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一、課題的目的、意義、國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展方向
1、目的
該振動篩的篩分物料為球磨機產(chǎn)品。該產(chǎn)品的大小不是很平均,為了做出更符合要求的物料就需要用振動篩來將球磨機產(chǎn)品進一步細分,將不符合要求的物料從新用球磨機磨小。經(jīng)過這樣的反復(fù)處理最終將物料全部做成符合要求的產(chǎn)品[1]。
2、意義
礦山機械產(chǎn)品屬于小批量、多品種、使用面廣的機械設(shè)備,按用途可分為采掘設(shè)備、提升設(shè)備、礦用車輛、破碎粉磨設(shè)備、篩分設(shè)備、洗選設(shè)備及焙燒設(shè)備等七大類[2] 。礦山機械為重機裝備,是為基礎(chǔ)原材料工業(yè)服務(wù)的,是我國機械工業(yè)中的一個重要分支。長期以來,礦山機械在開發(fā)我國礦業(yè)資源、促進礦業(yè)經(jīng)濟發(fā)展、實現(xiàn)礦山生產(chǎn)現(xiàn)代化的進程中起著十分重要、不可替代的支撐作用。而礦業(yè)資源的開發(fā)、利用主要是通過礦山機械來實現(xiàn)、完成的。因此,礦山機械的先進性與現(xiàn)代化,在一定程度上反映了一個國家的工業(yè)化水平??梢?,礦山機械對于國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的地位和作用[3] 。篩分設(shè)備在礦山機械中占有重要地位,它的發(fā)展不僅僅代表著中國礦山機械的發(fā)展,它還代表著中國國力的增強,著一個國家的基礎(chǔ)工業(yè)的實力和工業(yè)科技水平[4]。
3、國內(nèi)外現(xiàn)狀
目前國內(nèi)篩機產(chǎn)品種類有圓振動篩、直線振動篩、橢圓振動篩、高頻振動篩、弧形篩、等厚篩、概率篩、冷礦篩、熱礦篩、節(jié)肢篩等,旋振篩和各種振動給料機械,多達50多個系列近1000種規(guī)格,產(chǎn)品已在冶金、礦山、煤炭、輕工等許多行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,基本上滿足了國內(nèi)國民經(jīng)濟建設(shè)的需要[5]。據(jù)2002年行業(yè)調(diào)查了解,全國篩分機械制造企業(yè)已多達300余家,從所有制來看,除國營、集體、股份制外,還有外資和合資企業(yè),特別是股份制、民營企業(yè)發(fā)展很快。全國篩分機械市場年產(chǎn)值約為5億元左右,今年又有大的增長,年產(chǎn)值超過1500萬元以上的企業(yè)有10余家[6] 。由于我國東部經(jīng)濟發(fā)展較快,篩分機械制造企業(yè)也主要分布在東北、華北、華東和中南地區(qū),尤其是鞍山新鄉(xiāng)地區(qū),這兩個地區(qū)的篩分機械產(chǎn)值約占全國總產(chǎn)值的50%左右,可是在西部地區(qū),還沒有一家像樣的篩分設(shè)備制造企業(yè)。我國篩分設(shè)備制造企業(yè)雖然很多,但是真正具備實力的很少。目前全國具有獨立研究開發(fā)新產(chǎn)品能力的企業(yè)不多,大約有3~4家,每年能創(chuàng)新開發(fā)幾個新產(chǎn)品,而大多數(shù)企業(yè)仍是生產(chǎn)常規(guī)較為陳舊的產(chǎn)品。在產(chǎn)品設(shè)計和制造水平上,全國大約只有4~5家企業(yè)的機械裝備和工藝水平真正具備制造較大篩分機械的能力[7]。德國申克和K H D公司是國際著名的篩分機械制造企業(yè),他們的新產(chǎn)品開發(fā)是和工程設(shè)計同時進行的:首先要對被篩物料的物理、化學(xué)性質(zhì)以及在工藝流程中所需達到的要求進行分析,選擇合理的技術(shù)參數(shù)、進行模擬樣機試制、進行必要的設(shè)計計算、工作圖設(shè)計、產(chǎn)品試制、檢驗、服務(wù)、工藝試驗、跟蹤服務(wù)、產(chǎn)品改進設(shè)計、定型等一系列程序,最后實現(xiàn)交鑰匙工程[8]。
4、發(fā)展方向
(1)深入研究新的篩分理論和技術(shù)
2002年,中國礦大機械廠為解決大型振動篩強度問題,提出了超靜定網(wǎng)梁結(jié)構(gòu)理論并使用成功,獲得國家專利。最近,新鄉(xiāng)威猛集團將12臺2m×3m的節(jié)肢篩組合在一起,形成了目前國內(nèi)最大的7.2m振動篩,用于選煤系統(tǒng)的分級和脫水、脫介,效果很好。同樣,中國科技大學(xué)為鐵法礦務(wù)局曉青礦研制了篩框不動、篩網(wǎng)振動的大型振動篩 [9]。
(2)引入現(xiàn)代化設(shè)計手段,采用新材料、新技術(shù)、新工藝
對現(xiàn)有的篩分機械進行運動分析和結(jié)構(gòu)改進,引入現(xiàn)代化設(shè)計手段,采用優(yōu)化設(shè)計,計算機輔助設(shè)計,用計算機對篩分結(jié)構(gòu)強度進行計算,提高設(shè)計的可靠性;建立振動篩試驗臺,對篩機產(chǎn)品進行檢測。全面推廣使用新材料、新技術(shù)新工藝。對振動機械用的鋼材、軸承、彈簧、篩網(wǎng)進行專門研究,篩面應(yīng)從金屬篩網(wǎng)向非金屬篩網(wǎng)發(fā)展,應(yīng)用橡膠篩板、聚氨酯篩網(wǎng)、彈性桿篩面;支承元件應(yīng)采用橡膠彈簧和復(fù)合彈簧;推廣環(huán)槽鉚釘和高強度螺栓聯(lián)接[10]。
(3)向標(biāo)準化、系列化、通用化發(fā)展
提高三化水平,這是便于設(shè)計、組織專業(yè)生產(chǎn)和保證質(zhì)量的途徑。有些零部件如標(biāo)準化、通用化了,組織專業(yè)化生產(chǎn),可大大降低成本,提高企業(yè)效益。4.5強化篩機技術(shù)參數(shù)根據(jù)不同用途研制新篩機。發(fā)展大型、重型、超重型篩分設(shè)備,篩機振動篩強度可達5.4以上,篩分面積向27m2以上發(fā)展(德國一家篩子技術(shù)公司曾生產(chǎn)5m×llm、篩分面積達55m的篩機),提高篩機的處理能力和承載能力[11]。
(4)不斷擴大篩機應(yīng)用領(lǐng)域
根據(jù)不同用途,研制出各種不同型式的篩機,目前,國內(nèi)對于細和超細物料的分級,含水分7%-13%粘性物料的分級還存在問題。重機網(wǎng)曾聯(lián)系國內(nèi)外需要100目以下,生產(chǎn)能力為15t/h的細篩,國內(nèi)就沒廠家能接,我們應(yīng)發(fā)展特殊用途篩分設(shè)備,滿足國民經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的需要,并擔(dān)當(dāng)對外出口的任務(wù)[12]。
二、課題主要研究內(nèi)容
1、振動篩分的基本原理
直線振動篩(直線篩)工作原理:振動篩工作時,兩電機同步反向放置使激振器產(chǎn)生反向激振力,迫使篩體帶動篩網(wǎng)做縱向運動,使其上的物料受激振力而周期性向前拋出一個射程,從而完成物料篩分作業(yè)[13]。
2、振動篩總體方案的比較與確定
經(jīng)過仔細的研究后選擇下列性能參數(shù)的方案:篩面尺寸1000X2000,篩面層數(shù)1,網(wǎng)孔尺寸2-200,產(chǎn)量21t/h,能耗0.74kw,振幅2mm。
3、主要零件選擇方案的比較與確定
主要螺栓、防撞擊墊片等均采用國家標(biāo)準,以減少制作成本。
三、主要問題及解決方案
1、振動篩降噪措施
緊固振動篩上的所有部件,特別是需要經(jīng)常更換的篩板,避免由于個別部件的松動而產(chǎn)生的額外振動;將沖孔鋼篩板更換為彈性模量小、沖擊噪聲低的聚氨酯篩板或者橡膠篩板;在篩箱的側(cè)板、入料給料口、排料口和接料底盤內(nèi)加貼橡膠板,這樣可以有效地抑制側(cè)板的高頻振動,減少輻射噪聲;采用柔性輻板齒輪來代替鋼齒輪,即在齒輪的輻板上利用橡膠彈性體傳遞扭矩,吸收齒輪嚙入、嚙出所造成的振動;用橡膠彈簧替代鋼制彈簧,以減少沖擊;在激振器的體外加裝軟式隔聲罩;對軸承的內(nèi)外套之間加以阻尼處理,軸承的滾動體可以制作成空心滾動體或者在空心滾動體的內(nèi)部加入阻尼材料,這樣能夠減小軸承的振動和降低軸承的噪聲[14]。
2、常見故障及處理措施
(1)篩分時篩子不下料或下料不暢
一是給煤溜槽與篩面之間有落差太小,應(yīng)是其落差在400~500mm之間。二是新更換或新安裝的振動篩實際處理量達不到理論設(shè)計時的處理量,即無法滿足生產(chǎn)要求,這時應(yīng)提高篩子角度、加大激振力,如果還無法滿足要求,就需要對篩面進行改造:將入料端的篩孔加大。還要注意的一點是給料槽寬度要適中,如果過窄,物料則不能均勻地分布于篩面的寬度方向上,篩子的篩分面積也不能合理有效利用,篩分效果將會受到影響[15]。
(2)篩框斷裂根
據(jù)斷裂力學(xué)的原理,篩框顫抖容易發(fā)生斷裂,所以解決該問題的最佳辦法就是加厚側(cè)板,或者對激振器附近的側(cè)板局部增加附板以增強整個篩體的剛性,這樣篩框就不容易發(fā)顫和斷裂了[16]。
(3)軸承過熱
第一種最常見的原因是由于軸承徑向游隙太小。由于振動篩上的軸承承載的負荷較大,頻率較高,且載荷一直是變動的,所以軸承必須采用大游隙。如果使用的是普通游隙的軸承,就必須將軸承外圈再次磨削,使之成為大游隙。再者就是軸承壓蓋頂?shù)锰o,也會造成這種現(xiàn)象。壓蓋與軸承外圍之間必須有一定間隙,以保證軸承正常的散熱和一定的軸向串動。該間隙可以通過端蓋和軸承座之間的密封墊來進行調(diào)整[17]。
3、篩分的分級(根據(jù)篩分的目的)
(1)獨立篩分
其目的是得到適合于用戶要求的最終產(chǎn)品。例如,在黑色冶金工業(yè)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(jīng)團礦或燒結(jié)制塊入爐[18]。
(2)輔助篩分
這種篩分主要用在選礦廠的破碎作業(yè)中,對破碎作業(yè)起輔助作用。一般又有預(yù)先篩分和檢查篩分之別。預(yù)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(jīng)是合格的部分,如粗碎機前安裝的格條篩,篩分其篩下產(chǎn)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(chǎn)量。
(3)準備篩分
其目的是為下一作業(yè)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(chǎn)物進行分級淘汰[19]。
(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,則可以經(jīng)篩分分級得到質(zhì)量不同的粒級,把低質(zhì)量的粒級篩除,從而相應(yīng)提高了物料的品位,有時又把這種篩分叫篩選。
(5)脫水篩分
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,物料含水含泥較高時,也用篩分進行脫泥[20]。
四、日程安排
第4周:查找畢業(yè)設(shè)計資料及外文翻譯資料并綜述
第5周:外文翻譯
第6周:完成開題報告
第7周:總體方案設(shè)計
第8周:運動學(xué)與動力學(xué)參數(shù)的選擇與計算
第9~10周:裝配圖設(shè)計
第11周:完成裝配圖
第12~13周:零部件設(shè)計與修改
第14~15周:撰寫并完善畢業(yè)設(shè)計說明書
第16周:準備答辯
第17周:答辯
五、參考文獻:
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[3]李以農(nóng),劉樹英,聞邦椿.慣性振動圓錐破碎機新工藝及動力分析[M].礦山機械,2001(2)
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[5]彭運軍譯.圓錐破碎機[J]. 選礦機械,1992(2)
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[7]Hua Zhao. Journal of China University of Mining and Techonolgy [M]. Mining machinery. 1997(2)
[8]鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)機械學(xué)院.農(nóng)業(yè)機械制造工藝學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)機械出版社,1981
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[15]柳連舜、霍光庶.譯鋁生產(chǎn)機械化[D].中國有色金屬工業(yè)總公司輕金屬編輯部.1991.
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[18] 陳懋圻.機械制造工藝學(xué)[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1986
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Proceedings of the Thied symposium on Steai Crossing,Edited by Jon Krokedorg
Balkema[M].et,1994,54-62