藝的要求，選擇合適的篩面。篩面應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，較高的開孔率和不易堵孔等性能。
公式 (3.1)
式中
要求
篩分對(duì)象
每平方米篩面的。取其孔為
考慮粒度寸一半的多少，但對(duì)篩分質(zhì)量的， 每一的地方的粒度并不完全一致。取平均值
考慮粒度大于的顆粒多少，而對(duì)。在此情況下，取其值76%，L=1.76。
參考篩分篩分機(jī)效率的要求，在此要求下.
考慮的影響；水的含量對(duì)物料的影響和。
在此條件下上述各數(shù)值都取1。
中國130m2燒結(jié)機(jī)的臺(tái)車規(guī)格寬為2.5米，應(yīng)為要留空隙。篩面取3.1m，長為7.5m，是為3175型。
3.1.2 振幅和激振頻率的確定
由B.A.奧列夫斯基公式=0.15a+1（篩孔尺寸a）得到的結(jié)果顯然其結(jié)果與事實(shí)不符。因而，依據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)，篩孔尺寸在左右的振動(dòng)篩，選振幅為5.5是可行的，由于現(xiàn)在設(shè)計(jì)中利用原來的設(shè)備基礎(chǔ)來選擇，所以選振幅為4.5mm振動(dòng)頻率為n=735r/min.
3.1.3 篩子的
篩面與之間的夾角稱為α。篩面傾角與篩分機(jī)之密切相關(guān)。隨著的加大，篩分機(jī)的隨著物料在篩面加快而加大；但物料在篩面上縮短從而使得篩子的降低，減小會(huì)使篩分機(jī)的增加，常選傾角為α=-10°～10°，則選取傾角α=5°是可以的。
3.1.4 物料的拋射角
當(dāng)機(jī)械指數(shù)已定時(shí)，拋射角度愈大，則輸送速度也就愈小，機(jī)械指數(shù)選取最佳的拋射角度β=40°。
3.1.5 機(jī)械指數(shù)
(3.2)
式中： 4.5mm
振次 735r/min
3.1.5 拋料指數(shù)
(3.3)
3.1.6 送料速度
(3.4)
?。?0.92（對(duì)比重較大的散粒=0.85~1.0）
(振動(dòng)頻率)
由拋料指數(shù)查的n=0.68
所以
3.1.7 臨界轉(zhuǎn)速
(3.5)
現(xiàn)在選取n=735r/min，較臨界轉(zhuǎn)速稍低是合理的。
3.1.8 篩箱的尺寸
篩箱幾何尺寸的確定是篩分機(jī)械的重要的工藝參數(shù)，尺寸除了考慮外，其湊合而成，使其線能重心。用其。
圖 3.1 振動(dòng)篩示意圖
由于篩箱是左右對(duì)稱，所以取篩箱的一半求重心即可。表中各部件重量是半值。
篩體振動(dòng)部分的重量和質(zhì)量：
3.1.9
篩體振動(dòng)時(shí)，為了減小激振力對(duì)地基的壓力過大，篩子應(yīng)該有減振底架。它的質(zhì)量大小應(yīng)該遵循：不僅能使起到減振的效果而且又不能使質(zhì)量太重而顯得太過笨重。
選得
從而底架重量
底架的實(shí)際重量為74921N,合理。
3.2
3.2.1
(3.6)
式中：
與篩子振動(dòng)中停留于篩面的物料重量之和，即，的送料速度v、。
所以
=2.73x(161916+5116)
=456KN
取激振力為，
3.2.2
的簡化，如下圖3.2所示為。
圖 3.2振動(dòng)篩系統(tǒng)計(jì)算簡化圖
可通過求它的，設(shè)在垂直方向的最大振幅為，則位移幅：
假設(shè)不考慮阻尼，則運(yùn)動(dòng)方程式：
(3.7)
由上二式得：
式中：
支承彈簧總剛度。計(jì)算彈簧時(shí)，因?yàn)殪o壓縮量為30mm左右，選每個(gè)彈簧剛度為494N/mm，共12只，則
減振彈簧總剛度，同理。并選與支承彈簧同剛度的彈簧，共14只，則
激振頻率
(3.8)
代入上式得：
求出的結(jié)果，負(fù)號(hào)表示的是的方向相反，這是兩質(zhì)量系統(tǒng)在過情況。
對(duì)的振幅，可以大致以彈簧的向相等，那么其振幅是：
實(shí)際振幅較計(jì)算值稍大些，因?yàn)閺椈伤絼偠刃∮诖怪眲偠鹊木壒省?
3. 2.3 系統(tǒng)自振頻率的計(jì)算
由J.P.鄧哈陀的“機(jī)械振動(dòng)學(xué)”中給出二質(zhì)量的頻率方程；
（3.9）
代入數(shù)的
干擾力的頻率w=77rad/s>>42.67rad/s
因此可行
3.2.4 傳導(dǎo)力的計(jì)算
1.激振力sin35°（垂直方向）傳至底架上的力。設(shè)該力為，則其傳導(dǎo)率
(3.10)
結(jié)果負(fù)號(hào)表示在忽略阻尼的條件下，力與的相位差180°
所以
2. 傳至地基的力
(3.11)
原來
=130000~146250N
3.2.5 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算
電動(dòng)機(jī)的選擇
(3.12)
式中 P—電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率（KW）
M—參振質(zhì)量（kg）
A—振幅（m）
n—振動(dòng)次數(shù)（r/min）
d—軸承內(nèi)徑（m）
C—阻尼系數(shù)，一般取C=0.2
f—軸承摩擦系數(shù)，對(duì)滾動(dòng)軸承f=0.005
η—傳動(dòng)效率，取η=0.95
代入數(shù)據(jù)得
考慮到被忽略的影響因素，今選取大一檔電機(jī)，功率為45KW.
轉(zhuǎn)速為735r/min
電機(jī)型號(hào)：Y280S-8
4 主要零部件的設(shè)計(jì)
4.1 激振器的設(shè)計(jì)
4.1.1 齒輪強(qiáng)度的設(shè)計(jì)
已知數(shù)據(jù)：傳遞功率45KW轉(zhuǎn)速735r/min
材料選用40Cr調(diào)質(zhì)后硬度達(dá)到HBS=250～280
1>按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)7，估取=18m/s
齒輪法向模數(shù)Mn由公式得
≥mm (4.1)
齒寬系數(shù) 查文獻(xiàn)[11,10-7]得 =0.3 按齒輪相對(duì)軸承為對(duì)稱布置，取齒數(shù)為65。
載荷系數(shù)=×××
使用系數(shù)文獻(xiàn)[11,10-2]嚴(yán)重沖擊
動(dòng)載系數(shù)查文獻(xiàn)[11,10-8]得=1.24
齒向載荷分布系數(shù)
從文獻(xiàn)[11,10-4]中的調(diào)質(zhì)齒輪欄查得小齒輪相對(duì)支承對(duì)稱布置，7級(jí)精度.
=1.12+0.8
齒間載荷分布系數(shù)及 =10°
= +
==1.75
=
=1.75+1.01=2.76
查文獻(xiàn)[11,10-3]得 =1.1
載荷系數(shù)=1.6
當(dāng)量齒數(shù) =/ =65/=68 (4.2)
齒形系數(shù)查文獻(xiàn)[11,10-5]得 =2.28
應(yīng)力修正系數(shù)查文獻(xiàn)[11,10-5]得 =1.67
重合度系數(shù)=0.25+0.75/1.8=0.68
螺旋角系數(shù)=1-×=1-1×=0.92 (4.3)
許用彎曲應(yīng)力= (4.4)
齒輪彎曲疲勞根限應(yīng)力查文獻(xiàn)（[11,10-20]得 =800MPa
工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60nj=60×n×1×（10×52×40） (4.5)
=60×735×1×20800=1.198×109
彎曲疲勞強(qiáng)度的壽命系數(shù)查文獻(xiàn)[11,10-18] =1
彎曲疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)S==1.5
==533MPa
≥
≥2.27mm 取=4mm
中心距a===264.011mm (4.6)
將中心距圓整為266mm
由于軸承外徑D=280mm,中心距實(shí)際值a太小不符合要求
所以取中心距實(shí)際值a=396mm =6 Z=65
齒輪中心距實(shí)際值a===396.016mm
分度圓的螺旋角?== (4.7)
分度圓直徑d= =390mm (4.8)
2>齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核
(4.9)
齒數(shù)比u=1
齒輪轉(zhuǎn)矩T1=520000N.mm
齒寬b=×d=0.8×390=312mm
小齒直徑mm
載荷系數(shù)=2.67
彈性系數(shù)查文獻(xiàn)[11,10-6]
=189.8 (4.10)
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)查文獻(xiàn)[11,10-30] =2.47
重合度系數(shù)、可取=0.75～0.88,齒數(shù)多時(shí),取小值,反之,取大值. =60,=0.8
螺旋角系數(shù) =
=189.8×2.47×0.68×0.99×
= 184.5MPa
許用接觸應(yīng)力
=
齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力 =800MPa
安全系數(shù)查文獻(xiàn)[11,6-5] =1.0
壽命系數(shù)查文獻(xiàn)[11,6-16] =1
齒面工作硬化系數(shù)=1
=MPa
﹤
3>齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
許用彎曲應(yīng)力 = (4.11)
齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力 =800MPa
壽命系數(shù)查[11,10-17]得 =1
尺寸系數(shù)查[11,10-25]得 =1
安全系數(shù)查[11,6-5]得 =1.6
=500MPa
彎曲應(yīng)力= (4.12)
根據(jù)當(dāng)量齒數(shù) (4.13)
齒形系數(shù)查[11,10-5]得 =2.28
應(yīng)力修正系數(shù)查文獻(xiàn)[11,10-5]得 =1.73
螺旋角系數(shù) =1-×=1-1×=0.92 (4.14)
重合度系數(shù)=0.68
= =25.2 MPa
﹤
4>齒輪結(jié)構(gòu)尺寸
法向模數(shù)=6
齒數(shù)=65 法向壓力角=20°
齒頂高系數(shù) 正常齒 =1
頂隙系數(shù) 正常齒 =0.25
螺旋角=10° 分度圓直徑 =mm (4.15)
齒頂高 ==6mm
齒全高 h=+=13.5mm
齒頂圓直徑 =+2=402mm
齒根圓直徑 =-2382.5mm
端面壓力角 0.329 (4.16)
=18.2°
基圓直徑 370.5mm
基圓柱螺旋角
0.176×0.95=0.17 (4.17)
=9.6°
齒輪中心矩
mm (4.18)
4.1.2
在進(jìn)行軸的校核時(shí)，選擇危險(xiǎn)截面處進(jìn)行強(qiáng)度分析，即該截面應(yīng)是扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力較大且應(yīng)力集中系數(shù)較大，根據(jù)主被動(dòng)軸及偏心塊的安裝位置得，主動(dòng)軸相對(duì)于被動(dòng)軸有較大的彎矩，因此校核主動(dòng)軸的強(qiáng)度即滿足要求。如圖4.1所示，圖中、。
支反力：
圖4.1主軸的負(fù)載、彎矩、剪力圖
圖4.2 齒輪徑向力的載荷、剪力、彎矩
圖4.3偏心塊產(chǎn)生的剪力、彎矩、扭矩
軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心塊產(chǎn)生了較大慣性力，對(duì)軸的強(qiáng)度起著主導(dǎo)作用。當(dāng)慣性力旋轉(zhuǎn)到垂直方向與重力重合時(shí)，此時(shí)、有最大值。慣性力與軸同一角速度方向旋轉(zhuǎn)，對(duì)軸而言，其應(yīng)力方向是不變的。上面的其他作用力，如偏心塊重力、齒輪重力、齒輪的徑向力及圓周力，對(duì)軸而言，此載荷是交變的，但與慣性力比較式很小，故僅按心軸驗(yàn)算即可
。
（4.19）
對(duì)的合金鋼，取
為了是振動(dòng)篩能夠正常運(yùn)行所以對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。
軸上應(yīng)分別考慮由于偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力（不變應(yīng)力）；由于自身重力、齒輪上徑向力所引起的應(yīng)力（交變應(yīng)力）。
：
：
因?yàn)?
所以
不變部分：
求應(yīng)力:
不變部分，
(4.20)
交變部分：
由重力產(chǎn)生的切應(yīng)力較小，略去。軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)[11,15-1]得
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)[11,3-2]查取，因，，經(jīng)插值后可查得
又有文獻(xiàn)（11）附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附表3-4）為
由文獻(xiàn)[11,3-2]的尺寸系數(shù)，由文獻(xiàn)[11,3-3]的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
由文獻(xiàn)[11,3-4]查得表面質(zhì)量系數(shù)
則的綜合系數(shù)為
取
由下式計(jì)算危險(xiǎn)斷面的安全系數(shù)；
(4.21)
只考慮彎曲時(shí)安全系數(shù)：
(4.22)
只考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)的安全系數(shù)：
(4.23)
所以
>>S=1.5
故可知其安全
4.1.3
如圖4.1所示，根據(jù)的要求的求得其面積
: （4.24）
重心:
圖4.1 偏心塊的幾何尺寸 表4.1 偏心塊慣性力的調(diào)整情況
一塊偏心塊的慣性力：
(4.25)
減去5個(gè)鐵圓柱剩余之慣性力。
(4.26)
在空心孔內(nèi)采用鉛質(zhì)的調(diào)整圓柱，其慣性力調(diào)整情況如表4.1
的鉛柱重：
4.1.4 軸承的選擇
調(diào)心滾子軸承（型號(hào)：23626）
計(jì)算載荷： (4.27)
軸承受的最大徑向力：=61860N
軸承受的軸向力A=0
P==61860N
溫度按150°算，查的
則 當(dāng)量動(dòng)載荷=55674N
工作容量系數(shù)：,有文獻(xiàn)（12）查表的
代入數(shù)據(jù)的
則
(4.28)
壽命驗(yàn)算結(jié)果：74304h
4.2 螺旋彈簧的計(jì)算
4.2.1
：
： (4.29)
曲度系數(shù)： (4.30)
彈性變形：25.8mm (4.31)
彈性剛度： (4.32)
考慮到彈簧振動(dòng)方向?qū)ζ漭S線是傾斜，彈簧不僅受軸向的壓縮，而且還受側(cè)向彎曲，并且由此產(chǎn)生附加的彎曲應(yīng)力。
取彈簧的自由高度H=420mm
由三角的余弦定理，可求得;
圖 4.2 支承彈簧的各個(gè)位置
因此對(duì)于為4.9mm時(shí)，彈簧的軸向
同理，求得當(dāng)篩子通過共振區(qū)，（）其軸向壓縮為