2ZD1556型自定中心园振动筛设计 毕业论文.doc

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1、I 2ZD1556 自定中心园振动筛 摘要 振动筛是选煤厂用的最多的设备之一，主要用于煤的准备筛分以及最 终筛分用，但是振动筛又是维修量比较大的设备。随着设计的逐渐完善， 自定中心园振动筛能够很好的解决这一问题。本文主要介绍振动筛在选煤 厂中的意义以及振动筛的发展现状，描述了本次设计 2ZD1556 型自定中心 园振动筛设计的计算方法依据和步骤.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；进行了激振器的偏心块等设计与计算， 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，皮带的设计计算与

2、校核，弹簧的设计计算，轴的强度计算，轴承的 选择与计算，然后进行了设备维修、安装、润滑及密封的设计 关键词：2ZD1556,振动筛，自定中心，设计依据 II 2ZD1556 CIRCULAR MOTION VIBRATION SIEVE OF AUTO CENTER ABSTRACT Vibration sieve is one of the most widely used devices in Coal Preparation Plant. Mainly used in coal preparation and the final screening with screening, But

3、 the vibrating screen is larger than the maintenance of equipment. With the gradual improvement of the design ，circular motion vibration sieve of auto center could well solve this problem. This article mainly introduced that vibration sieve in Coal Preparation Plant significance as well as vibration

4、 sieve development present situation, described this time has designed 2zd1556 circular motion vibration sieve of auto center design computational method basis and the step, as well as the main vibration sieve parts choice and the comparison, and showed this design characteristic. Including the clas

5、sification and characteristics of vibrating screen and determination of design; on the movement of materials analysis, Dynamic analysis of vibration sieve and kinetic parameters calculated, rational design of the structure vibrating screen size; carried out such eccentric Vibrator design and calcula

6、tion, including the original design parameters, motor design and verification; were the main components of the design and calculation, calculation and check of belt design, spring design calculation, shaft strength calculation, bearing selection and calculation , then the equipment maintenance, inst

7、allation, lubrication and seal design. KEYWARDS：2ZD1556，vibration sieve，auto center，design basis ii 目录 摘要 I ABSTRACT.II 1 绪论.1 1.1 筛分的 概念.1 1.2 筛分设备的作用.1 1.3 筛分作业的分类.1 1.4 筛分机械设计的 意义.2 1.5 振动筛设计的 原则 .3 1.6 筛分机械研究的现状 .3 1.7 将来的发展趋势.4 2 目的依据及说明.4 2.1 2ZD1556 自定中心园振动筛设计的目的 .4 2.2 设计的依据及参考资料.5 2.3 设计的有关

8、说明.5 3 工艺参数的选择与确定.5 3.1 筛面长度及宽度的确定.5 3.2 生产率的确定.5 3.3 振幅和频率的选择.6 3.4 筛面倾角的选择.8 4 动力学分析及参数计算.9 振动筛动力学基本理论 9 4.1 参振重量及参振质量的计算11 4.2 主弹簧刚度计算与选择12 4.3 激振器偏心质量及其偏心距的验算13 4.4 重心计算 15 5 功率计算及电机的选择16 5.1 筛分机在负荷状态下工作所需功率的计算16 5.2 电动机的选择16 5.3 验算电动机的启动转矩17 6 零件的计算17 6.1 弹簧计算17 iii 6.2 三角皮带的传动计算18 6.3 轴强度验算20

9、6.4 轴承寿命验算24 7 基型及结构的选择25 7.1 筛分基型的比较和选择25 7.2 筛分机结构的选择和确定25 8、设备合理的更新期 31 9、结论 33 参考文献 .34 致谢 .35 1 1 绪论 1.1 筛分的概念 广义的筛分是指将粒子群按粒子的大小、比重、带电性以及磁性等粉体学性质进 行分离的方法。一般讲，筛分是利用筛子把粒度范围较宽的物料按粒度分为若干个级 别的作业。具有圆形轨迹的惯性振动筛为圆振动筛，简称园振筛。这种惯性振动筛又 称单轴振动筛，其支承方式有悬挂支承与座式支承两种，悬挂支承，筛面固定于筛箱 上 ，筛箱 由弹簧悬挂或支承，主轴的轴承安装在筛箱上， 主轴由带轮带

10、动而高速旋 转。由于主轴是偏心轴，产生离心惯性力，使可以自由振动的筛箱产生近似圆形轨迹 的振动 1.2 筛分设备的作用 筛分作业是煤炭加工的重要环节，它广泛地应用于筛选长和选煤厂，对煤炭进行 粒度分级、脱水、脱泥、脱介。就煤炭加工而言，筛分技术和分选技术处于同等重要 的地位。我国生产的原煤一半以上是动力用煤，不同用户对动力用煤的粒度要求是不 一样的，尤其是化工，发电等部门，对煤炭粒度要求很严格，如果超过规定限度，不 但影响这些部门的正常生产，还会造成不小的浪费。例如在煤炭气化的过程中，若使 用粉煤含量过高的块煤，不仅影响炉内气流畅通，降低造气量，严重时还导致气化炉 填塞；机车和船舶由于锅炉通风

11、强，烟筒短，如燃用含有较多粉煤的块煤时，粉煤不 仅燃烧不完全而且还随着烟气飞走，造成浪费和环境污染；大型火力发电厂，绝大部 分使用粉煤锅炉，若供应原煤和块煤，显然是不经济的。总之，将原煤筛选成多种粒 度的产品，对路供应给各类客户，对合理利用煤炭资源是十分必要的。 筛分可以为其他选煤方法创造条件。目前的各种选煤方法和分选设备往往都受到 粒度的限制。不同的选煤方法都有一定的入料限度，过粗的大块不能分选，而粒度过 细也很难回收。在选煤厂主要是将原煤分成块煤和末煤两种粒级，分别进行跳汰选煤 和重介选煤。重介选煤对入料中的煤泥含量很敏感，它直接影响到介质系统的正常工 作和重介分选的效果。通过分选去除细泥

12、，减少煤泥对介质系统的污染，以及高灰细 泥对精煤产品的污染；也可使跳汰机洗水粘度降低，有利于细粒煤的分选，从而提高 分选效果。 在动力煤选煤厂中，通常将小于 6mm 的干粒粉煤供给发电厂或者其他用户，而大 于 6mm 的煤送入跳汰机分选，这也是依靠筛分作用来完成的 总之，在煤炭加工过程中，筛分作业不仅关系着动力煤产品对路供应，关系着动 力煤，炼焦煤洗选产品质量的提高，也关系到煤炭资源的合理利用，环境保护和生产 部门的经济效益。 2 1.3 筛分作业的分类 （1）独立分筛 其目的是得到适合于用户要求的最终产品。例如，在黑色冶金工 业中，常把含铁较高的富铁矿筛分成不同的粒级，合格的大块铁矿石进入高

13、炉冶炼， 粉矿则经团矿或烧结制块入炉。 （2）辅助筛分 这种筛分主要用在选矿厂的破碎作业中，对破碎作业起辅助作用。 一般又有预先筛分和检查筛分之别。预先筛分是指矿石进入破碎机前进行的筛分，用 筛子从矿石中分出对于该破碎机而言已经是合格的部分，如粗碎机前安装的格条筛、 筛分，其筛下产品。这样就可以减少进入破碎机的矿石量，可提高破碎机的产量。 检查筛分是指矿石经过破碎之后进行的筛分，其目的是保证最终的碎矿产品符合 磨矿作业的粒度要求，使不合格的碎矿产品返回破碎作业中，如中、细碎破碎机前的 筛分，既起到预先筛分，又起到检查筛分的作用。所以检查筛分可以改善破碎设备的 利用情况，相似于分级机和磨矿机构成

14、闭路循环工作，以提高磨矿效率。 （3）准备筛分 其目的是为下一作业做准备。如重选厂在跳汰前要把物料进行筛 分分级，把粗、中、细不同的产物进行分级跳汰。 （4）选择筛分 如果物料中有用成分在各个粒级的分布差别很大，则可以筛分分 级得到质量不同的粒级，把低质量的粒级筛除，从而相应提高了物料的品位，有时又 把这种筛分叫筛选。 （5）脱水、脱介筛分 筛分的目的是脱除物料的水分，一般在洗煤厂比较常见。 此外，物料含水泥较高时，也用筛分进行脱泥。 1.4 筛分机械设计的意义 振动筛作为一种高效的筛分设备，被广泛地用于冶炼行业及其他行业的散粒料筛 分。惯性振动筛由于结构简单，传给基础的动力小，筛分效率高，目

15、前在选煤厂被广 泛地采用作为准备筛分和最终筛分的筛分机械。 圆运动振动筛是利用不平衡重激振器使筛箱振动的筛子，其运动轨迹一般为圆形。 由于其筛面的圆形振动轨迹，使筛面上的物料不断地翻转和松散，因而圆振动筛具有 以下特点：细粒级有机会向料层下部移动，并通过筛孔排出；卡在筛孔中的物料可以 跳出，防止筛孔堵塞；筛分效率较高；可以变化筛面倾角，从而改变物料沿筛面的运 动速度，提高筛子的处理量；对于难筛物料可以使主轴反翻，从而使振动方向同物料 运动方向相反，物料沿筛面运动速度降低（在筛面倾角与主轴转速相同的情况下） ，以 提高筛分效率。 进行振动筛设计的意义是为矿物加工行业提供结构合理，使用可靠，具有较

16、高效 3 率的筛分机械;设计按照其用途、要求、物料的性质等实际条件进行;参数（工艺参数、 运动学参数、动力学参数、结构参数）满足结构的可靠性和合理性。 1.5 振动筛设计的原则 振动筛设计的原则有：结构合理；使用高可靠；寿命长；工作平稳；动负荷小； 噪音低；耗电少；重量轻；并有较高的生产率和生产效率。 1.6 筛分机械研究的现状 振动筛的工作原理是筛面高频振动，使筛上物料跳动，因而物料易于松散和分层， 增加了物料透筛的机会，根据这个原理，现研究出很多适用于不同用途的振动筛，有 的是结构上不同，有的是激振方式不同，有的是筛面规律不同。 国外从 16 世纪开始筛分机械的研究与生产，在 18 世纪欧

17、洲工业革命时期，筛分 机械得到迅速发展，到本世纪筛分机械发展到一个较高水平。 德国的申克公司可提供 260 多种筛分设备，STK 公司生产的筛分设备系列品种较全， 技术水平较高，KHD 公司生产 200 多种规格筛分设备，通用化程度较高，KUP 公司和海 因勒曼公司都研制了双倾角的筛分设备。美国 RNO 公司新研制了 DF11 型双频率筛，采 用了不同速度的激振器。DRK 公司研制成三路分配器给料，一台高速电机驱动。日本东 海株式会社和 RXR 公司等合作研制了垂直料流筛，把旋转运动和旋回运动结合起来， 对细料一次分级特别有效。英国为解决从湿原煤中筛出细粒末煤，研制成功旋流概率 筛。前苏联研制

18、了一种多用途兼有共振筛和直线振动筛优点的自同步直线振动筛。 由于工业发展缓慢，基础比较薄弱，理论研究和技术水平落后，我国筛分机械的 发展是本世纪近 50 年的事情，大体上可分为三个阶段。 (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新型筛分设备， 1500mm3000mm 重型振动筛及系列，15m2、

19、30m2 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，我国筛分机的发展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、驰张筛、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。 4 1.7 将来的发展趋势 筛分设备正朝着大型化、

20、新结构、高效能的趋势发展，加大能够显著提高细、粘 湿物料的筛分效率的深度筛分设备的研究和应用 2 目的依据及说明 2.1 2ZD1556 自定中心园振动筛设计的目的 （1）熟悉矿物加工机械（筛分机）设计的有关设计资料、手册、技术规范等； （2）掌握矿物加工机械（筛分机）设计的基本方法及步骤和编制系列设计文件的基本 技能； （3）培养和锻炼综合运用本专业基本理论和专业知识，分析和解决矿物加工机械（筛 分机）设计实际问题和独立工作的能力。 2.2 设计的依据及参考资料 依据“振动筛设计规范”的要求，包括振动筛的用途、物料的特性、工作制度、 处理能力（处理量） 、规定的粒度、筛分效率（一般在 90%

21、以上） 、安装方式、筛面的种 类、工作条件（尺寸限制，环境限制） 、振动筛种类。 参考资料包括振动筛设计规范、筛分设备图册、振动筛设计的系列参考图纸、机 械零件设计手册及其他参考资料。 2.3 设计的有关说明 型号：2ZD1556 自定中心园振动筛 图纸编号：2ZD1556-01：正视图 2ZD1556-02：左视图 2ZD1556-03：俯视图 2ZD1556-04：激振器装配图 2ZD1556-05：偏心轴 2ZD1556-06：大皮带轮（配重轮） 2ZD1556-07：小皮带轮 系列设计技术资料的内容：设计说明书一份、总图三张、激振器装配图一张、零 件图三张（偏心轴一张，大皮带轮一张，小

22、皮带轮一张） 。 3 工艺参数的选择与确定 3.1 筛面长度及宽度的确定 5 一般的讲，筛面长度作为质量指标，直接影响筛分效率，筛面的宽度直接影响振 动筛的处理能力（生产率） 。 经验表明，作为预先筛分用的振动筛的长度一般为 4m 左右，最终筛分用的振动筛 长度一般为 6m 左右，这样的长度可保证振动筛有较高（90%以上）的筛分效率。 筛面的宽度以 1.25m 为最小，按 0.25m 的间隔增加系列。 因此，本设计振动筛用于最终筛分，筛面长度取 5.6m，筛面宽度取 1.5m。 3.2 生产率的确定 生产率是指单位时间内的处理物料的重量。目前常用的公式为： qFQ 其中：Q-生产率 t/h F

23、-筛面有效面积 2m q-单位面积的生产率 t/( h)2 计算可得 上层筛面处理能力为 90450 t/h， 下层筛面处理能力为 3090 t/h。 3.3 振幅和频率的选择 a筛面上物料的运动分析 物料在筛面上运动取决于振幅和频率，为防堵和获得较高的生产率和生产效率， 筛子多采用颗粒的跳动状态。 要选择合适的振幅和频率，先分析物料在筛面上的运动。筛面上单个颗粒运动的 手里分析如下： 图 3-1 筛上物料受力分析G 2A/gXY 6 单个颗粒出现跳动状态的临界条件是 cosGtsinAgGN2 cosKsin1K2dv 其中， -跳动起始角d -角频率 rad/s -抛射强度v 当 =1 时

24、，颗粒在筛面上处于滑动和跳动的临界状态，当 1 时，颗粒在筛面K vK 上跳动。 图 3-2 筛上物料跳动状态 根据经验， =1.41.8，不利于颗粒透筛vK =3.03.3 比较有利于透筛 b振幅 A 本设计单轴惯性筛用于最终筛分，振幅取 A=4mm c频率 n（r/min） 对于单轴筛的频率一般选择 8001200r/min，本设计选择振动筛的频率 n=1020r/min。 至此，可以计算出实际抛射强度 = = =4.214vKcos109nA404cos1592 xy=3.2814 7 低共振状态 ： 即 若取 ，则机体的振幅 。低 共 振 状 态 Pn2mMK2mKrA 在这种情况下，

25、可以避免筛子的起动和停车时通过共振区，从而能提高弹簧的工作耐 久性，同时能减小轴承的压力，延长轴承的寿命，并能减少筛子的能量消耗，但是在 这种工作状态下工作的筛子，弹簧的刚度要很大，因此，必然会在地基及机架上出现 很大的动力，以致引起建筑物的震振动。所以，必须设法消振，但目前尚无妥善和简 单的消振方法。 图 3-3 振幅和转子角速度的关系曲线A 共振状态 即 。振幅 A 将变为无限大。但由于阻力的存在，振Pn:共 振 状 态 2mMK 幅是一个有限的数值。当阻力及给料量改变时，将会引起振幅的较大变化。由于振幅 不稳定，这种状态没有得到应用。 超共振状态 ，这种状态又分为两种情况：Pn:超 共

26、振 状 态 （1）n 稍大于 ，即 稍小于 。若取 ，则得 。因为 ，所Km2MKrAPn 以筛子起动与停车时要通过共振区。这种状态的其它优缺点与低共振状态相同。 （2） ，即为远离共振区的超共振状态。此时， 。从图可以明P 2m 显地看出：转速愈高，机体的振幅 A 就愈平稳，即振动筛的工作就愈稳定。这种工作 状态的优点是：弹簧的刚度越小，传给地基及机架的动力就愈小，因而不会引起建筑 物的振动。同时，因为不需要很多的弹簧，筛子的构造也简单。目前设计和应用的振 动筛，通常采用这种工作状态。为了减少筛子对地基的动负荷，根据振动隔离理论， 只要使强迫振动频率 大于自振动频率 的五倍即可得到良好的效果

27、，采用这种工作 P 状态的筛子，必须设法消除筛子在起动时，由于通过共振区而产生的共振现象。目前 采用的消振方法如前所述。 3.4 筛面倾角的选择 8 根据经验，最终筛分用的单轴惯性振动筛的筛面倾角推荐为 ，本设计05.120.7 的振动筛筛面倾角为可调节。计算时取 。015 振动筛有关参数的选定结果见下表： 表 3-1 振动筛有关参数 规格 用途 筛框尺寸 筛面面积 2m 2ZD1556 最终筛分 15005600 7.5 层数 最大入料粒度 生产率 t/h 筛孔尺寸 2 300 上层 90450下层 3090 上层 25100下层 625 4 动力学分析及参数计算 振动筛动力学基本理论 惯性

28、振动筛的振动系统是由振动质量（筛箱和振动器的质量） 、弹簧和激振力（由 回转的偏心块产生的）构成。为了保证筛子的稳定工作，必须对惯性振动筛的的振动 系统进行计算，以便找出振动质量、弹簧刚性、偏心块的质量矩与振幅的关系，合理 地选择弹簧的刚性和确定偏心块的质量矩。 图 4-1 振动系统力学模型图 图 4.1 表示圆振动筛的振动系统。为了简化计算，假定振动器转子的回转中心和 机体(筛箱)的重心重合激振力和弹性力通过机体重心。此时，筛子只作平面平移运 9 动。今取机体静止平衡时(即机体的重量为弹簧的弹性反作用力所平衡时的位置)的重 心所在点 o 作为固定坐标系统(xoy)的原点，而以振动器转子的旋转

29、中心 作为动坐标1o 系统( )的原点。1xy 偏心重块质量 m 的重心不仅随机体一起作平移运动(牵连运动)， 而且还绕振动 器的回转中心线作回转运动(相对运动)，则其重心的绝对位移为： + + +rcosx1xcosrxt + + =y+rsinmyyin 式中： 偏心质量的重心至回转轴线的距离。r 轴之回转角度， , 为轴回转之角速度,t 为时间。t 偏心质量 m 运动时产生的离心力为： )cos(22trxmdtFx )in(22tyty 式中 和 为偏心质量 m 在 x 与 y 方向之相对运动离心力或称tmrcos2rsin2 激振力。 在圆振动筛的振动系统中，作用在机体质量 M 上的

30、力除了 和 外，还有机体惯xFy 性力 (其方向与机体加速度方向相反 )、弹簧的作用力 (yMx和 KyX和 和 表示弹簧在 x 和 y 方向的刚度，弹簧作用力的方向永远是和机体重心的位移XKy 方向相反)及阻尼力 (c 称为粘滞阻力系数，阻尼力的方向与机体运动速度方向c和 相反)。 在单轴振动系统中，作用在机体质量 上的力除了和之外，还有机体的惯性力 和（其方向与机体的速度方向相反） 、弹簧的作用力， （表示弹簧在方向的刚度） ，及阻 尼力（称为粘滞阻力系数，阻尼力的方向与机体的运动方向相反） 。 当振动器在作等速圆周运动时，将作用在机体 上的各力，按照理论力学中的动M 静法建立的运动微分方

31、程式为： tmrxKCMcos2yin 式中： 机体的计算质量 wj 10 式中： 。jm振 动 机 体 质 量 。w筛 子 的 物 料 重 量 ， 。K物 料 的 结 合 系 数 3.015.wK 根据单轴振动筛运动微分方程式的全解可知，机体在 x 和 y 轴方向的运动是自由 振动和强迫振动两个简谐振动相加而成的，事实上，由于有阻尼力存在的缘故，自由 振动在机器工作开始后就会逐渐消失，因此，机体的运动就只剩下强迫振动了。所以， 只需要讨论公式的特解： xxtAcosyyin 其特解为： 22mMKCosrAxx21tanxx22mKCosrAyy21tanMyy 式中： 。角为 机 体 的

32、振 幅 和 相 位 差和方 向 机 体 的 振 幅 ；和为和 xyxA 系统的自振频率为： mKWp 4.1 参振重量及参振质量的计算 参振重量 W 的计算： W= 4321ZW = 2 2c)1（ LBH 11 =3051+743+110+2 2175.05140)3（ =4212 kg 式中， -筛箱的重量 kg 1W -激振器参振部分的质量 kg2 -弹簧支撑装置的参振质量 kg3 -筛上物料的质量 kg4 Z-筛面层数 Z=2 -入料端物料高度 cm1H -排料端物料高度 cm2 L-筛面有效长度（型号长度减去 10cm） B-筛面有效宽度（型号宽度减去 10cm） -物料的散比重 1

33、t/ 煤 3m C-物料对筛面的比压系数 C=0.150.2 现取 C=0.175 参振质量 M 的算： M= 4.294 kg /cmgW981422S 4.2 主弹簧刚度计算与选择 弹簧刚度 K 的选择应遵循的原则是：使振动筛系统的工作过程中传给基础的动负 荷尽可能的小。 一般地，座式振动筛只要使 取 =5840 工 0 工 a振动筛的固有频率 = = =21.36rad/s0 k3n 021 工 b弹簧的总刚度 K K=M =4.294 =1959.5 kg/cm20 236.1 c每个弹簧的刚度 1 12 = = =244 /cm1K85.9 根据国标要求，选择弹簧高径比 3.0DH

34、取弹簧用钢丝直径 d=30mm 中径 D=100mm 圈数 n=5 自由高度 =280mm0H 4.3 激振器偏心质量及其偏心距的验算 4.3.1 偏心轴的主要尺寸确定 偏心轴重量 1G = = =395.5 kg14d 2 L485.71293. 式中，d-偏心轴偏心段直径 cm L-偏心轴偏心段长度 cm -钢的密度 g/ 3cm 偏心轴旋转半径 =13.14 mm1GM 13 偏心轴偏心距 e= =17.15 mmmax1A 4.3.2 偏心轮的主要尺寸确定 按式 M21 =4.77 kgm2 偏心轮的示意图如下： 图 4-2 偏心轮简图 取 =20 cm1R =13.5 cm2 =19

35、.5 cm3 =14.5 cm4 =2 cm1 =10.4 cm2 =1 0 =2 9 = 106 = 245 1 4 2 3 R1243 14 凸台及调整块的重心旋转半径 =14.03 cm1X 扇形孔的重心旋转半径 =15.42 cm2 凸台及调整块的重量 =30.07 kg2G 扇形孔包含的金属重量 =4.19 kg3 = + =4.86 kgm2M1X2 与前式计算的 相差不大。2 调整块的质量 =5.01 kgi36G块 调整块的厚度 =1.40 cm3 每块凸台厚度 =6.21 cm4 4.4 重心计算 筛箱的重心（ ， ）= （94.3，84.3）1xy 上层物料重心（ ， ）2

36、 = =466.67 mm2x)(312HL （ ， ）=(466.67,290)2y 下层物料重心（ ， ）3x = =233.33 mm3)(6412HL （ ， ）=（233.33，-480）3xy 筛箱与物料的合成重心（ ， ） 15 x= =137.25 mm4132ZWXX y= =54.18 mm4132yy （ ， ）=（137.25， 54.18）x 5 功率计算及电机的选择 5.1 筛分机在负荷状态下工作所需功率的计算 振动筛振动消耗的功率 1N = =8.2 KW760n 32CMA 式中，C-阻尼系数 取 0.2 M-参振质量 kg /m2S A-最大振幅 mm n-振

37、动频率 r/min 振动筛摩擦消耗的功率 2N = =7.70 KW1760n 3dfMA 式中，f-轴承摩擦系数 取 0.005 d-轴颈直径 取 0.15m M-参振质量 kg /m2S 振动筛在工作状态下消耗的功率 N N= = =16.74 KW 2195.078 式中，-传动效率 取 0.95 5.2 电动机的选择 电机型号选择 JQ02-62-4 电动机转速 =1460 r/min额n 电动机额定功率 16 =17 KW额N 传动效率 =0.95 额定转矩 =1569.6 kgcmhM 5.3 验算电动机的启动转矩 振动筛启动时，电动机需要克服偏心质量的静力矩和摩擦力矩，启动后由于

38、惯性 作用功率消耗较少，因而选用电动机是需要选用高启动转矩的电动机。 摩擦转矩 = = =39 kgcm摩M2d1Wf2157430. 启动转矩 = +2 + =1531.9 kgcm起 12摩M h起 因此选择的电动机符合要求。 6 零件的计算 6.1 弹簧计算 a.弹簧的最小工作负荷 1P = - A=440.77 kg8W1K b.弹簧的最大工作负荷 2 = + A=612.23 kgP1 c.弹簧的行程 h h=2 =24=8 mmmaxA d.弹簧用材料 座式振动筛由于工作时负荷大，所以采用材料为 60 n2iMS e.查机械零件设计手册，得到弹簧其参数 弹簧钢丝直径 d=30 mm

39、 弹簧有效圈数 17 n=5 弹簧总高度 h=250mm 弹簧中径 D=100mm 所选择支撑弹簧结构图如下： 图 6-1 支撑弹簧 6.2 三角皮带的传动计算 a.三角皮带型号的选择 三角皮带根据工作转速选用 C 型带 C 带的结构如下图所示： 图 6-2 C 带的结构图 18 b.传动速度 v v= = =21.36 m/s60n1D 10254 式中， -大皮带轮的直径1D n-大皮带轮的转速 r/min c.确定三角皮带的数目 Z Z= = =2.6 取 Z=3iPKa94.17 式中， -不稳定系数 取 1.4aK -单根 C 带传动功率 =9 kwiPi d.传动比 i i= =

40、=1.43n额 10246 式中， -电机的额定转速 r/min额n n-振动筛激振器的转速 r/min e.小皮带轮直径 2D = = =37.5 mm2i143.50 式中， -大皮带轮的直径 1D i-传动比 f.三角皮带计算长度 0L =2 + + =433 cm0A2)1D （ 0 214)A（ 查皮带基准长度 =400 cm1L 式中， -预定中心距0A -小皮带轮直径2D -大皮带轮的直径1 19 式中， 为预定中心距 取 =0A0A2)1D（ g.验算三角皮带每分钟挠曲次数 y y= =10.6840Lv 式中，v-皮带线速度 m/s L-皮带总长度 h传动的实际中心距 A A

41、=120.5 cm 6.3 轴强度验算 轴是组成机械的一个重要零件。它支承着其他转动件回转并传递转矩，同时它又 通过轴承和机架联接。所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动。所以，在轴的设计中， 不能只考虑轴本身，还必须和轴系零、部件的整个结构密切联系起来。 轴设计的特点是：在轴系零、部件的具体结构未确定之前，轴上力的作用和支点 间的跨距无法精确确定，故弯矩大小和分布情况不能求出，因此在轴的设计中，必须 把轴的强度计算和轴系零、部件结构设计交错进行，边画图、边计算、边修改。 设计轴时应考虑多方面因素和要求，其中，主要问题是轴的选材、结构、强度和 刚度。对于高速旋转地轴还应考虑振动稳定性问题。 轴的材

42、料种类很多，设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为 实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。 轴的常用材料是 35、45、50、优质碳素钢，最常用的是 45 钢。对于受载较小或不 太重要的轴，也可用 A 、A 等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受的限制， 以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢。 本次设计选用 45 优质碳素钢。 a.受力分析 偏心轴的结构简图如下： 20 图 6-3 偏心轴的结构简图 偏心轴的受力分析图如下： 图 6-4 偏心轴的受力分析图 偏心轴产生的离心力 1 1P = =6048 kg1g 2M 式中， -偏心轴的

43、偏心重量1M 21 -偏心轴的回转角速度 偏心轮产生的离心力 2 2P = =5657 kg2g 2M 式中， -偏心轮的偏心重量2M -偏心轮的回转角速度 三角皮带的拉力 3 3P =1.5 =143 kg）（ 2sinv75N 式中，T-圆角力 v-三角皮带的传动速度 N-传动功率 -皮带在皮带轮上的角 偏心轴的重力 4 4P = =395.5 kg41G 式中， -偏心轴的重量1G 偏心轮的重力 5 5 = =49.29 kg5P块轮 3 式中， -偏心轴的重量轮 -配重块的重量块 偏心轮的惯性力 6 6 = =157.12 kg6P24gA G 式中， -偏心轴的重量4G g-重力加速

44、度 A-振幅 偏心轮的惯性力 ，设计为自定中心，偏心轮不参与振动，因此 7 7P 22 =07P 电动机的扭矩 8 nM =97400 =1623 kgn N 式中，N-电机的功率 n-振动筛激振器的转速 r/min 轴承反力 R 9 R= + =8681 kg2P1 以上的 、 、 、 、 、 与 、 相比较小，计算时为简化略去不计。3P4567nM12 b.轴各断面处的弯矩 A-A 断面 1 AM = =106917 kgcmA2P3L B-B 断面 2 B = （ ）-R =69419 kgcm 212321 C-C 断面 3 CM = （ ）-R + =-28104 kgcm2P23L

45、281 LP 弯矩图如下： 图 6-5 偏心轴所受弯矩图MABC 23 c.弯矩作用下个断面的内应力 载荷种类的确定 1 按第二类载荷对轴进行强度计算，设计选用 45 号钢，许用应力 =950kg/2w2cm 断面 A-A 最大应力 2 A = =547.42 kg/ 310.d M2cmw 断面 C-C 最大应力 3 C = =-143.9 kg/ 31d.02cw 6.4 轴承寿命验算 选用调心滚子轴承 22334， 其基本额定动负荷 C=1130 KN 径向力 rF = m（R-A） g=305737 Nrb 12）30 n（ 式中，b-轴承的个数 R-偏心距 A-振动筛激振器的振幅 n

46、-振动筛的振动频率 m-偏心重量 当量动负荷 P =1.2 =366884 NPrF 式中， -径向力rF 基本额定寿命 h h= =695 h)(60 1PCn 式中，-寿命系数 滚子轴承取 = 。3 24 C-基本额定动负荷 -当量动负荷P 7 基型及结构的选择 7.1 筛分基型的比较和选择 对于单轴振动筛基型的划分，考虑从两个因素：振动筛的皮带轮是否参与振动 （可分为纯机械式和自定中心式） ；振动器的轴心是否通过振动筛的重心（通过重心的 具有简单的圆运动，不通过重心的除简单的圆运动外，还有附加的颠簸运动） 。 通过比较，合理的选择是自定中心（皮带轮偏心）的圆运动振动筛。 7.2 筛分机结

47、构的选择和确定 a.激振器结构的比较和选择 偏心重量的分布方式有三种， 1 其结构图及受力图、弯矩图如下 图 7-1 结构图及受力图 a-集中布置在两侧 (a) 25 b-集中布置在中间 c-分别布置在两侧和中间 图 7-2 弯矩图 a-集中布置在两侧时的弯矩图 (b)(c)(a) 26 b-集中布置在中间时的弯矩图 c-分别布置在两侧和中间 比较得出第三种分布方式在轴上弯矩的分布比较均匀，能增加轴等部件的寿命， 因此配重同时布置在偏心轴和偏心轮上。 激振器与筛箱的结合采用弹性锥形紧定套。 2 激振器轴和轴承的结合形式也采用紧定衬套。 3 润滑与密封 4 润滑方式有稀油润滑和油脂润滑两种，润滑脂比润滑油稠很多，油膜强度高，能 承受较大的载荷，且不易流失，密封装置简单，一次加脂可用较长时间，不必添加和 更换，因此采用油脂润滑。密封的形式有毛毡密封、环密封和迷宫式密封等，由于迷 宫式密封的效果好，特别是在高速下密封效果更好，可以做到封严不漏，对一般密封 所不能满足的高温、高压、高速和大尺寸密封部位特别有效，维修少，无摩擦，功耗 少，使用寿命长，故采用迷宫式的密封方式。 b.筛框结构的选择 (b)(c)