長沙理工大學畢業設計畢業設計（論文）任務書汽車與機械工程學院機械設計制造及其自動化專業工程機械（01）班 題 目 永磁選礦機設計-振動篩設計學 生 姓 名 曹秀峰 學 號 7 指 導 教 師 李自光 教研室主任 年 月 日審查院 長 年 月 日批準34自定中心園振動篩摘要 振動篩是選煤廠用的最多的設備之一，主要用于煤的準備篩分以及最終篩分用，但是振動篩又是維修量比較大的設備。隨著設計的逐漸完善，自定中心園振動篩能夠很好的解決這一問題。本文主要介紹振動篩在選煤廠中的意義以及振動篩的發展現狀，描述了本次設計型自定中心園振動篩設計的計算方法依據和步驟.包括振動篩的分類與特點和設計方案的確定；對物料的運動分析，對振動篩的動力學分析及動力學參數的計算，合理設計振動篩的結構尺寸；進行了激振器的偏心塊等設計與計算，包括原始的設計參數，電動機的設計與校核；進行了主要零部件的設計與計算，皮帶的設計計算與校核，彈簧的設計計算，軸的強度計算，軸承的選擇與計算，然后進行了設備維修、安裝、潤滑及密封的設計關鍵詞：,振動篩，自定中心，設計依據 CIRCULAR MOTION VIBRATION SIEVE OF AUTO CENTERABSTRACTVibration 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 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 sieve development present situation, described this time has designed 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 classification 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 calculation, 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, installation, lubrication and seal design. KEYWARDS：，vibration sieve，auto center，design basis目錄摘要IABSTRACTII1緒論11.1 篩分的概念11.2 篩分設備的作用11.3 篩分作業的分類11.4 篩分機械設計的意義21.5振動篩設計的原則31.6篩分機械研究的現狀31.7 將來的發展趨勢42目的依據及說明42.1 自定中心園振動篩設計的目的42.2 設計的依據及參考資料52.3 設計的有關說明53工藝參數的選擇與確定53.1 篩面長度及寬度的確定53.2 生產率的確定53.3 振幅和頻率的選擇63.4 篩面傾角的選擇84動力學分析及參數計算9振動篩動力學基本理論94.1 參振重量及參振質量的計算114.2 主彈簧剛度計算與選擇124.3 激振器偏心質量及其偏心距的驗算134.4重心計算155功率計算及電機的選擇165.1 篩分機在負荷狀態下工作所需功率的計算165.2 電動機的選擇165.3 驗算電動機的啟動轉矩176零件的計算176.1 彈簧計算176.2 三角皮帶的傳動計算186.3 軸強度驗算206.4 軸承壽命驗算247基型及結構的選擇257.1 篩分基型的比較和選擇257.2 篩分機結構的選擇和確定258、設備合理的更新期319、結論33參考文獻34致謝351緒論1.1 篩分的概念廣義的篩分是指將粒子群按粒子的大小、比重、帶電性以及磁性等粉體學性質進行分離的方法。一般講，篩分是利用篩子把粒度范圍較寬的物料按粒度分為若干個級別的作業。具有圓形軌跡的慣性振動篩為圓振動篩，簡稱園振篩。這種慣性振動篩又稱單軸振動篩，其支承方式有懸掛支承與座式支承兩種，懸掛支承，篩面固定于篩箱上 ，篩箱 由彈簧懸掛或支承，主軸的軸承安裝在篩箱上， 主軸由帶輪帶動而高速旋轉。由于主軸是偏心軸，產生離心慣性力，使可以自由振動的篩箱產生近似圓形軌跡的振動1.2 篩分設備的作用篩分作業是煤炭加工的重要環節，它廣泛地應用于篩選長和選煤廠，對煤炭進行粒度分級、脫水、脫泥、脫介。就煤炭加工而言，篩分技術和分選技術處于同等重要的地位。我國生產的原煤一半以上是動力用煤，不同用戶對動力用煤的粒度要求是不一樣的，尤其是化工，發電等部門，對煤炭粒度要求很嚴格，如果超過規定限度，不但影響這些部門的正常生產，還會造成不小的浪費。例如在煤炭氣化的過程中，若使用粉煤含量過高的塊煤，不僅影響爐內氣流暢通，降低造氣量，嚴重時還導致氣化爐填塞；機車和船舶由于鍋爐通風強，煙筒短，如燃用含有較多粉煤的塊煤時，粉煤不僅燃燒不完全而且還隨著煙氣飛走，造成浪費和環境污染；大型火力發電廠，絕大部分使用粉煤鍋爐，若供應原煤和塊煤，顯然是不經濟的?？傊瑢⒃汉Y選成多種粒度的產品，對路供應給各類客戶，對合理利用煤炭資源是十分必要的。篩分可以為其他選煤方法創造條件。目前的各種選煤方法和分選設備往往都受到粒度的限制。不同的選煤方法都有一定的入料限度，過粗的大塊不能分選，而粒度過細也很難回收。在選煤廠主要是將原煤分成塊煤和末煤兩種粒級，分別進行跳汰選煤和重介選煤。重介選煤對入料中的煤泥含量很敏感，它直接影響到介質系統的正常工作和重介分選的效果。通過分選去除細泥，減少煤泥對介質系統的污染，以及高灰細泥對精煤產品的污染；也可使跳汰機洗水粘度降低，有利于細粒煤的分選，從而提高分選效果。在動力煤選煤廠中，通常將小于6mm的干粒粉煤供給發電廠或者其他用戶，而大于6mm的煤送入跳汰機分選，這也是依靠篩分作用來完成的總之，在煤炭加工過程中，篩分作業不僅關系著動力煤產品對路供應，關系著動力煤，煉焦煤洗選產品質量的提高，也關系到煤炭資源的合理利用，環境保護和生產部門的經濟效益。1.3 篩分作業的分類（1）獨立分篩 其目的是得到適合于用戶要求的最終產品。例如，在黑色冶金工業中，常把含鐵較高的富鐵礦篩分成不同的粒級，合格的大塊鐵礦石進入高爐冶煉，粉礦則經團礦或燒結制塊入爐。 （2）輔助篩分 這種篩分主要用在選礦廠的破碎作業中，對破碎作業起輔助作用。一般又有預先篩分和檢查篩分之別。預先篩分是指礦石進入破碎機前進行的篩分，用篩子從礦石中分出對于該破碎機而言已經是合格的部分，如粗碎機前安裝的格條篩、篩分，其篩下產品。這樣就可以減少進入破碎機的礦石量，可提高破碎機的產量。 檢查篩分是指礦石經過破碎之后進行的篩分，其目的是保證最終的碎礦產品符合磨礦作業的粒度要求，使不合格的碎礦產品返回破碎作業中，如中、細碎破碎機前的篩分，既起到預先篩分，又起到檢查篩分的作用。所以檢查篩分可以改善破碎設備的利用情況，相似于分級機和磨礦機構成閉路循環工作，以提高磨礦效率。 （3）準備篩分 其目的是為下一作業做準備。如重選廠在跳汰前要把物料進行篩分分級，把粗、中、細不同的產物進行分級跳汰。 （4）選擇篩分 如果物料中有用成分在各個粒級的分布差別很大，則可以篩分分級得到質量不同的粒級，把低質量的粒級篩除，從而相應提高了物料的品位，有時又把這種篩分叫篩選。 （5）脫水、脫介篩分 篩分的目的是脫除物料的水分，一般在洗煤廠比較常見。 此外，物料含水泥較高時，也用篩分進行脫泥。1.4 篩分機械設計的意義振動篩作為一種高效的篩分設備，被廣泛地用于冶煉行業及其他行業的散粒料篩分。慣性振動篩由于結構簡單，傳給基礎的動力小，篩分效率高，目前在選煤廠被廣泛地采用作為準備篩分和最終篩分的篩分機械。圓運動振動篩是利用不平衡重激振器使篩箱振動的篩子，其運動軌跡一般為圓形。由于其篩面的圓形振動軌跡，使篩面上的物料不斷地翻轉和松散，因而圓振動篩具有以下特點：細粒級有機會向料層下部移動，并通過篩孔排出；卡在篩孔中的物料可以跳出，防止篩孔堵塞；篩分效率較高；可以變化篩面傾角，從而改變物料沿篩面的運動速度，提高篩子的處理量；對于難篩物料可以使主軸反翻，從而使振動方向同物料運動方向相反，物料沿篩面運動速度降低（在篩面傾角與主軸轉速相同的情況下），以提高篩分效率。進行振動篩設計的意義是為礦物加工行業提供結構合理，使用可靠，具有較高效率的篩分機械;設計按照其用途、要求、物料的性質等實際條件進行;參數（工藝參數、運動學參數、動力學參數、結構參數）滿足結構的可靠性和合理性。1.5振動篩設計的原則振動篩設計的原則有：結構合理；使用高可靠；壽命長；工作平穩；動負荷小；噪音低；耗電少；重量輕；并有較高的生產率和生產效率。1.6篩分機械研究的現狀振動篩的工作原理是篩面高頻振動，使篩上物料跳動，因而物料易于松散和分層，增加了物料透篩的機會，根據這個原理，現研究出很多適用于不同用途的振動篩，有的是結構上不同，有的是激振方式不同，有的是篩面規律不同。國外從16世紀開始篩分機械的研究與生產，在18世紀歐洲工業革命時期，篩分機械得到迅速發展，到本世紀篩分機械發展到一個較高水平。德國的申克公司可提供260多種篩分設備，STK公司生產的篩分設備系列品種較全，技術水平較高，KHD公司生產200多種規格篩分設備，通用化程度較高，KUP公司和海因勒曼公司都研制了雙傾角的篩分設備。美國RNO公司新研制了DF11型雙頻率篩，采用了不同速度的激振器。DRK公司研制成三路分配器給料，一臺高速電機驅動。日本東海株式會社和RXR公司等合作研制了垂直料流篩，把旋轉運動和旋回運動結合起來，對細料一次分級特別有效。英國為解決從濕原煤中篩出細粒末煤，研制成功旋流概率篩。前蘇聯研制了一種多用途兼有共振篩和直線振動篩優點的自同步直線振動篩。由于工業發展緩慢，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，仿制了前蘇聯的系列圓振動篩、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展奠定了堅實的基礎，并培養了一批技術人員。(2)自行研制階段：從1966年到1980年研制了一批性能優良的新型篩分設備，1500mm3000mm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展的道路。(3)提高階段：進入改革開放的80年代，我國篩分機的發展也進入了一個新的發展階段。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、馳張篩、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。1.7 將來的發展趨勢篩分設備正朝著大型化、新結構、高效能的趨勢發展，加大能夠顯著提高細、粘濕物料的篩分效率的深度篩分設備的研究和應用2目的依據及說明2.1 自定中心園振動篩設計的目的（1）熟悉礦物加工機械（篩分機）設計的有關設計資料、手冊、技術規范等；（2）掌握礦物加工機械（篩分機）設計的基本方法及步驟和編制系列設計文件的基本技能；（3）培養和鍛煉綜合運用本專業基本理論和專業知識，分析和解決礦物加工機械（篩分機）設計實際問題和獨立工作的能力。2.2 設計的依據及參考資料依據“振動篩設計規范”的要求，包括振動篩的用途、物料的特性、工作制度、處理能力（處理量）、規定的粒度、篩分效率（一般在90%以上）、安裝方式、篩面的種類、工作條件（尺寸限制，環境限制）、振動篩種類。參考資料包括振動篩設計規范、篩分設備圖冊、振動篩設計的系列參考圖紙、機械零件設計手冊及其他參考資料。2.3 設計的有關說明型號：自定中心園振動篩圖紙編號：-01：正視圖 -02：左視圖 -03：俯視圖 -04：激振器裝配圖 -05：偏心軸 -06：大皮帶輪（配重輪） -07：小皮帶輪系列設計技術資料的內容：設計說明書一份、總圖三張、激振器裝配圖一張、零件圖三張（偏心軸一張，大皮帶輪一張，小皮帶輪一張）。3工藝參數的選擇與確定3.1 篩面長度及寬度的確定一般的講，篩面長度作為質量指標，直接影響篩分效率，篩面的寬度直接影響振動篩的處理能力（生產率）。經驗表明，作為預先篩分用的振動篩的長度一般為4m左右，最終篩分用的振動篩長度一般為6m左右，這樣的長度可保證振動篩有較高（90%以上）的篩分效率。篩面的寬度以1.25m為最小，按0.25m的間隔增加系列。因此，本設計振動篩用于最終篩分，篩面長度取5.6m，篩面寬度取1.5m。3.2 生產率的確定生產率是指單位時間內的處理物料的重量。目前常用的公式為：其中：Q-生產率 t/h F-篩面有效面積 q-單位面積的生產率 t/(h)計算可得上層篩面處理能力為90450 t/h，下層篩面處理能力為3090 t/h。3.3 振幅和頻率的選擇a篩面上物料的運動分析物料在篩面上運動取決于振幅和頻率，為防堵和獲得較高的生產率和生產效率，篩子多采用顆粒的跳動狀態。要選擇合適的振幅和頻率，先分析物料在篩面上的運動。篩面上單個顆粒運動的手里分析如下：圖3-1 篩上物料受力分析單個顆粒出現跳動狀態的臨界條件是其中，-跳動起始角 -角頻率 rad/s -拋射強度當=1時，顆粒在篩面上處于滑動和跳動的臨界狀態，當1時，顆粒在篩面上跳動。圖3-2 篩上物料跳動狀態根據經驗，=1.41.8，不利于顆粒透篩 =3.03.3比較有利于透篩b振幅A本設計單軸慣性篩用于最終篩分，振幅取A=4mmc頻率n（r/min）對于單軸篩的頻率一般選擇8001200r/min，本設計選擇振動篩的頻率n=1020r/min。至此，可以計算出實際拋射強度=4.214低共振狀態：即若取 ，則機體的振幅。在這種情況下，可以避免篩子的起動和停車時通過共振區，從而能提高彈簧的工作耐久性，同時能減小軸承的壓力，延長軸承的壽命，并能減少篩子的能量消耗，但是在這種工作狀態下工作的篩子，彈簧的剛度要很大，因此，必然會在地基及機架上出現很大的動力，以致引起建筑物的震振動。所以，必須設法消振，但目前尚無妥善和簡單的消振方法。圖3-3 振幅和轉子角速度的關系曲線共振狀態 即。振幅A將變為無限大。但由于阻力的存在，振幅是一個有限的數值。當阻力及給料量改變時，將會引起振幅的較大變化。由于振幅不穩定，這種狀態沒有得到應用。超共振狀態 ，這種狀態又分為兩種情況：（1）n稍大于，即稍小于。若取，則得。因為，所以篩子起動與停車時要通過共振區。這種狀態的其它優缺點與低共振狀態相同。（2），即為遠離共振區的超共振狀態。此時，。從圖可以明顯地看出：轉速愈高，機體的振幅A就愈平穩，即振動篩的工作就愈穩定。這種工作狀態的優點是：彈簧的剛度越小，傳給地基及機架的動力就愈小，因而不會引起建筑物的振動。同時，因為不需要很多的彈簧，篩子的構造也簡單。目前設計和應用的振動篩，通常采用這種工作狀態。為了減少篩子對地基的動負荷，根據振動隔離理論，只要使強迫振動頻率大于自振動頻率的五倍即可得到良好的效果，采用這種工作狀態的篩子，必須設法消除篩子在起動時，由于通過共振區而產生的共振現象。目前采用的消振方法如前所述。3.4 篩面傾角的選擇根據經驗，最終篩分用的單軸慣性振動篩的篩面傾角推薦為，本設計的振動篩篩面傾角為可調節。計算時取。振動篩有關參數的選定結果見下表：表3-1 振動篩有關參數規格用途篩框尺寸篩面面積最終篩分150056007.5層數最大入料粒度生產率t/h篩孔尺寸2300上層90450下層3090上層25100下層6254動力學分析及參數計算振動篩動力學基本理論慣性振動篩的振動系統是由振動質量（篩箱和振動器的質量）、彈簧和激振力（由回轉的偏心塊產生的）構成。為了保證篩子的穩定工作，必須對慣性振動篩的的振動系統進行計算，以便找出振動質量、彈簧剛性、偏心塊的質量矩與振幅的關系，合理地選擇彈簧的剛性和確定偏心塊的質量矩。圖4-1 振動系統力學模型圖 圖4.1表示圓振動篩的振動系統。為了簡化計算，假定振動器轉子的回轉中心和機體(篩箱)的重心重合激振力和彈性力通過機體重心。此時，篩子只作平面平移運動。今取機體靜止平衡時(即機體的重量為彈簧的彈性反作用力所平衡時的位置)的重心所在點o作為固定坐標系統(xoy)的原點，而以振動器轉子的旋轉中心作為動坐標系統()的原點。 偏心重塊質量m的重心不僅隨機體一起作平移運動(牽連運動)， 而且還繞振動器的回轉中心線作回轉運動(相對運動)，則其重心的絕對位移為：+rcos+=y+rsin式中： 偏心質量的重心至回轉軸線的距離。 軸之回轉角度，,為軸回轉之角速度,t為時間。偏心質量m運動時產生的離心力為：式中和為偏心質量m在x與y方向之相對運動離心力或稱激振力。在圓振動篩的振動系統中，作用在機體質量M上的力除了和外，還有機體慣性力(其方向與機體加速度方向相反)、彈簧的作用力 (和表示彈簧在x和y方向的剛度，彈簧作用力的方向永遠是和機體重心的位移方向相反)及阻尼力(c稱為粘滯阻力系數，阻尼力的方向與機體運動速度方向相反)。 在單軸振動系統中，作用在機體質量上的力除了和之外，還有機體的慣性力和（其方向與機體的速度方向相反）、彈簧的作用力，（表示彈簧在方向的剛度），及阻尼力（稱為粘滯阻力系數，阻尼力的方向與機體的運動方向相反）。當振動器在作等速圓周運動時，將作用在機體上的各力，按照理論力學中的動靜法建立的運動微分方程式為：式中：機體的計算質量式中：。，。根據單軸振動篩運動微分方程式的全解可知，機體在x和y軸方向的運動是自由振動和強迫振動兩個簡諧振動相加而成的，事實上，由于有阻尼力存在的緣故，自由振動在機器工作開始后就會逐漸消失，因此，機體的運動就只剩下強迫振動了。所以，只需要討論公式的特解：其特解為： 式中：。系統的自振頻率為： 4.1 參振重量及參振質量的計算參振重量W的計算：W=2=3051+743+110+2=4212 kg 式中，-篩箱的重量 kg -激振器參振部分的質量 kg-彈簧支撐裝置的參振質量 kg-篩上物料的質量 kgZ-篩面層數 Z=2-入料端物料高度 cm-排料端物料高度 cmL-篩面有效長度（型號長度減去10cm）B-篩面有效寬度（型號寬度減去10cm）-物料的散比重 1t/C-物料對篩面的比壓系數 C=0.150.2 現取C=0.175參振質量M的算：M=4.294 kg/cm4.2 主彈簧剛度計算與選擇彈簧剛度K的選擇應遵循的原則是：使振動篩系統的工作過程中傳給基礎的動負荷盡可能的小。一般地，座式振動篩只要使 取=5a振動篩的固有頻率=21.36rad/sb彈簧的總剛度KK=M=4.294=1959.5 kg/cmc每個彈簧的剛度=244 /cm根據國標要求，選擇彈簧高徑比取彈簧用鋼絲直徑d=30mm中徑D=100mm圈數n=5自由高度=280mm4.3 激振器偏心質量及其偏心距的驗算4.3.1偏心軸的主要尺寸確定 偏心軸重量=395.5 kg式中，d-偏心軸偏心段直徑 cm L-偏心軸偏心段長度 cm -鋼的密度 g/偏心軸旋轉半徑=13.14 mm偏心軸偏心距e=17.15 mm4.3.2偏心輪的主要尺寸確定按式=4.77 kgm偏心輪的示意圖如下：圖4-2 偏心輪簡圖取=20 cm=13.5 cm =19.5 cm=14.5 cm=2 cm=10.4 cm=凸臺及調整塊的重心旋轉半徑=14.03 cm扇形孔的重心旋轉半徑=15.42 cm凸臺及調整塊的重量=30.07 kg扇形孔包含的金屬重量=4.19 kg=+=4.86 kgm與前式計算的相差不大。調整塊的質量=5.01 kg調整塊的厚度=1.40 cm每塊凸臺厚度=6.21 cm4.4重心計算篩箱的重心（，）=（94.3，84.3）上層物料重心（，）=466.67 mm（，）=(466.67,290)下層物料重心（，）=233.33 mm（，）=（233.33，-480）篩箱與物料的合成重心（，）x=137.25 mmy=54.18 mm（，）=（137.25，54.18）5功率計算及電機的選擇5.1 篩分機在負荷狀態下工作所需功率的計算振動篩振動消耗的功率=8.2 KW式中，C-阻尼系數 取0.2M-參振質量 kg/mA-最大振幅 mmn-振動頻率 r/min振動篩摩擦消耗的功率=7.70 KW式中，f-軸承摩擦系數 取0.005 d-軸頸直徑 取0.15m M-參振質量 kg/m振動篩在工作狀態下消耗的功率NN=16.74 KW式中，-傳動效率 取0.955.2 電動機的選擇電機型號選擇JQ02-62-4電動機轉速=1460 r/min電動機額定功率=17 KW傳動效率=0.95額定轉矩=1569.6 kgcm5.3 驗算電動機的啟動轉矩振動篩啟動時，電動機需要克服偏心質量的靜力矩和摩擦力矩，啟動后由于慣性作用功率消耗較少，因而選用電動機是需要選用高啟動轉矩的電動機。摩擦轉矩=39 kgcm啟動轉矩=+2+=1531.9 kgcm因此選擇的電動機符合要求。6零件的計算6.1 彈簧計算a.彈簧的最小工作負荷=-A=440.77 kgb.彈簧的最大工作負荷=+A=612.23 kgc.彈簧的行程hh=2=24=8 mmd.彈簧用材料座式振動篩由于工作時負荷大，所以采用材料為60e.查機械零件設計手冊，得到彈簧其參數彈簧鋼絲直徑d=30 mm彈簧有效圈數n=5彈簧總高度h=250mm彈簧中徑D=100mm所選擇支撐彈簧結構圖如下：圖6-1 支撐彈簧6.2 三角皮帶的傳動計算a.三角皮帶型號的選擇三角皮帶根據工作轉速選用C型帶C帶的結構如下圖所示：圖6-2 C帶的結構圖b.傳動速度vv=21.36 m/s式中，-大皮帶輪的直徑 n-大皮帶輪的轉速 r/minc.確定三角皮帶的數目ZZ=2.6 取Z=3式中，-不穩定系數 取1.4-單根C帶傳動功率 =9 kwd.傳動比ii=1.43式中，-電機的額定轉速 r/min n-振動篩激振器的轉速 r/mine.小皮帶輪直徑=37.5 mm式中，-大皮帶輪的直徑 i-傳動比f.三角皮帶計算長度=2+=433 cm查皮帶基準長度=400 cm式中，-預定中心距 -小皮帶輪直徑 -大皮帶輪的直徑式中，為預定中心距 取=g.驗算三角皮帶每分鐘撓曲次數yy=10.6840式中，v-皮帶線速度 m/s L-皮帶總長度h傳動的實際中心距AA=120.5 cm6.3 軸強度驗算軸是組成機械的一個重要零件。它支承著其他轉動件回轉并傳遞轉矩，同時它又通過軸承和機架聯接。所有軸上零件都圍繞軸心線作回轉運動。所以，在軸的設計中，不能只考慮軸本身，還必須和軸系零、部件的整個結構密切聯系起來。軸設計的特點是：在軸系零、部件的具體結構未確定之前，軸上力的作用和支點間的跨距無法精確確定，故彎矩大小和分布情況不能求出，因此在軸的設計中，必須把軸的強度計算和軸系零、部件結構設計交錯進行，邊畫圖、邊計算、邊修改。設計軸時應考慮多方面因素和要求，其中，主要問題是軸的選材、結構、強度和剛度。對于高速旋轉地軸還應考慮振動穩定性問題。軸的材料種類很多，設計時主要根據對軸的強度、剛度、耐磨性等要求，以及為實現這些要求而采用的熱處理方式，同時考慮制造工藝問題加以選用，力求經濟合理。軸的常用材料是35、45、50、優質碳素鋼，最常用的是45鋼。對于受載較小或不太重要的軸，也可用A 、A 等普通碳素鋼。對于受力較大，軸的尺寸和重量受的限制，以及有某些特殊要求的軸，可采用合金鋼。本次設計選用45優質碳素鋼。a.受力分析偏心軸的結構簡圖如下：圖6-3 偏心軸的結構簡圖偏心軸的受力分析圖如下：圖6-4 偏心軸的受力分析圖偏心軸產生的離心力=6048 kg式中，-偏心軸的偏心重量-偏心軸的回轉角速度偏心輪產生的離心力=5657 kg式中，-偏心輪的偏心重量-偏心輪的回轉角速度三角皮帶的拉力=1.5=143 kg式中，T-圓角力v-三角皮帶的傳動速度N-傳動功率-皮帶在皮帶輪上的角偏心軸的重力=395.5 kg 式中，-偏心軸的重量偏心輪的重力=49.29 kg式中，-偏心軸的重量-配重塊的重量偏心輪的慣性力=157.12 kg式中，-偏心軸的重量 g-重力加速度 A-振幅偏心輪的慣性力，設計為自定中心，偏心輪不參與振動，因此=0電動機的扭矩=97400=1623 kg式中，N-電機的功率 n-振動篩激振器的轉速 r/min軸承反力RR=+=8681 kg 以上的、與、相比較小，計算時為簡化略去不計。b.軸各斷面處的彎矩A-A斷面= kgcmB-B斷面=（）-R=69419 kgcm C-C斷面=（）-R+=-28104 kgcm彎矩圖如下：圖6-5 偏心軸所受彎矩圖c.彎矩作用下個斷面的內應力載荷種類的確定按第二類載荷對軸進行強度計算，設計選用45號鋼，許用應力=950kg/斷面A-A最大應力=547.42 kg/斷面C-C最大應力=-143.9 kg/6.4 軸承壽命驗算選用調心滾子軸承22334，其基本額定動負荷C=1130 KN徑向力=m（R-A）g= N式中，b-軸承的個數 R-偏心距 A-振動篩激振器的振幅 n-振動篩的振動頻率 m-偏心重量當量動負荷=1.2= N式中，-徑向力基本額定壽命hh=695 h式中，-壽命系數 滾子軸承取=。C-基本額定動負荷 -當量動負荷7基型及結構的選擇7.1 篩分基型的比較和選擇對于單軸振動篩基型的劃分，考慮從兩個因素：振動篩的皮帶輪是否參與振動（可分為純機械式和自定中心式）；振動器的軸心是否通過振動篩的重心（通過重心的具有簡單的圓運動，不通過重心的除簡單的圓運動外，還有附加的顛簸運動）。通過比較，合理的選擇是自定中心（皮帶輪偏心）的圓運動振動篩。7.2 篩分機結構的選擇和確定a.激振器結構的比較和選擇偏心重量的分布方式有三種，其結構圖及受力圖、彎矩圖如下圖7-1 結構圖及受力圖a-集中布置在兩側b-集中布置在中間 c-分別布置在兩側和中間圖7-2 彎矩圖a-集中布置在兩側時的彎矩圖b-集中布置在中間時的彎矩圖c-分別布置在兩側和中間比較得出第三種分布方式在軸上彎矩的分布比較均勻，能增加軸等部件的壽命，因此配重同時布置在偏心軸和偏心輪上。激振器與篩箱的結合采用彈性錐形緊定套。激振器軸和軸承的結合形式也采用緊定襯套。潤滑與密封潤滑方式有稀油潤滑和油脂潤滑兩種，潤滑脂比潤滑油稠很多，油膜強度高，能承受較大的載荷，且不易流失，密封裝置簡單，一次加脂可用較長時間，不必添加和更換，因此采用油脂潤滑。密封的形式有毛氈密封、環密封和迷宮式密封等，由于迷宮式密封的效果好，特別是在高速下密封效果更好，可以做到封嚴不漏，對一般密封所不能滿足的高溫、高壓、高速和大尺寸密封部位特別有效，維修少，無摩擦，功耗少，使用壽命長，故采用迷宮式的密封方式。b.篩框結構的選擇篩箱由篩框、篩面及其壓緊裝置組成。篩框是由側板和橫梁組成。側板的厚度為316mm的45號鋼板制成。橫梁常用鋼管、槽鋼和矩形鋼管制成，比較如下：篩框的連接方式有焊接、鉚接和高強度螺栓連接三種，大型設備一般采用鉚接的形式，但是制作工藝復雜；高強度的螺栓連接可靠可以使篩框現場裝配，特別適合特大型振動篩；焊接結構施工方便本次設計的振動篩篩框采用焊接的形式，為了消除焊接的結構的內應力，采用回火處理。側壁用普通碳素鋼板（8mm），在應力集中的部位用角鋼加強。橫梁的三種截面形狀及尺寸如下表所示：圖7-3 橫梁截面形狀及尺寸項目篩面寬度1000H=90；E=40；=6=89；=51250H=100；E=46；=6=95；=61500H=160；E=65；=8=102；=61750H=160；E=65；=8=108；=62000H=200；E=75；=8=127；=62500=159；=8H=250;E=160; =8特點制造簡單，與側板連接較方便，但是抗扭能力差，適合于小型篩子制造簡單，抗扭能力較強，各向受力一致，但與側板連接強度較弱，適合于單軸振動篩制造復雜，但抗扭能力等均較強，適合于大型雙軸振動篩經比較，橫梁采用普通碳素鋼的鋼管，比較適合于單軸振動篩，斷面各處有相同的截面模數。c.篩面及張緊裝置上層篩面的篩孔直徑大于25mm，采用沖孔篩面；下層篩面采用編織篩網，保證了很大的開孔率。上層沖孔篩面張緊裝置采用木楔壓緊，下層編織采用特制的篩面張緊裝置。篩面結構如下圖所示：圖7-4 篩面張緊裝置沖孔篩面張緊裝置編織篩網張緊裝置d.緩沖彈簧緩沖彈簧一般采用圓柱形金屬螺旋彈簧。e消振裝置振動篩的工作狀態時遠超固有頻率工作，因此在啟動和停車的時候，會經過共振區，機體的振動振幅會急劇增大，從而引起彈簧嚴重過載，使其壽命降低，皮帶也比較容易磨損，同時還危及廠房建筑物。因此，必須設法消除振動篩啟動和停車時產生的共振現象，目前采用消振方式有自移式偏心重、電機反接制動、彈性限位消振和阻尼消振四種形式。自移式偏心重當振動篩啟動和停車的時候，激振器的主軸的轉速較低，這時偏心重的重心在彈簧拉力作用下，靠近回轉中心，因此，振動篩產生的激振力較小，振動篩就能平穩的經過共振區。當轉速增加的時候，偏心重產生的離心力超過了彈簧的拉力，偏心重自動移到工作位置，從而使篩箱產生振動，偏心重彈出和拉回是的主軸轉速一般去共振篩的自振頻率的兩倍，這也是選擇偏心輪彈簧剛度的根據，這種消振方式較復雜，目前已很少使用。其示意圖如下：圖75 自移式偏心重消振裝置電機反接制動其工作原理是振動篩停車時，待轉速降低到接近共振轉速時將電源兩級反接，由于電動機定子的磁場方向發生變化，迫使轉子轉速將為零，這時振動篩快速經過共振區，使共振跳動成為不可能，這種消振方法的效果較好。彈性限