ZKR-1022直線振動篩設計

ZKR-1022直線振動篩設計,zkr,直線,振動篩,設計 1 西安建筑科技大學 “卓越工程師”本科綜合能力訓練 題 目 ZKR-1022直線振動篩設計 學生姓名 學 號 院（系） 機電學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 時 間 年 7月 29日 直線振動篩的設計 摘要 振動篩是一種適合潮濕細粒級難篩物料干法篩分的振動篩分機械，是目前國內(nèi)處理難篩分物料的振動篩分機械設備。直線振動篩（直線篩）系高效新型的篩分設備，廣泛應用于塑料、磨料、化工、醫(yī)藥、建材、糧食、碳素、化肥、耐火材料、輕工、礦山、煤炭、冶煉等行業(yè)，以及粉狀、顆粒狀物料的篩選和分級，具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、篩網(wǎng)更換方便以及篩分效率高和篩分效果好等特點直線振動篩采用雙電機驅(qū)動,當兩臺電機做同步、反向旋轉(zhuǎn)時，其偏心塊所產(chǎn)生的激振力在平行于電機軸線的方向相互抵消，在垂直于電機軸的方向疊為一合力，因此篩機的運動軌跡為一直線。其兩電機軸相對篩面有一傾角，在激振力和物料自重力的合力作用下，物料在篩面上被拋起，跳躍式向前作直線運動，從而達到對物料進行篩選和分級的目的。 本文主要介紹直線振動篩的工作原理，分析振動篩的特點，綜合運用機械設計、制造等知識來提出ZKR-1022直線振動篩的設計思路。其次，討論和確定雙軸直線振動篩的總體結(jié)構(gòu)，并對其總體設計、主要零部件的計算、技術指標性能以及底座等部件進行詳細的分析和設計。 關鍵字：直線振動篩、偏心塊、激振力、雙軸式 目錄 摘要 目錄 1、緒論-------------------------------------------------------------1 1.1設計題目--------------------------------------------------------1 1.2課程設計的目的--------------------------------------------------1 1.3直線振動篩的工作原理--------------------------------------------1 2、總體結(jié)構(gòu)設計 2.1直線振動篩的結(jié)構(gòu)部件--------------------------------------------2 2.2基本參數(shù)--------------------------------------------------------2 2.3參數(shù)的確定------------------------------------------------------3 2.3.1處理量------------------------------------------------------3 2.3.2物料運動的平均速度------------------------------------------3 2.3.3篩分效率----------------------------------------------------3 2.3.4預選的振動篩強度--------------------------------------------3 2.4動力學參數(shù)------------------------------------------------------4 2.4.1參振質(zhì)量----------------------------------------------------4 2.4.2彈簧剛度----------------------------------------------------4 2.4.3塊偏心振動器的偏心塊質(zhì)量與回轉(zhuǎn)半徑的關系--------------------4 2.4.4電動機的計算選擇--------------------------------------------5 2.4.5啟動轉(zhuǎn)矩的校核----------------------------------------------5 3、主要零件的設計與計算 3.1軸的設計與受力分析----------------------------------------------6 3.1.1初步估算軸的最小直徑----------------------------------------6 3.1.2軸的分段設計------------------------------------------------6 3.1.3軸的受力分析及校核------------------------------------------7 3.2軸承的選擇和校核------------------------------------------------8 3.3軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設計及其尺寸--------------------------------------9 3.4橡膠彈簧的設計--------------------------------------------------9 3.5篩框部分的設計與校核-------------------------------------------11 3.5.1鋼板厚度---------------------------------------------------11 3.5.2篩框橫梁---------------------------------------------------11 3.6鍵的選擇與校核-------------------------------------------------14 3.6.1鍵的選擇---------------------------------------------------14 3.6.2鍵強度的校核-----------------------------------------------14 4、篩箱及其他結(jié)構(gòu)的設計 4.1篩面的選擇及加工要求-----------------------------------------15 4.2篩箱的設計---------------------------------------------------15 4.3底座的設計---------------------------------------------------15 4.4密封件的選擇-------------------------------------------------15 致謝--------------------------------------------------------------16 參考文獻----------------------------------------------------------17 1.緒論 隨著工業(yè)的發(fā)展，篩分在國民經(jīng)濟各行各業(yè)中的應用越來越廣泛，篩分設備設計水平的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣，關系到工藝效果的好壞，生產(chǎn)效率的高低和能源節(jié)省的度，從而直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。 振動篩是一種適合潮濕細粒級難篩物料干法篩分的振動篩分機械，是目前國內(nèi)處理難篩分物料的振動篩分機械設備。，具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、篩網(wǎng)更換方便以及篩分效率高和篩分效果好等特點。它可用于流水線作業(yè)中，實現(xiàn)自動化。 篩分是利用多孔面將顆粒大小不同的混合物進行分級的作業(yè)。在工業(yè)中，一般是根據(jù)其運動特征進行分類的。根據(jù)這種分類方法，篩分機械主要可分為以下五種：固定篩、滾軸篩、搖動篩、振動篩和圓筒篩。在選煤廠的生產(chǎn)系統(tǒng)中，很多作業(yè)需要篩分機去完成。由于使用范圍廣，所以目前我國煤用篩分機的類型幾乎包括了上述全部形式。 直線振動篩（直線篩）系高效新型的篩分設備，廣泛應用于塑料、磨料、化工、醫(yī)藥、建材、糧食、碳素、化肥、耐火材料、輕工、礦山、煤炭、冶煉等行業(yè)，以及粉狀、顆粒狀物料的篩選和分級 。本次設計的雙軸直線振動篩主要應用于干煤的篩分。 1.1設計題目：ZKR-1022直線振動篩設計 1.2課程設計的目的 培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決問題的能力，并初步建立“系統(tǒng)設計”的思想； 訓練學生應用手冊和標準、查閱文獻資料及撰寫科技論文的能力。 學習并精通UG軟件的CAD部分和運動學及動力學分析部分。 學習振動機械的主要零部件的功能及設計計算方法。 1.3直線振動篩的工作原理 直線振動篩采用雙電機驅(qū)動,當兩臺電機做同步、反向旋轉(zhuǎn)時，其偏心塊所產(chǎn)生的激振力在平行于電機軸線的方向相互抵消，在垂直于電機軸的方向疊為一合力，因此篩機的運動軌跡為一直線。其兩電機軸相對篩面有一傾角，在激振力和物料自重力的合力作用下，物料在篩面上被拋起，跳躍式向前作直線運動，從而達到對物料進行篩選和分級的目的?？捎糜诹魉€中實現(xiàn)自動化作業(yè)。具有能耗低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、易維修、全封閉結(jié)構(gòu)、無粉塵溢散等特點。最高篩分目數(shù)325目，可篩分出7種不同粒度的物料。 第 1 頁 2、總體結(jié)構(gòu)設計 2.1直線振動篩的結(jié)構(gòu)部件 主要由篩箱、篩框、篩網(wǎng)、振動電機、電機臺座、減振彈簧、支架等組成。 篩箱：由數(shù)種厚度不同的鋼板焊制而成，具有一定的強度和剛度，是篩機的主要組成部分。 篩框：由松木或變形量較小的木材制成，主要用來保持篩網(wǎng)平整，達到正常篩分。 篩網(wǎng)：有低碳鋼、黃銅、青銅、不銹鋼絲等數(shù)種篩網(wǎng)。 振動電機：(使用與維修方法詳見振動電機使用說明書)。 電機臺座：安裝振動電機，使用前連接螺釘必須擰緊，特別是新篩機試用前三天、必須反復緊固，以免松動造成事故。 減振彈簧：阻止振動傳給地面，同時支持篩箱的全部重量，安裝時，彈簧必須垂直于地面。 支架：由四個支柱和兩個槽鋼組成，支持著篩箱，安裝時支柱必須垂直與地面，兩支柱下面的槽鋼應相互平行。 2.2基本參數(shù) 基本參數(shù) 產(chǎn)品型號（ZKR-1022） 篩面規(guī)格（寬×長）m×m 1.00×2.25 篩面面積 ㎡ 2.25 篩面層數(shù) 1 篩孔尺寸mm 6~100 篩面傾角（°） -5~5 振動方向角（°） 40 振幅mm 3.0~4.5 振動頻率Hz 16.00 允許最大給料粒度mm 200 處理量t/h 5~90 電動機功率kw 2~3.0 表（1）ZKR-1022直線振動篩設計標準參數(shù) 2.3參數(shù)的確定 2.3.1處理量 取篩孔尺寸為50.00mm,查設計規(guī)范表4可取單位處理量 該振動篩的處理量 ----（2-1） 則處理量符合標準。 2.3.2物料運動的平均速度： --------------------------（2-2） 其中：角速度 振幅 傾角對平均速度的影響系數(shù) （見表15） 物料厚度影響系數(shù) （見表16） 物料形狀影響系數(shù)，對塊狀物料取 滑行運動影響系數(shù) （見表17） （k一般取2.5~4，本次設計取k=3) -振動方向角 則 2.3.3篩分效率 2.3.4預選的振動篩強度 k的范圍在3~8 實際振動強度 -------（2-3） 2.4動力學參數(shù) 2.4.1參振質(zhì)量 取 參振質(zhì)量 2.4.2彈簧剛度K 則----------------（2-4） 2.4.3塊偏心振動器的偏心塊質(zhì)量和回轉(zhuǎn)半徑的關系 -------------------------------------（2-5） 其中 偏心塊的計算： 圖1----偏心塊 如圖（1）所示，偏心塊材料取鐵塊，r=70mm R=150mm ---------------------------------（2-6） -----------------------------------（2-7） 則偏心塊質(zhì)心到旋轉(zhuǎn)軸心的距離 由 -----------------------------------------------（2-8） 得 由 2.4.4電動機的計算選擇 由振動篩的基本參數(shù)知 工作轉(zhuǎn)速 由于電動機與軸之間用聯(lián)軸器相連，故電動機轉(zhuǎn)速n=960r/min,電動機功率為3.0kw. 查機械設計手冊選擇電動機型號為Y132S-6 同步轉(zhuǎn)速1000r/min, 滿載轉(zhuǎn)速 960r/min,最大轉(zhuǎn)矩,質(zhì)量63Kg。 2.4.5啟動轉(zhuǎn)矩的校核 所選電動機靜起動轉(zhuǎn)矩應滿足：------------------------（2-9） 其中：-靜轉(zhuǎn)矩 = -電動機的靜起動轉(zhuǎn)矩， ( ） 則 滿足要求。 3、主要零件的設計與計算 3.1軸的設計與受力分析 由電動機功率p=3.0kw 則輸入軸的功率 3.1.1初步估算軸的最小直徑 軸的材料：選45鋼 則---------------------------（3-1） 由于軸上有一個鍵槽，軸徑應增加7% 則 取軸的最小直徑d=28mm 3.1.2軸的分段設計 軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器的軸徑，為使所選軸的直徑與聯(lián)軸器相配合，故應同時選擇聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩-----------------（3-2） 其中：k---工況系數(shù)，k=1.7 ---動力機系數(shù)，=1 代入數(shù)據(jù)得 根據(jù)《機械設計手冊》初步選取UL型輪胎式聯(lián)軸器 UL5(Y型)公稱轉(zhuǎn)矩 d=28mm L=62mm 軸的右半部分結(jié)構(gòu)設計如圖(2） 圖2--右半軸 從右往左軸的直徑依次是28mm,45mm,55mm,60mm. 3.1.3軸的受力分析及校核 如圖（3）為右半軸的受力分析，當偏心塊的質(zhì)心處于正上方與軸垂直時此時最大，為向心力和重力之和。 圖3---右半軸受力分析 圖中R為兩個軸承的受力，由分析知： -------------------------------------------（3-3） 式中：m---單個偏心塊的重量，kg 代入數(shù)據(jù)得 R=8477.2N 彎矩 由電動機傳動的扭矩為 圖4---右半軸受的彎矩和扭矩 彎矩和扭矩圖如圖4 按照彎扭第三強度理論校核軸，對不變扭矩的軸取 彎扭截面系數(shù) ----------------（3-4） 軸的計算應力 --------（3-5） 因此軸是安全的。 3.2軸承的選擇和校核 選用圓柱滾子軸承，查機械設計手冊選的軸承型號:NU2211E D=55mm D=100mm B=25mm m=0.81kg 取 --------------------------（3-6） 因此軸承的壽命符合要求。 3.3軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設計及其尺寸 圖5--軸承端蓋 3.4橡膠彈簧的設計 圖6---橡膠彈簧 圓柱形橡膠彈簧結(jié)構(gòu)及尺寸如圖6 -----------------------------------------（3-7） 式中：---彈簧的最大變形量，m 本次設計取：--------------------------（3-8） 式中：---彈簧的自由高度，m。 D-----彈簧的外徑，m。 根據(jù)公式取： ----------------------------------------- -----（3-9） 式中：----受壓面積與自由面積之比 d-----彈簧的內(nèi)孔直徑，m.取d=25mm 代入數(shù)據(jù)得：=0.146 -------------------------------------（3-10） 式中：---外形系數(shù) ----動彈性模量，N/㎡ ----靜彈性模量，N/㎡ 靜彈性模量與邵氏硬度的關系式為： 式中：---橡膠彈簧的邵氏硬度，度（°） 通常取45°~50°. 本次設計取48°. 則 -----------------------------------------------（3-11） 式中：F--彈簧的受壓面積，㎡ 代入公式得 彈簧強度應滿足：-----------------------------（3-12） 式中：---橡膠的壓縮應力，. ---橡膠的許用壓縮應力，。 代入數(shù)據(jù)得 因此橡膠彈簧的強度滿足要求。 3.5篩框部分的設計與校核 3.5.1鋼板厚度 取8mm 3.5.2篩框橫梁 選材：選用鋼管，初選5個橫梁 a) 橫梁的受力分析 橫梁與其附件（篩面托架、篩面、緊固件等）構(gòu)成一體，按頻率f和振幅A振動，因此其受力由動載（慣性力）和靜載（自重力）組成。為方便計算，將附件重量均勻地分配給個梁，然后將動載的最大值和靜載合成作為外載均布在橫梁上，即將橫梁簡化為受均布荷載的簡支梁，作靜態(tài)計算，其載荷分布及彎矩圖見圖7： 圖7---橫梁的受力及彎矩圖 選取物料最大厚度h=200mm 物料質(zhì)量---------------------------------------（3-13） 式中：---物料結(jié)合系數(shù)，取0.2 L---篩面的長度,m B----篩面的寬度，m ---松散密度，取 ---各層篩面上料層平均厚度的總和，m 代入數(shù)據(jù)得 均布荷載計算： ---------------------------------------------（3-14） 式中：q---梁的均布荷載，N/m ---梁及其附件的重力（包括物料重力）kg,取 ----梁的最大慣性力，N L----梁的長度，取L=1m. 代入數(shù)據(jù)得： b）梁的尺寸選擇 選取梁的直徑為63mm,內(nèi)徑為51mm，厚度為6mm，鋼管的單位長度重量m=8.43kg。 橫梁截面模數(shù)，對環(huán)形截面 c)進行橫梁強度計算： 梁的彎矩： 梁的彎曲應力： d)橫梁固有頻率的驗算： 固有頻率為：------------------------------（3-15） 式中：---振動常數(shù) E---材料彈性模量，N/㎡ 查設計手冊知鋼管材料 I---慣性矩 ---單位長度上的質(zhì)量，取 代入數(shù)據(jù)得 因此所選橫梁合格。 3.6鍵的選擇與校核 3.6.1鍵的選擇 聯(lián)軸器與軸連接處所選鍵：A型 鍵寬b×鍵高h=8×7 mm t=4.0mm L=56mm 偏心塊與軸連接處所選鍵：A型 鍵寬b×鍵高h=14×9 mm t=5.5mm L=63mm 3.6.2鍵強度的校核 鍵的材料均為鋼材，查設計手冊知 對于整個軸的傳遞力矩 對聯(lián)軸器鍵： 工作長度 -----------------------------------------------------（3--16） 對偏心塊鍵： 工作長度 -------------------------------------------------------（3-17） 因此鍵的強度滿足要求。 4、篩箱及其他結(jié)構(gòu)的設計 4.1篩面的選擇及加工要求 篩面是篩子的主要工作部件。其性能的好壞不但影響生產(chǎn)率和篩分效率，而且對延長篩分機的使用壽命，提高作業(yè)率和降低成本有重大意義。 篩分機對篩面的基本要求：有足夠的強度，最大的有效面積，耐腐蝕，耐磨損，有最大開孔率，篩孔不易堵塞，在物料運動時與篩孔相遇的機會較多。 篩面的材質(zhì)要具有耐磨損，耐疲勞和耐腐蝕性。用作大塊分級篩面時，采用高碳鋼。強烈沖擊的篩面，可選用高錳鋼制作。篩面的結(jié)構(gòu)有篩板、篩網(wǎng)、條縫篩板、網(wǎng)狀絲布。本次設計的直線振動篩篩面選用篩網(wǎng)。 4.2篩箱的設計 篩箱所選材料為Q235鋼，側(cè)板厚度為8mm，采用座式結(jié)構(gòu)。由橫撐，進料槽，加強板，側(cè)板，支撐架，橫梁組成。 側(cè)板和橫梁的連接方式是焊接，側(cè)板和橫撐以及側(cè)板及加強板的連接方式是螺栓連接。 4.3底座的設計 底座主要用來支撐整個機器，保持整個機器工作時的穩(wěn)定性和平穩(wěn)性。本次設計的直線振動篩為座式，啟用地腳螺栓固定在混凝土中。 底座的材料選擇：采用焊接機架，工字型鋼結(jié)構(gòu) 4.4密封件的設計 采用毛氈式密封件 致謝： 歷時三周的課程設計已經(jīng)結(jié)束，本次以ZKR系列直線振動篩為題目的課設是在我的知道教師郭寶良老師的悉心指導、嚴格要求下完成的。在此期間，郭老師給我們提供了有關設計的資料，在我們遇到難題是會來給我們詳細講解，幫我們解決問題，他的講解及指導讓我受益匪淺。 我能有這次的成果和老師的悉心指導是分不開的，在此衷心的向老師表示感謝和敬意。 在設計期間，我們的組長們和組員們也幫助了我許多，在與他們的交流和討論中掌握了不少知識，讓我有了很大的進步。在此對他們也表示感謝。 參考文獻 [1] 吳宗梅.機械設計實用手冊第二版.化學工業(yè)出版社 [2] 聞邦椿,劉樹英.現(xiàn)代振動篩分技術及設備設計.北京:冶金工業(yè)出版社.2013 [3] 濮良貴，陳國定，吳立言.現(xiàn)代設計第九版.北京:高等教育出版社.2013 [4] 聞邦椿,劉樹英.振動機械的理論與動態(tài)設計方法[M].北京:機械工業(yè)出版 社,2001 [5] 機械設計手冊第二卷.第四版.化學工業(yè)出版社.2002 [6]JB/T 9022—2012,振動篩設計規(guī)范[S].北京:國家機械工業(yè)局, 2012. 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