机械毕业设计（论文）3175直线振动筛的设计（全套图纸）.doc

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1、3175直线振动筛的设计摘 要本次设计振动筛，在冶金和煤矿有广泛的应用。本文主要介绍振动筛的应用及其发展状况，本次设计包括振动筛的分类与特点和设计方案的确定；对物料的运动分析；对振动筛的动力学分析及动力学参数的计；合理设计振动筛的结构尺寸；对激振器进行偏心块的设计和计算，和齿轮的校核；包括原始的设计参数；电动机的设计与校核；进行了主要零部件的设计与计算；弹簧的设计与计算；轴的强度设计；轴承的选择和计算；然后设备的维修、安装等。关键词：振动筛；弹簧；激振器全套图纸，加153893706 The design of the 3175 linear vibrating screenABSTRACT

2、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; Anal

3、yzing 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 parame

4、ters; 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目录1 绪论-1 1.1 筛分技术的现状-1 1.2 筛分机械发展概况-2 1.3 国内外筛分机械的发展方向-3 1.4 课题提出意义和所设

5、计的内容-32 热矿振动筛的运动和动力学分析-4 2.1 振动筛的基本概念 -4 2.1.1 振动筛分类-4 2.1.2 筛分基本原理-5 2.1.3 振动筛的主要部件-52.2 振筛面物料的运动分析-62.3 热矿振动筛的动力学分析-72.4 热矿振动筛工作原理-93 热矿振动筛参数的设计计算-11 3.1 参数的计算与选择-11 3.2 动力参数的计算与选择-154 主要零部件的设计-19 4.1 激振器的设计-19 4.1.1 齿轮设计计算-19 4.1.2 轴的强度计算-24 4.1.3 偏心块设计计算-29 4.1.4 轴承选择-30 4.2 螺旋弹簧计算-31 4.3 联轴器的选择

6、-345 热矿振动筛的安装与维护-35 5.1 热矿振动筛的安装-36 5.2 热矿振动筛的维护-376 环保和经济评价-37 6.1 热矿振动筛的环保-37 6.2 热矿振动筛的经济分析-38结论-39致谢-40参考文献-411 绪论1.1 筛分技术的现状 振动筛分机在工程中应用广泛。从国内的研究方向来看，一方面致力于当前筛分机械的运动分析和结构调整；另一方面瞄准新颖的设计目标、探求合理的结构方式，以便进一步推动筛分机械的应用。 20世纪40年代，振动筛的出现，标志着现代筛分技术进入了一个新的发展阶段。随着煤炭加工业的不断发展，筛分作业日益成为其不可缺少的一部分。在现代煤炭工业中，筛分作业的

7、作用绝不仅仅体现在为其他选煤方法创造条件，它还直接关系到煤炭产品的对路供应和生产部门的经济效益。通过筛分分级，可以提高煤炭产品质量、增加品种。这对于减少环境污染、提高煤炭利用效率和社会经济效益都有着重要的意义。可以认为，就煤炭加工而言，筛分作业和分选作业处于同等重要的地位。美国某学者甚至认为，筛分作业是选煤厂中最重要的工艺环节，对能否有效地选煤、回收商品煤、产品脱水干燥等都具有深远的影响，一言以蔽之：筛分是选煤加工厂的“灵魂”。尤其值得一提的是：同煤炭的分选作业相比，筛分作业还具有简单易行、投资少、见效快、便于管理的特点。类似于煤炭工业，筛分作业在其他工业部门中也有着广泛的应用，并占有举足轻重

8、的地位。例如，在三峡和小浪底等水利工程工地，就有众多的各种类型的筛分机械对砂石物料进行筛分处理；此外，在制盐、粮食加工等领域也广泛地采用筛分机械对物料进行净化处理。筛分虽然是一种古老的分类方法。它可以处理从0.1300mm甚至更大力度的各种各样的物料。伴随粉体颗粒技术、机械工程技术等相关领域的科技进步，众多的新思想、新技术和新材料被引入到筛分技术中来，筛分设备的处理能力和筛分效率也有了长足的进步，设备的可靠性不断提高，同时很多新型的筛分设备不断问世。例如，近年来英国的某公司成功地将超声渡技术应用到超细粒级的筛分作业中，有效地解决了筛孔堵塞的问题，使得筛分技术得以取代以往某些只能采用风力分级来解

9、决的细粒物料的分级作业，进一步拓展了筛分作业的应用范围。 20世纪40年代，振动筛的出现，标志着现代筛分技术进入了一个新的发展阶段。随着煤炭加工业的不断发展，筛分作业日益成为其不可缺少的一部分。在现代煤炭工业中，筛分作业的作用绝不仅仅体现在为其他选煤方法创造条件，它还直接关系到煤炭产品的对路供应和生产部门的经济效益。通过筛分分级，可以提高煤炭产品质量、增加品种。这对于减少环境污染、提高煤炭利用效率和社会经济效益都有着重要的意义。可以认为，就煤炭加工而言，筛分作业和分选作业处于同等重要的地位。美国某学者甚至认为，筛分作业是选煤厂中最重要的工艺环节，对能否有效地选煤、回收商品煤、产品脱水干燥等都具

10、有深远的影响，一言以蔽之:筛分是选煤加工厂的“灵魂”。尤其值得一提的是：同煤炭的分选作业相比，筛分作业还具有简单易行、投资少、见效快、便于管理的特点。类似于煤炭工业，筛分作业在其他工业部门中也有着广泛的应用，并占有举足轻重的地位。例如，在三峡和小浪底等水利工程工地，就有众多的各种类型的筛分机械对砂石物料进行筛分处理；此外，在制盐、粮食加工等领域也广泛地采用筛分机械对物料进行净化处理。筛分虽然是一种古老的分类方法。它可以处理从0.1300mm甚至更大力度的各种各样的物料。伴随粉体颗粒技术、机械工程技术等相关领域的科技进步，众多的新思想、新技术和新材料被引入到筛分技术中来，筛分设备的处理能力和筛分

11、效率也有了长足的进步，设备的可靠性不断提高，同时很多新型的筛分设备不断问世。例如，超声渡技术应用到超细粒级的筛分作业中，有效地解决了筛孔堵塞的问题，使得筛分技术得以取代以往某些只能采用风力分级来解决的细粒物料的分级作业，进一步拓展了筛分作业的应用范围。 1.2 我国筛分机械发展概况 1).仿制阶段：这期间，仿制了前苏联的系列圆振动筛、BKT-11、BKT-OMZ型摇动筛；波兰的WK-15圆振动筛、CJM-21型摇动筛和WP1、WP2型吊式直线振动筛。这些筛分机仿制成功，为我国筛分机械的发展奠定了坚实的基础，并培养了一批技术人员。 2).自行研制阶段：从1966年到1980年研制了一批性能优良的

12、新型筛分设备，1500mm3000mm重型振动筛及系列，15、30共振筛及系列，煤用单轴、双轴振动筛系列，YK和ZKB自同步直线振动筛系列，等厚、概率筛系列，冷热矿筛系列。这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但是它们的研制成功基本上满足了国内需要，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。 3).提高阶段：进入改革开放的80年代，我国筛分机也进入了一个新的发展阶段。成功研制了振动概率筛系列、旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、自同步重型等厚筛系列、重型冷热矿筛系列、弛张筛、螺旋三段筛的研制，粉料直线振动筛、琴弦振动筛、旋流振动筛立式圆筒筛的研制也取得成功。1.3 国内外筛分机械的发

13、展方向 工业的发展对振动筛的品种和质量要求愈来愈高、从而使振动筛的发展提高到了一个新的阶段、综合国内外筛分机的状况、筛分机向以下几个方向发展： 1).向高效率高产量化发展：工业的现代化进程促使企业规模增大、生产能力大大 提高、需要高效高产能筛分机与之配套。 2).向标准化、系列化、通用化发展：这是便于设计、组织专业化生产、保证质量 和降低成本的作用3).振动强度的增大：筛机的振动过程逐渐强化、即提高筛机的振动参数、以取得较大的速度和加速度，从而提高生产能力和筛分效率。 4).向轻型、环保、结构简化方向发展：80年代的老式振动筛,换网特别不方便,压网螺栓每层就有48支,换一个网时间最少要4个钟头

14、,且高目数的粉体容易从螺栓泄出去。1.4 课题提出意义和设计的内容 机械设计主要是培养机械设计能力,对本科所学知识的一次全面应用，并且是和以后的工作的一个连接，主要培养学生的动手能力和整体思维能力。本次设计描述3175直线振动筛的设计方法依据和步骤，包括振动筛的分类与特点和设计方案的确定；对物料的运动分析；对振动筛的动力学分析及动力学参数的计算；合理设计振动筛的结构尺寸；对激振器进行偏心块的设计和计算，和齿轮的校核；包括原始的设计参数；电动机的设计与校核；进行了主要零部件的设计与计算；弹簧的设计与计算；轴的强度设计；轴承的选着和计算；然后设备的维修、安装等。2 热矿振动筛运动与动力学分析2.1

15、 2.1.1 振动筛的分类振动筛分类方式较多，常按激振器驱动轴的根数多少来分类，可以将振动筛分为单轴与双轴两种： 按照其工作原理、结构、用途，可将直线振动筛大体分为：表2.1振动筛的分类类型振动运动轨迹最大给料粒度v/mm筛孔尺寸/mm用途固定格筛静止100025300预先筛分圆筒筛按一定方向旋转300560脱泥矿石分级滚轴筛筛轴按一定方向旋转2102650大块矿物筛分脱介、预先分级摇动筛近似直线5013500.5分级、脱水、脱泥等圆振动筛圆、椭圆4006100分级直线振动筛直线、准直线3003800.513分级、脱水、脱介共振筛直线300 0.680 分级、脱介、脱水概率筛 椭圆、直线、圆1

16、00 1660矿物分级等厚筛直线、圆3002540矿物分级 ： 通常情况下筛子多数采用惯性振动筛，它的主要优点是振幅稳定，受其他干扰因素小，缺点是激振器有较大的尺寸和高消耗的特点。 2.1.2 振动筛就是对散性物料几何尺寸的筛分，比较其的大小与筛孔的大小，如果小于，物料将从筛孔中通。筛子振动时单个物料在筛面上产生一定的使其离开筛面，当通过最高点时物料重新落到筛面上进行筛分。如果改变筛面的振幅需要改变偏心块上下的激振力大小。通过改变其上、下上的相位角，可改变筛面的的曲线形状并且还可以改变振动筛筛面物料的运动轨迹形式。 1）圆振动筛 其运动轨迹形式为圆或椭圆，它是以一个旋转加速度矢量运转而形成的运

17、行轨迹，因为圆振动筛的松散被筛物料的能力非常强，故其常常倾斜安装则会使卡在筛孔中的颗粒重新跳出，有利于提高筛分效率，运转平稳工作可靠。其可有轻型、重型和吊式坐式之分。 2）直线振动筛 由于筛子在振动过程中有振的不平稳性，所以筛子以直线或近似直线为运行轨迹，为了提高效率筛面通常水平安装或稍微倾斜安装；振动方向角为40o60o；物料的输送和筛分，就在筛面上进行。 这类筛子结构紧凑，振动参数合理，运动平稳，有较高的筛分和脱水效率。2.1.3 振动筛的基本结构 振动筛分为共振筛、圆振动筛和直线振动筛等等，其中圆振动筛和直线振动筛往往统称为惯性振动筛，尽管在工作原理和结构上有区别，但它们的主要组成部件都

18、是一样的，其组成部件主要有振动器、筛箱、传动装置和隔振装置。1） 振动器 振动筛使用的振动器通常有两种：单轴式和双轴式。圆振动筛采用单轴式主要的振动源，拥有动器的主要有。 有筒式振动器、箱式振动器、振动电动机振动器和偏心式振动器，无论使用哪种振动它的基本原理都相同。振动器有两个旋转方向相反但速度相同的偏心质量，而偏心质量因旋转所产生的离心力在振动方向上的分力相互抵消，从而形成直线运行轨迹。当其振动方向上的合力通过振动筛筛箱重心时，振动筛运动轨迹为直线。在实际生产中，往往合力作用线不一定完全通过重心，有时会偏离一个小小的距离。会使运动轨迹成近似于直线的扁椭圆。两个偏心质量可以通过一对齿轮来实现等

19、速同步运行。 2）筛箱 筛箱可以分为筛框、筛面和紧固装置。而箱框是由侧板和横梁构成，侧板是用15mm厚的钢板制成，横梁通常用槽钢或工字钢制成；一般采用焊接、高强度螺栓或柳接三种方式将其联结起来。工程上常采用方式这样能够有效地防止回松虽然有艺，但它的荷适应能力较好，使紧凑有利于使振动筛能可靠运行。焊接内应力较大，焊缝复杂，在强烈振动作用时焊缝易开裂直至断裂，但其结构工艺简单，一般可采用回火处理以消除内应力。 3）传动装置 振动筛带传动装置，它的主要特点是减震缓冲，传动较平稳结构相对简单，因此振动器的转速可任意选择，其运转时如果转速过快皮带会容易出现打滑磨损而造成筛孔的堵塞。为避免出现上述现象，常

20、用传动装置用联轴器可直接驱动振动筛，可使振动器转速平稳也可以延长使用寿命，但振动器的转速不能调节。目前为止传动装置通常采用高性能齿轮传动系统比较广泛。4） 隔振装置 振动筛常用的隔振装置是由支撑元件隔振器组成，其本质是一个具有恢复力的弹性支撑和能量损耗装置。通常，隔振器都是专门设计并制造型号使用时可作为机械零件来装配安装的器件。根据制造材料和形式的不同可将隔振器分为金属丝网隔振器、金属螺旋弹簧隔振器、橡胶隔振器、钢丝绳弹簧隔振器等，螺旋弹簧的外形尺寸较小、结构紧凑，而所得刚度很小，消振性能好，不需要紧固件且工作可靠。由于振动筛的振幅较大，一般采用圆柱螺旋弹簧作隔振装置。2.2 热矿振动筛筛面物

21、料的运动分析 振幅和频率决定了物料在筛面上的运动，为了取得较高生产率和生产效率，筛子多采用颗粒的跳动状态。根据物料在筛面上的运动情况，选择合适的频率和振幅，由此计算单个颗粒在筛面上的运动受力分析如下。 图 2.1 筛上物料受力分析 颗粒出现跳动状态的临界条件：物料颗粒出现跳动的临界条件是颗粒对筛面的法X向压力N=0，即 (2.1) (2.2) 当时，单个处于的，当时，仅仅在筛体表面上的。 根据现有经验： 当Kv=时，有利于颗粒透筛图 2.2 筛上物料跳动状态2.3 热矿振动筛的动力学分析 惯性振动的）、振动质量（筛箱和振动器的稳定的工作，需要对惯性振动筛的振析计算，进而找出其性、振幅之间的关系

22、，要求选择的弹和偏心重块的必须合理。 分析如图2.3所示。按单轴振动筛动力法引出运动： （2.3） 图 2.3双轴直线运动振动筛动力学分析 惯性式振动筛的最大特点是激振的频率大于系统的固有频率。常以频率比Z来表示，通常频率比Z=46.频率比的定义为 今将上式等号两边均取平方，得 （2.4）式中 K系统的弹性刚性系数。当Z=5时，则 上式中代表筛箱振体产生单位振幅时的惯性力，而K则为振动系统的刚性系数，亦即系统产生单位变形时所需的弹性力。可见，惯性式振动筛系统的弹性力远小于筛箱振体的惯性力，在进行动力学分析时，它对筛箱振体的运动影响不大，一般不超过(25)%。阻尼力对系统的影响也是如此，在近似计

23、算时，可略去不计。这就是惯性式振动筛的基本特点。直线振动筛的近视解与圆运动筛相似，当忽略阻尼力及弹性力后，加速度用代入得 （2.5）式中 根据式（2.3），直接得筛箱振体振幅A为 （2.6）其相位角为 （2.7）系统的固有频率为 （2.8）2.4 热矿振动筛的工作原理工作原理与结构特点直线振动筛均为座式安装。采用双轴激振器（电机不参振），由两台电机外拖作反向自同步旋转，使筛体沿直线方向作周期性往复运动，从而达到筛分的目的。图2.4 振动筛实图3 热矿振动筛动力参数设计选择3.1 参数的 筛面的主要作用是用来完成筛分过程的，按被筛物料的性质、粒度及筛分工艺的要求，选择合适的筛面。筛面应具有足够的

24、强度，较高的开孔率和不易堵孔等性能。公式 (3.1)式中要求筛分对象 每平方米筛面的。取其孔为考虑粒度寸一半的多少，但对筛分质量的， 每一的地方的粒度并不完全一致。取平均值考虑粒度大于的颗粒多少，而对。在此情况下，取其值76%，L=1.76。参考筛分筛分机效率的要求，在此要求下.考虑的影响；水的含量对物料的影响和。在此条件下上述各数值都取1。 中国130m2烧结机的台车规格宽为2.5米，应为要留空隙。筛面取3.1m，长为7.5m，是为3175型。3.1.2 振幅和激振频率的确定 由B.A.奥列夫斯基公式=0.15a+1（筛孔尺寸a）得到的结果显然其结果与事实不符。因而，依据已有的经验，筛孔尺寸

25、在左右的振动筛，选振幅为5.5是可行的，由于现在设计中利用原来的设备基础来选择，所以选振幅为4.5mm振动频率为n=735r/min.3.1.3 筛子的 筛面与之间的夹角称为。筛面倾角与筛分机之密切相关。随着的加大，筛分机的随着物料在筛面加快而加大；但物料在筛面上缩短从而使得筛子的降低，减小会使筛分机的增加，常选倾角为=-1010，则选取倾角=5是可以的。3.1.4 物料的抛射角当机械指数已定时，抛射角度愈大，则输送速度也就愈小，机械指数选取最佳的抛射角度=40。3.1.5 机械指数 (3.2)式中： 4.5mm 振次 735r/min3.1.5 抛料指数 (3.3)3.1.6 送料速度 (3

26、.4) 取：=0.92（对比重较大的散粒=0.851.0） (振动频率) 由抛料指数查的n=0.68所以3.1.7 临界转速 (3.5)现在选取n=735r/min，较临界转速稍低是合理的。3.1.8 筛箱的尺寸筛箱几何尺寸的确定是筛分机械的重要的工艺参数，尺寸除了考虑外，其凑合而成，使其线能重心。用其。 图 3.1 振动筛示意图由于筛箱是左右对称，所以取筛箱的一半求重心即可。表中各部件重量是半值。 筛体振动部分的重量和质量： 3.1.9 筛体振动时，为了减小激振力对地基的压力过大，筛子应该有减振底架。它的质量大小应该遵循：不仅能使起到减振的效果而且又不能使质量太重而显得太过笨重。 选得 从而

27、底架重量 底架的实际重量为74921N,合理。3.2 3.2.1 (3.6)式中： 与筛子振动中停留于筛面的物料重量之和，即，的送料速度v、。 所以 =2.73x(161916+5116) =456KN 取激振力为，3.2.2 的简化，如下图3.2所示为。 图 3.2振动筛系统计算简化图 可通过求它的，设在垂直方向的最大振幅为，则位移幅： 假设不考虑阻尼，则运动方程式： (3.7) 由上二式得： 式中： 支承弹簧总刚度。计算弹簧时，因为静压缩量为30mm左右，选每个弹簧刚度为494N/mm，共12只，则 减振弹簧总刚度，同理。并选与支承弹簧同刚度的弹簧，共14只，则 激振频率 (3.8) 代入

28、上式得： 求出的结果，负号表示的是的方向相反，这是两质量系统在过情况。 对的振幅，可以大致以弹簧的向相等，那么其振幅是： 实际振幅较计算值稍大些，因为弹簧水平刚度小于垂直刚度的缘故。3. 2.3 系统自振频率的计算 由J.P.邓哈陀的“机械振动学”中给出二质量的频率方程； （3.9）代入数的 干扰力的频率w=77rad/s42.67rad/s因此可行3.2.4 传导力的计算 1.激振力sin35（垂直方向）传至底架上的力。设该力为，则其传导率 (3.10) 结果负号表示在忽略阻尼的条件下，力与的相位差180所以 2. 传至地基的力 (3.11) 原来 =130000146250N3.2.5 电

29、动机功率计算电动机的选择 (3.12) 式中 P电动机的计算功率（KW） M参振质量（kg） A振幅（m） n振动次数（r/min） d轴承内径（m） C阻尼系数，一般取C=0.2 f轴承摩擦系数，对滚动轴承f=0.005 传动效率，取=0.95代入数据得 考虑到被忽略的影响因素，今选取大一档电机，功率为45KW.转速为735r/min 电机型号：Y280S-84 主要零部件的设计4.1 激振器的设计4.1.1 齿轮强度的设计 已知数据：传递功率45KW转速735r/min 材料选用40Cr调质后硬度达到HBS=2502801按齿根弯曲疲劳强度设计 确定齿轮传动精度等级7，估取=18m/s齿轮

30、法向模数Mn由公式得 mm (4.1)齿宽系数 查文献11,10-7得 =0.3 按齿轮相对轴承为对称布置，取齿数为65。 载荷系数= 使用系数文献11,10-2严重冲击 动载系数查文献11,10-8得=1.24 齿向载荷分布系数 从文献11,10-4中的调质齿轮栏查得小齿轮相对支承对称布置，7级精度. =1.12+0.8齿间载荷分布系数及 =10 = + =1.75 =1.75+1.01=2.76查文献11,10-3得 =1.1 载荷系数=1.6 当量齿数 =/ =65/=68 (4.2) 齿形系数查文献11,10-5得 =2.28 应力修正系数查文献11,10-5得 =1.67 重合度系数=0.25+0.75/1.8=0.68螺旋角系数=1-=1-1=0.92 (4.3)许用弯曲应力= (4.4)齿轮弯曲疲劳根限应力查文献（11,10-20得 =800MPa工作应力循环次数N=60nj=60n1（105240） (4.5) =60735120800=1.198109 弯曲疲劳强度的寿命系数查文献11,10-18 =1弯曲疲劳强度的安全系数S=1.5=533MPa 2.27mm 取=4mm中心距