型砂處理機篩分機構(gòu)設(shè)計
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本發(fā)明是一種用于從流動的液體中分離固體顆粒的帶式活動篩分機。主要是用于過濾污水處理廠或水電站冷卻水進水系統(tǒng)供水管道的冷卻用水或工藝用水。
這種帶式活動篩分機是由多個過濾網(wǎng)組成的，在工作中使用一個旋轉(zhuǎn)的環(huán)形篩浸入在液體流中，其中在平行方向設(shè)置多個篩網(wǎng)，在向下運動和向上運動的過程中，分別在管道中形成一個循環(huán)往復的篩面，其中向下運動的篩面和向上運動的篩面直接通過篩網(wǎng)不停地向外運動，其傳動機構(gòu)和清洗裝置安裝在環(huán)形網(wǎng)帶驅(qū)動裝置（往復、旋轉(zhuǎn)、重定向）不停得使用清潔裝置清潔篩網(wǎng)表面使固體顆粒脫離篩網(wǎng)流入清潔區(qū)的清潔用水中。例如通過噴嘴裝置或壓縮空氣噴嘴安裝在篩網(wǎng)的外部，碎片收集裝置在篩網(wǎng)的反方向其內(nèi)噴嘴噴出壓縮空氣使固體顆粒進入碎片收集裝置。
帶式活動篩分機這種類型的篩分機通常具有數(shù)個的篩網(wǎng)，這種設(shè)計在同類篩分機也是十分常見的，通常是設(shè)計一個環(huán)形帶式篩網(wǎng)浸入液體中做旋轉(zhuǎn)運動，從而使需要過濾的液體能與沉積在其中的固體顆粒能連續(xù)不斷的分離。篩網(wǎng)一般是插入式篩網(wǎng)能更好過濾固體顆粒。
篩網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)運動是指固體顆粒在向上流動的液體流中擺脫或剝離篩網(wǎng)表面時固體顆粒進入清潔用水中的過程。噴嘴噴出壓縮空氣使篩網(wǎng)上的固體顆粒脫離其表面，篩網(wǎng)可以徹底清凈后，再次進入液體流中。
現(xiàn)在市面上已經(jīng)出現(xiàn)了各種不同類型的帶式活動篩分機。它們都能出色的在其運動方向上通過不停讓篩網(wǎng)向上和向下運動過濾液體或篩分固體顆粒。有“橫向模式”即橫向運動，“雙向模式”即雙向運動和“出流模式”。在“橫向”型篩分機中，橫向設(shè)置了排水通道，向上運動的篩網(wǎng)和向下運動的篩面安裝在需要過濾液體的正前方。而“出流模式”和“雙向模式”型篩分機中，在排水通道流動方向上放置了篩網(wǎng)。其中在“雙向模式”型中，需過濾的液體兩側(cè)設(shè)置了向上和向下運動的篩分機構(gòu)和清潔裝置，其清潔裝置是一個與液體分隔的內(nèi)部空間二外部空間則是篩分機構(gòu)。這種機構(gòu)設(shè)置方式與橫向模式相反。
這種“流動模式”型篩分機即帶式活動篩分機的設(shè)計，在需過濾液體的流動方向上設(shè)置了不停向下運動篩網(wǎng)部分和向上運動的篩網(wǎng)部分直接從液體中過濾固體顆粒。這種類型的篩分機的優(yōu)勢是液體流壓降小，避免了固體顆粒沉積在液體的底部?？梢允鼓切┎灰走^濾的固體顆粒可以更好從液體中分離。
雖然篩分技術(shù)有重大進步，但實際上這些篩分技術(shù)的應(yīng)用與帶式活動篩分機的設(shè)計之間還是有很大的差距。從美國專利文獻6187184號B1中可以得到如下的信息。例如，在一個帶式活動篩分機的結(jié)構(gòu)中會存在這樣的問題，固體顆粒會在篩網(wǎng)上沉積，就算使用噴嘴噴出壓縮空氣這些固體顆粒很難從篩網(wǎng)上清洗下來。因此，噴嘴應(yīng)該向上運動或向下運動從不同角度沖刷篩網(wǎng)。
帶式活動篩分機的“流動模式”，本篩分機克服了上述缺點，當固體顆粒沉積在篩網(wǎng)的表面時，通過清洗裝置的噴嘴噴出壓縮空氣，使壓縮空氣從外側(cè)向內(nèi)側(cè)流動。帶式活動篩分機的“流動模式”，包括讓清洗裝置不停的在篩網(wǎng)的引導區(qū)內(nèi)使用噴嘴噴出壓縮空氣同時帶式活動篩分機的清洗區(qū)伸出清潔機構(gòu)使噴嘴裝置噴出的壓縮空氣噴嘴能更好清潔篩網(wǎng)。
因此，帶式活動篩分機的“流動”類型可以視為“流動模式”清潔篩網(wǎng)的一種形式。
帶式活動篩分機的流動模式的設(shè)計主要是考慮到現(xiàn)有的篩分技術(shù)的發(fā)展程度和篩分機的制造成本，這種模式既可以很好的利用現(xiàn)有的篩分技術(shù)又可以節(jié)約制造成本?，F(xiàn)有的帶式活動篩分機有以下缺點：
現(xiàn)有的帶式活動篩分機，只有篩網(wǎng)向上和向下的運動進行篩分動作。篩網(wǎng)向下運動時會出現(xiàn)屏蔽效應(yīng)，因此它們向上運動篩網(wǎng)時不能很好的進行篩分。此外，液體流過兩個連續(xù)的篩網(wǎng)時，篩分動作會使液體的壓力升高。而活動的篩網(wǎng)無論是向上或向下運動都可以有效的進行篩分。
現(xiàn)有的帶式活動篩分機，只有平板式篩網(wǎng)可供使用。一般清洗裝置不能有效的進行清洗動作。例如，清理裝置與噴霧裝置不具有再次工作的特性。本帶式活動篩分機，改變了篩網(wǎng)的形狀，而且有多種形狀可供用戶選擇。例如拱形篩網(wǎng)，這種篩網(wǎng)有更大的過濾面積可以更好的進行篩分。
現(xiàn)有的帶式活動篩分機，最大可用過濾器表面受到的水閘通道寬度影響，無形中減小了篩網(wǎng)的有效篩分面積。本帶式活動篩分機對此做出了改進，篩網(wǎng)面積沒有這樣的限制從而增大了有效篩分面積。而且總過濾面積可以是不同大小的篩網(wǎng)不停運動的總和，這樣可以長時間進行篩分而不用清洗篩網(wǎng)。
現(xiàn)有的帶式活動篩分機，一部分固體顆?？赡軙D(zhuǎn)移到已過濾干凈的液體的一側(cè)。本帶式活動篩分機，這很大程度不會出現(xiàn)這種問題。
由于技術(shù)的差異和隨之而來的優(yōu)勢，通過已知的實例，具有流動模式的帶式活動篩分機還不具有以上的功能。
帶式活動篩分機上面討論的類型和所舉出的例子是從下面已知的參考文獻中摘錄：AI 199573，533 243，1 051 810 1 083，231，942，234和1，39 32 922 44 43 091 C1，C1（滾筒篩結(jié)構(gòu)），美國專利4812231和EP 0 913182 A1。
現(xiàn)有帶式篩分機面臨的不僅是篩分固體顆粒成分的問題，而且還面臨著固體顆?；蚬腆w沉積物會附著在篩網(wǎng)上和篩網(wǎng)運動的履帶上堵塞管道的問題，而且水生動物如魚、蟹等幼蟲被有時會被困在插入式篩網(wǎng)中，有時它們也會困在固體沉積物和已篩選出的固體物質(zhì)中被排污管道輸送到雜物收集池中。這會破壞生態(tài)環(huán)境也不利于動物保護。即使不考慮這些問題，就經(jīng)濟成本上也是不可行的。因為要對水生動物進行排除式的捕撈，需要再一次進行復雜的篩分工作。這樣才能讓固體沉積物從污水排出口一側(cè)排出。若不對水生動物進行篩分，水生動物會受傷和死亡而影響噴嘴的清潔效果同時會影響固體碎片的排出。
為此，現(xiàn)有的篩分技術(shù)正在竭力防止水生動物進入帶式篩分機。通過初篩設(shè)備的電氣部分嚇跑魚類，使水生動物不能靠近管道周圍區(qū)域。這些設(shè)備的驅(qū)趕效果是有限的。然而，在實踐中，現(xiàn)有的帶式活動篩分機驅(qū)趕水生動物的效果非常不理想經(jīng)常使水生動物卷入管道中。
專利綜述
在之前的敘述之中，本發(fā)明的目的是設(shè)計一種帶式活動篩分機盡可能有效的進行篩分工作，而且可以對水生動物起到一定的識別作用。
本發(fā)明正好解決了這個問題，它既有帶式篩分機的特點和要求。又在優(yōu)選的實施方案中，體現(xiàn)了本發(fā)明在設(shè)計上的變化。其變化主要通過設(shè)計藍圖和專利說明來體現(xiàn)和表達。
本帶式活動篩分機在設(shè)計中設(shè)置有多個篩網(wǎng)，形成旋轉(zhuǎn)的環(huán)形篩網(wǎng)履帶浸入液體中并且同時設(shè)置了多個相同并列篩分裝置，連續(xù)不斷的在篩分方向運動。在不斷向下運動的過程中一部分篩網(wǎng)向上運動而另一部分向下運動，運動過程中在管道中形成一個比普通的篩網(wǎng)篩分效率更高的篩網(wǎng)。其中需要過濾的液體不斷地通過篩網(wǎng)，在篩網(wǎng)運動過程中清潔裝置設(shè)置在篩網(wǎng)的引導區(qū)域上，不斷地清潔篩表面去除附著在篩網(wǎng)表面的固體顆粒同時在液體流動的方向上設(shè)置了噴嘴裝置。噴嘴裝置用壓縮空氣不停地在篩網(wǎng)外側(cè)清潔篩網(wǎng)，使固體碎片在壓縮空氣的作用下進入雜物收集池中，從而使篩網(wǎng)一直保持清潔。同時設(shè)置了魚類動物的側(cè)面出口。這個出口設(shè)置和構(gòu)造位于向上運動的篩網(wǎng)的下端，而在向上運動的篩面分別設(shè)置了一個充滿液體的凹槽，它的主要用途用于收集困在篩面上水生動物。其原理是在篩面不斷運動的過程中，水生動物中擺脫篩網(wǎng)由于液體的的循環(huán)進入收集凹槽。
傾斜的篩網(wǎng)和收集凹槽同時進行了篩分動作和收集動作。在這種方式中，收集凹槽優(yōu)先進行收集而傾斜的篩網(wǎng)會更有利于收集動作。在特定的設(shè)計方案中，這些額外的傾斜篩分裝置可以提高篩分效率，但作為一項規(guī)定它們沒必要單為提高篩分效率或提高收集效率而改變設(shè)計方案
本設(shè)計已被證明，通過使用設(shè)計好的凹槽收集魚類升降通道是有效，它可以被稱為口袋。在收集槽注滿水的用于收集水生動物，可使水生動物可以以一種溫柔的方式返回另一個管道中。同時本帶式活動篩分機也具有更好的篩網(wǎng)清潔機構(gòu)和更高的篩分效率。
西安工業(yè)大學北方信息工程學院
畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告
題目：型砂處理機篩分機構(gòu)的設(shè)計
系 別 機電工程學院
專 業(yè) 機械制造及其自動化
班 級 B090201
姓 名 尹冠洲
學 號 B09020130
導 師 強懷博
2013年 3 月 18 日
設(shè)計（論文）進展狀況
1 完成了傳動方案對比分析
經(jīng)查閱文獻《機械零件簡明設(shè)計手冊》，方案（A）中減速器為圓柱齒輪展開式二級減速器；方案（B）中減速器為圓錐、圓柱齒輪二級減速器；方案（C）中減速器為下置式蝸桿一級減速器。
顯然，方案（C）結(jié)構(gòu)最緊湊，但在長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的條件下，由于蝸桿傳動效率低，功率損失較大；方案（B）的寬度尺寸較方案（A）小，但圓錐齒輪加工比圓柱齒輪困難。
所以，傳動方案的選擇不但要考慮整個機器的動力特性和運動要求，還要十分注意傳動機構(gòu)的類型特征及應(yīng)用范圍，即在擬定運動簡圖時通常注意如下幾點：
（1）帶傳動承載能力較低，在傳遞相同扭矩時結(jié)構(gòu)尺寸較嚙合傳動大，但傳動平穩(wěn)，能緩沖吸震，且有過載打滑保護作用，因此宜放在傳動裝置的高速級；
（2）鏈傳動具有運動不均勻性和多邊效應(yīng)沖擊，故宜布置在低速級；
（3）蝸桿傳動工作平穩(wěn)，無噪音、傳動比大，體積小，重量輕及結(jié)構(gòu)緊湊，但因摩擦發(fā)熱，其效率較其它普通齒輪嚙合傳動低，只適宜用于中，小功率和間歇工作的場合。
（4）圓錐齒輪的加工比較困難，特別是大模數(shù)圓錐齒輪，應(yīng)盡量置于高速級，以減小其模數(shù)或直徑，但圓錐齒輪速度過高時，其精度相應(yīng)也需提高，還應(yīng)考慮能否制造及加工成本問題。
（5）斜齒輪傳動的平穩(wěn)性較直齒輪傳動好，相應(yīng)地用于高速級；
（6）制動器通常設(shè)在高速軸，但制動器后面的傳動機構(gòu)不應(yīng)設(shè)置帶傳動和摩擦傳動。
（7）為簡化傳動裝置，總是將改變運動形式的機構(gòu)，如（連桿機構(gòu)，凸輪機構(gòu)）布置在傳動系統(tǒng)的末端或低速級。
（8）傳動裝置的布局要求結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，勻稱，剛度和強度要好，并適合車間布置情況和工人操作，便于裝拆和維修。
通過三種方案的對比分析，方案（A）圓柱齒輪二級減速器具有工作平穩(wěn)，無噪音，傳動比大，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，勻稱，剛度，強度要好。適合車間布置情況和小批量生產(chǎn)和相對較低的載荷和阻力。因此，選擇方案（A）傳動系統(tǒng)
2初步完成了連桿機構(gòu)的設(shè)計
連桿機構(gòu)的選擇
在設(shè)計要求上也不再局限于運動學要求的范圍內(nèi)，而且已注意到考慮機構(gòu)的動力特性。根據(jù)構(gòu)成連桿機構(gòu)的各構(gòu)件間的相對運動為平面運動還是空間運動，連桿機構(gòu)可分為平面連桿機構(gòu)和空間連桿機構(gòu)兩大類，在一般機械中采用的多數(shù)是平面連桿機構(gòu)
經(jīng)分析，參考方案中給出的工作機構(gòu)是鉸鏈四連桿機構(gòu)。
鉸鏈四連桿機構(gòu)簡圖
構(gòu)件之間都是用轉(zhuǎn)動副連接的四桿機構(gòu)，成為鉸鏈四桿機構(gòu)。如圖所示：其中，固定不動的桿4稱為機架，與機架相連的桿1和桿3稱為連架桿，而連接兩連架桿的桿2稱為連桿。連桿2通常做平面運動，而連架桿1和3則繞各自回轉(zhuǎn)中心A和D轉(zhuǎn)動。其中能做整周回轉(zhuǎn)運動的連架桿稱為曲柄，僅能在小于360的某一角度范圍內(nèi)往復擺動的連架桿稱為搖桿。
經(jīng)查閱文獻《機械原理》，在鉸鏈四桿機構(gòu)中，按照連架桿是曲柄還是搖桿，將其分為三種基本形式：曲柄搖桿機構(gòu)；雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)。
（1）曲柄搖桿機構(gòu)
在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩連架桿中，有一桿為曲柄，另一桿為搖桿。
（2）雙曲柄機構(gòu)
具有兩個曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)。雙曲柄機構(gòu)中，通常主動曲柄做等速運動，從動曲柄做變速轉(zhuǎn)動。
（3）雙搖桿機構(gòu)
若兩連桿均為搖桿，則成為雙搖桿機構(gòu)。
根據(jù)設(shè)計要求，機器工作時，沙箱支承擺桿CD繞垂面左右作對稱擺動。我們可以判斷連架桿CD為搖桿，而根據(jù)減速器工作原理，可知連架桿AB可做整周回轉(zhuǎn)運動，因此它是曲柄。
綜上所述，我們選擇方案（1）中的曲柄搖桿機構(gòu)。
由上述我們所得到的資料，可以給出篩沙機系統(tǒng)的運動簡圖：
篩砂機系統(tǒng)運動簡圖
平面四連桿機構(gòu)有曲柄的條件
（1）最短桿與最長桿的長度和應(yīng)小于或等于其他兩桿的長度和,此條件通常為桿長條件。
（2）組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為四桿中的最短桿。
上述條件表明:當四桿機構(gòu)各桿的長度滿足桿長條件時,其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副都是周轉(zhuǎn)副。由此可知,上述四桿機構(gòu)中的轉(zhuǎn)動副亦為周轉(zhuǎn)副,而轉(zhuǎn)動副則只能的擺轉(zhuǎn)副。于是,四桿機構(gòu)有曲柄的條件是各桿的長度需要滿足桿長條件,且其最短桿為連架桿或機架。當最短桿為連架桿時,該四桿機構(gòu)將成為曲柄搖桿機構(gòu)。
3 開始進行機構(gòu)的運動和動力分析
用矢量方程圖解法作平面連桿機構(gòu)的速度和加速度分析
根據(jù)構(gòu)件上已知一點的速度和加速度可以求出另外的點的速度和加速度(包括大小和方向),故在以圖解法作機構(gòu)的速度和加速度的分析時,應(yīng)先從具備這個條件的構(gòu)件著手,然后再分析與該構(gòu)件依次相連的其他各構(gòu)件。
4準備進行電動機的選擇
選擇電動機類型和機構(gòu)形式
電動機是常用的原動機，并且是系列化和標準化產(chǎn)品。機械設(shè)計中需要根據(jù)工作機的工作情況和運動，動力參數(shù)，合理地選擇電動機類型，結(jié)構(gòu)形式，傳遞的功率和轉(zhuǎn)速,確定電動機的型號。
電動機有交流電動機和直流電動機之分,工業(yè)上常采用交流電動機。交流電動機有異步電動機和同步電動機兩類，異步電動機又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動機應(yīng)用最廣泛。如無特殊需要,一般優(yōu)先選用Y系列籠型三相異步電動機，因其具有高效，節(jié)能，噪音小，振動小，安全可靠的特點,且安裝尺寸和功率等級符合國際標準,適用于無特殊要求的各種機械設(shè)備。
根據(jù)工作場地的要求:每天二班制工作，載荷中有中度沖擊，工作環(huán)境清潔,室內(nèi)，三相交流電源。選擇電動機為Y系列380V三相籠型異步電動機。
存在問題及解決措施
在設(shè)計過程中遇到若干問題，現(xiàn)簡述如下：
(1)砂粒的粗細程度：
濕型砂的砂粒較細將降低型砂透氣率，有可能引起鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。但適當降低透氣率可改善鑄件表面光潔程度和防止粘砂。粒度就可細逃表示砂粒粗細程度可以
按照國家標準GB/T9442-1998《鑄造用硅砂》，用標準篩篩分后主要粒度組成三篩中頭尾篩的篩號表示。例如砂粒集中在標準篩的50 , 70和100三篩上，可以表示為50/100。我國鑄造工廠還習慣用100/50表示在100號篩上停留量比50號篩上多。有些高密度造型工廠用粒度為50/140(表示主要分布在50, 70, 100和140號篩上)。
（2）篩箱的排砂問題：
在鑄造中型砂的粗細程度必須控制在一定的范圍內(nèi)，不可太粗或太細。所以選擇了兩層篩網(wǎng)，但連桿機構(gòu)的運動為往復運動。如果不設(shè)計合理的排沙機構(gòu)，被篩的型砂又會混合到一起使之不能起到篩分的作用。于是設(shè)計了將太粗或太細的型砂排到篩分機兩側(cè)而將粗細合適的型砂排到篩分機前側(cè)的機構(gòu)。
后期工作安排
（1）第11—12周完成篩分機構(gòu)的設(shè)計。
（2）第13—15繪制零件圖和裝配圖。
（3）第16—17撰寫畢業(yè)論文。
（4）第18周準備答辯。
指導教師簽字：
年 月 日
注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打??；其他格式要求與畢業(yè)論文相同。
2）中期報告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊。
西安工業(yè)大學北方信息工程學院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目：型砂處理機篩分機構(gòu)設(shè)計
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級 B090201
姓 名 尹冠洲
學 號 B09020130
導 師 強懷博
2012 年 12 月 26 日
8
畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述
課題背景：
篩分機（篩粉機）screening machine 利用散粒物料與篩面的相對運動，使部分顆粒透過篩孔，將砂、礫石、碎石等物料按顆粒大小分成不同級別的振動篩分機械設(shè)備。篩分的顆粒級別取決于篩面，篩面分篦柵、板篩和網(wǎng)篩三種。篦柵適用于篩分大顆粒物料，篦柵縫隙為篩下物粒徑的1.1～1.2倍，一般不宜小于50毫米。板篩由鋼板沖孔而成，孔呈圓形、方形或矩形，孔徑一般為10～80毫米，使用壽命較長，不易堵塞，適用于篩分中等顆粒。網(wǎng)篩由鋼絲編成或焊成，孔呈方形、矩形或長條形，常用孔徑一般為6～85毫米,長條形篩孔適合于篩分潮濕的物料，網(wǎng)篩的優(yōu)點是有效面積較大。
篩分機類型 篩分機分固定篩和活動篩兩類，活動篩又分轉(zhuǎn)動篩和振動篩。 固定篩大多采用篦柵裝在破碎機進口上方，以防止超規(guī)格的物料落入。轉(zhuǎn)動篩大多由板篩折成多角形或圓形筒體而成，其結(jié)構(gòu)簡單、壽命長,但生產(chǎn)率低、機體笨重、龐大,目前很少采用
相關(guān)研究情況：
進入21世紀以來，又經(jīng)過將近10年的不斷改進和提高，日臻完善，形成了系列化產(chǎn)品，能適應(yīng)不同細度不同產(chǎn)量的各種難篩物料的篩分要求，實現(xiàn)了節(jié)能、高效和環(huán)保的客觀效果。經(jīng)過將近30年的發(fā)展，3代技術(shù)科研革新，現(xiàn)在已經(jīng)日益成熟，廣泛應(yīng)用于化工、食品、建材、涂料等幾十個行業(yè)。
1、氣流篩
氣流篩 具有獨特的旋轉(zhuǎn)空氣噴射式噴口設(shè)計, 并具有高效的1200w工業(yè)真空清潔器，能持續(xù)清理篩分網(wǎng)面，不易堵塞篩分網(wǎng)面，篩分精度好高，篩分時間短，高效，耐用，操作簡便，廣泛適用于各種類型的干燥粉末狀及顆粒狀物質(zhì)分析。
作用與原理：從理論上講，氣流篩擯棄了傳統(tǒng)的重力勢能作業(yè)原理，開辟了載流體動能做功的篩理新途徑，它是在密閉狀態(tài)下利用高速氣流做載體，使充分擴散的粉料微粒以足夠大的動能向篩網(wǎng)噴射，達到快速分級之目的。通俗地講：氣流篩利用粉料微粒質(zhì)量小而輕、易漂浮、流動性好的特點，將其充分擴散到氣流中，粉料不再團聚，而是以單個微粒依次隨氣流透過篩網(wǎng),因此氣流篩的產(chǎn)量大、效率高、不粘網(wǎng)、不堵網(wǎng)孔、細度精確。
2、滾筒篩
滾筒篩 分機是繼電動振動篩，國內(nèi)各大公司生產(chǎn)的普通型網(wǎng)狀滾筒篩之后的又一代新型自清式篩料專用設(shè)備，它廣泛適用于粒徑小于300mm以下各種固體物料的篩分，具有篩分效率高、噪音低、揚塵量小、使用壽命長、維修量小、檢修方便等諸多特點，其篩分能力為60噸/小時~1000噸/小時。目前以燃燒劣質(zhì)煤為主的綜合利用電站（主要為循環(huán)流化床鍋爐）在國內(nèi)迅速興起，以煤礦石、煤泥為主的燃料通常存在粘、濕、臟、雜等特點，輸煤系統(tǒng)普通存在著篩分機堵塞、篩分效率低、破碎機磨損大、能耗高等現(xiàn)象。籠式滾筒篩分機，因其獨特的結(jié)構(gòu)特點，完全有效地解決了其他型式篩分設(shè)備所存在的缺點，是綜合利用電站的首選篩型。
作用與原理：滾筒篩主要有電機、減速機、滾筒裝置、機架、密封蓋、進出料口組成。滾筒裝置傾斜安裝于機架上。電動機經(jīng)減速機與滾筒裝置通過聯(lián)軸器連接在一起，驅(qū)動滾筒裝置繞其軸線轉(zhuǎn)動。當物料進入滾筒裝置后，由于滾筒裝置的傾斜與轉(zhuǎn)動，使篩面上的物料翻轉(zhuǎn)與滾動，使合格物料（篩下產(chǎn)品）經(jīng)滾筒后端底部的出料口排出，不合格的物料（篩上產(chǎn)品）經(jīng)滾筒尾部的排料口排出。由于物料在滾筒內(nèi)的翻轉(zhuǎn)、滾動，使卡在篩孔中的物料可被彈出，防止篩孔堵塞。滾筒篩砂機、滾筒篩分機與滾筒篩的原理構(gòu)造幾乎相同，是人們對它的認識和叫法上存在差異。
振動篩
振動篩 有偏心環(huán)動篩、慣性振動篩和共振篩等，其共同特點是篩面作高頻、小振幅振動，使篩面上的物料發(fā)生離析。篩孔不易堵塞，篩分效率高,構(gòu)造簡單,重量較輕，耗電少，還能篩分粘性或潮濕的物料，應(yīng)用廣泛；當原物料中含有粘土、淤泥或其他雜質(zhì)時，還可在篩分機上用壓力水沖洗，進行濕法篩分。
作用與原理：基本原理系借電機軸上下端所安裝的重錘（不平衡重錘），將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)樗?、垂直、傾斜的三次元運動，再把這個運動傳達給篩面。若改變上下部的重錘的相位角可改變原料的行進方向。
本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
一、 研究的主要內(nèi)容：
（一）型砂的主要成分和形態(tài)
1、型砂的水分：入料型砂的外在水分是影響篩分的主要因素，一般外在水分在6%以下，可以很好地進行干式篩分；如外在水分超過6%，篩分困難。沖水的濕式篩分往往取得較好的篩分效率。一般篩選廠都采用干式篩分，選煤產(chǎn)品可應(yīng)用濕式篩分。在外在水分6%以下，篩孔采用13mm可用一般振動篩進行干式篩分取得較好效果，如篩孔6mm進行干篩，用一般篩子則得不到好的效果。
2、型砂的粒度組成：如果型砂中與篩孔大小相近的某含量較少時，其篩分效率較高；如果該粒度的含量較多，就影響透篩的效率。
（二） 篩分機構(gòu)研究內(nèi)容
1、篩板和篩孔的形狀 ：篩分粒度在25mm以上，一般用沖孔或鉆孔篩板，孔眼多數(shù)采用圓孔，菱形排列。25mm以下可用編織篩網(wǎng)，編織篩網(wǎng)為方孔。25mm的篩孔，可以用沖孔篩板，或編織篩網(wǎng)，編織篩網(wǎng)應(yīng)防止篩條滑動，篩孔變形。對于1mm以下篩分（包括脫泥、脫水、脫介）采用條縫篩板0.5mm以下的可以用條縫篩板（用螺桿穿篩條上圓環(huán)或焊接的）或尼龍篩網(wǎng)。不論是篩板或篩網(wǎng)，本身須繃緊，并和篩箱緊固，這是十分重要的。既可以延長篩板、篩網(wǎng)、篩箱的壽命，提高篩分效率，而且可以減輕噪音。對于50mm以上的篩板，經(jīng)常由鋼筋或輕軌制成。尤其是固定篩使用舊鋼軌更是合適。棒形篩條都制成楔形的，上寬下窄，便于物料通過。圓形篩孔，以圓的直徑標明篩孔的大小，能保證通過的粒度都小于篩孔的尺寸，其篩下產(chǎn)品基本不含大于篩孔的大小，但天上石麟形的對角線是邊長的1.414倍，有的資料認為通過方孔的最大顆粒，相當于通過圓孔的最大粒度的1.23倍。矩形篩孔以矩形的短邊作為篩孔的名義尺寸，在這種情況下，超過篩孔尺寸的粒度，特別是扁平顆粒將順著篩眼長邊透篩。還有一些不規(guī)則形狀的篩孔，如一些編織篩網(wǎng)。概率篩的篩孔常大于分離粒度而用篩孔的投影進行計算。無論如何，篩分產(chǎn)品的粒度是衡量粒度標準。
2、篩面的長度和寬度：篩面的寬度決定篩分機的處理能力，若篩面寬物料的通過能力大；篩面的長度決定篩分機的篩分效率，篩面越長物料經(jīng)過篩分的時間越長，篩分越徹底，但是，過長的篩面對提高篩分效率并不顯著，而僅僅多余地加長了篩分機的尺寸。我國現(xiàn)有篩分機其篩面長度，粗粒級的篩分3.5-4m，中細粒級的篩分5.5-5.6m，脫水、脫介6.5m。
3、篩面的傾角：篩面傾角的大小，影響篩上物料的移動速度。傾角大，物料的移動快，處理能力高。篩面的傾角和篩子的結(jié)構(gòu)形式與篩分產(chǎn)品的質(zhì)量要求有關(guān)。一般篩孔在50mm以上，作預(yù)先篩分時，都采用圓運動篩分機，如慣性振動篩和自定中心振動篩，其傾角為15°-20°。而直線運動的篩分機，一般作水平安裝，其傾角為零度，物料在篩面上運動，依靠篩面對物料的拋射力，這種篩分機一般用于煤的脫水、脫泥和脫介。
4、振幅和頻率：振幅是指篩箱行程的一半，頻率是指篩箱分種往復振動的次數(shù)。篩箱除篩面傾角外必須具備足夠大的速度才能使篩面上的物料前進。經(jīng)試驗研究得出煤用振動篩篩箱的加速度不超過70-80m/s2,振幅大致為2-5mm，轉(zhuǎn)速為800-1500r/min。為了測量直線運動篩分機的振幅，一般直線振動篩篩幫上都畫著測量振幅的三角形，在測量三角形畫著一組平行于基線的平行線，上面標有刻度，表示三角形相應(yīng)截割的寬度。當篩箱振動，人在視覺上的滯留，將看到兩個三角形，斜邊的交點所指截寬，就是篩分機的行程（兩倍的振幅）。
5、 拋射角：拋射角是篩箱運動方向與篩面所形成的角度。如拋射角較大，有利于物料透篩，但處理量較小。直線運動篩主要靠拋射作用推動物料前進，并使細粒透篩。直線運動篩的拋射角一般在30°-55°之間，我國采用45°，圓運動篩分機，也有拋射作用，但其拋射角不固定，并與篩分機的頻率和振幅有關(guān)。
6、處理量:過大地加大處理量（單位面積或是單位寬度的處理量），嚴重的影響篩分效率，使篩上物中含小于篩孔粒級的數(shù)量增加。
二、具體方案與措施
通過物理功能分解功能元得：
型砂處理機篩分機構(gòu)的低層形態(tài)學矩陣
分功能 分功能解
1
2
3
4
執(zhí)行機構(gòu)
振動篩
滾筒篩
氣流篩
固定篩
傳動機構(gòu)
齒輪傳動
蝸輪傳動
連桿傳動
絲杠傳動
驅(qū)動機構(gòu)
步進電機
直流電動機
交流電動機
液壓機
1、可能組合方案N=4 X 4 X 4 X 4=64
2、 執(zhí)行機構(gòu)：根據(jù)型砂中含有的雜質(zhì)選擇振動篩、滾筒篩。
3、傳動機構(gòu)：由于經(jīng)濟條件和工作條件選擇齒輪傳動、連桿傳動。
4 、驅(qū)動機構(gòu)：根據(jù)現(xiàn)實的供能方式選擇交流電動機、直流電動機。
方案一：執(zhí)行機構(gòu)選擇振動篩，傳動機構(gòu)選擇齒輪傳動，驅(qū)動機構(gòu)選擇交流電動機。
優(yōu)點：振動篩設(shè)計簡單、功能可靠。齒輪運動精確。交流電動機運用廣泛。
缺點：齒輪造價高，有嚴格的中心距限制
方案二：執(zhí)行機構(gòu)選擇滾筒篩，傳動機構(gòu)選擇連桿傳動，驅(qū)動機構(gòu)選擇交流電動機。
優(yōu)點：滾筒篩的執(zhí)行效率高、功能可靠。連桿機構(gòu)運動簡單易于實現(xiàn)。交流電動機運用廣泛。
缺點：連桿機構(gòu)運動非勻速運動，滾筒篩設(shè)計復雜。
重點及難點:
（1）篩分機構(gòu)設(shè)計時的計算和分析。
（2）篩分機構(gòu)與傳動機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)的相容性的鑒別。
完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）
1-3周：接受設(shè)計任務(wù)，查閱相關(guān)資料，了解課題的背景和發(fā)展狀況。
4-5周：了解學習常用篩分的基礎(chǔ)知識，初步原理方案的提出。
6周：設(shè)計方案的優(yōu)化比較，論證并選擇最優(yōu)方案。
7-8周:篩分機設(shè)計。
9-10周:繪制相關(guān)設(shè)計的零件圖和裝配圖
11-12周:撰寫畢業(yè)論文。
13-15周：準備答辯。
5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導： 年 月 日
注：1. 正文：宋體小四號字，行距22磅。
2. 開題報告由各系集中歸檔保存。
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西安工業(yè)大學北方信息工程學院
本科畢業(yè)設(shè)計(論文)
題目：型砂處理機篩分機構(gòu)設(shè)計
系 別： 機電信息系
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級： B090201
學 生： 尹冠洲
學 號： B09020130
指導教師： 強懷博
2013年05月
1
型砂處理機篩分機構(gòu)設(shè)計
摘要
本設(shè)計為型砂處理機篩分機構(gòu)的設(shè)計，主要研究內(nèi)容：激振器的機構(gòu)設(shè)計；篩箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計；篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
本設(shè)計是由激振器，參考圓振動篩的相關(guān)參數(shù)，初步確定凸輪軸的轉(zhuǎn)速，從而確定線速度、篩箱的大小、篩網(wǎng)的孔徑等相關(guān)數(shù)據(jù)。在保證生產(chǎn)率和篩分粒度的前提下完成總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，然后根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，從而確定本設(shè)計的篩分機各個主要零部件的設(shè)計。
在主要零部件的設(shè)計中，主要包括運動參數(shù)的選擇、振動工藝參數(shù)的計算、動力學分析和參數(shù)計算、電動機的選擇、篩箱的設(shè)計、 激振器軸承的選用及校核等，其中最重要的就是動力學分析和參數(shù)計算。凸輪軸采用鑄鋼做成，并使用新型材質(zhì)以提高其的耐磨性和利用率。
本設(shè)計整體圓振動篩基礎(chǔ)上更進一步提高了其篩分性能，結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、外形尺寸小、設(shè)備費用低、運轉(zhuǎn)安全、操作方便、便于維修和管理。
關(guān)鍵詞：振動篩 ； 激振器；篩面 ；篩分
1
Sand sieving mechanism design of processor
Abstract
The design for the design of molding sand sieving mechanism of the processor, main research contents: mechanism design vibrator sieve box; structure design; structure design of the screen.
The design consists of a vibration exciter, referring to the related parameters of circular vibration sieve, preliminary determine the cam shaft speed, so as to determine the line speed, screen size, screen size and other related data. In ensuring the completion of the overall structure of the design condition of productivity and screening granularity, then according to the overall structure, so as to determine the design of main parts of each of the design of the screen.
The design of the main components, including the motion parameters, vibration parameters calculation, dynamic analysis and parameter calculation, the choice of motor, the design of screen box, vibrator bearing selection and checking calculation, in which the most important is the dynamic analysis and parameter. Cam shaft made by casting, and the use of new materials to improve their wear resistance and utilization.
The design of the whole circular vibrating screen based on further improving its crushing performance, simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy to repair and management.
Keywords: sieve; sieving ; shaker ; vibration; exciter
1
目 錄
1緒論 1
1.1背景介紹 1
1.2篩分機構(gòu)研究內(nèi)容 3
1.3具體方案與措施 4
1.4設(shè)計方案綜述 5
2 運動學參數(shù)的選擇 6
2.1篩面的傾角 6
2.2振動方向角 7
2.3振幅 7
2.4 振動次數(shù)n 7
2.5 物料的運送速度 8
3 振動篩工藝參數(shù)的計算 9
3.1 生產(chǎn)率的計算 9
3.2 篩面的長和寬的確定 9
3.3 篩面設(shè)計 10
3.4 篩面開孔率的計算 11
3.5 篩分效率 11
4 動力學分析及參數(shù)計算 12
4.1振動篩的動力學分析 12
4.2單軸振動篩的工作狀態(tài) 14
4.3 隔振彈簧的確定 16
4.4 激振器偏心質(zhì)量偏心距 17
5 電動機的選擇 18
6 篩箱的設(shè)計 21
6.1側(cè)板和橫梁 21
6.2篩箱結(jié)構(gòu)的焊接 21
6.3篩面的固定方法 21
7 V型帶的設(shè)計 23
8 激振器軸承的選用及校核 26
8.1振動篩軸承的選擇 26
8.2軸承的校核 26
8.2.1壽命校核 27
8.2.3結(jié)論 28
9 總結(jié) 29
參考文獻 30
致謝 31
畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 32
1
畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 33
1
西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）
1緒論
1.1 背景介紹
本課題來源于現(xiàn)場實際,屬于工程設(shè)計。車間振動篩砂機是一種很常見的機械結(jié)構(gòu)，在自動化流水生產(chǎn)線上有著廣闊的用途和作用，在石油工業(yè)和自動進給的輸送系統(tǒng)中都有很好的運用，特別是在一些需要有間歇傳動的進給機構(gòu)中，振動篩砂機承擔了相當一部分的工作任務(wù)，如自動化的包裝流水線上。通過該畢業(yè)能使學生將大學四年所學的知識能靈活的運用于實踐。對于一個工程的整體設(shè)計有了更好的理解。有助于形成工程化的思想,對以后的設(shè)計打下很好的基礎(chǔ)。
隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展,多種類型的工件傳送機廣泛的運用于石油，化工，農(nóng)業(yè)，輕工和服務(wù)業(yè)等不同的行業(yè)的各種場合。同時在各種場合對不同的工況所使用的振動篩砂機也不盡相同，近年來由于振動篩砂機的應(yīng)用范圍的擴大，品種的增多以及質(zhì)量的不斷提高，對加工設(shè)計振動篩砂機提出了更高的要求，特別是在一些大型的流水線上，振動篩砂機承擔了很重要的工作任務(wù)。這些振動篩砂機要求傳輸距離和速度，精度比較高。為此各廠家為了根據(jù)自己的需要，出于經(jīng)濟性和戰(zhàn)略方向的考慮，自行設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單可靠，生產(chǎn)價格便宜的振動篩砂機。
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，技術(shù)的進步，篩分機械廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、化工建材工業(yè)、筑路行業(yè)及環(huán)衛(wèi)行業(yè)中。無論是露天開采或者是經(jīng)過破碎的物料，或是其它某些工業(yè)產(chǎn)品所用的天然原料、人工原料，在未處理前常常是以大小不同的顆粒混合在一起的形式存在，有些物料甚至含有許多水分或其它有用或無用的介質(zhì)。為了正確合理的使用物料和滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求。所以要對物料的篩分、分級、洗滌、脫介、脫水之用。篩分設(shè)備技術(shù)水平的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣，關(guān)系到工藝效果的好環(huán)，生產(chǎn)效率的高低和能源節(jié)省的程度，從而直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益 。
篩分機在工業(yè)上正式應(yīng)用，有上百年的歷史，篩分機械的在這過程中，由手動篩發(fā)展到機械搖動篩、快速搖動篩、共振篩、振動篩等。
自16世紀英國在煤炭工業(yè)使用第一臺固定篩以來，世界上先后出現(xiàn)過圓筒篩、搖動篩、滾軸篩、共振篩等篩分設(shè)備。而振動篩以它結(jié)構(gòu)簡單、處理能力大、工作可靠等優(yōu)點在所有篩分設(shè)備中占有絕對優(yōu)勢，其占有量約為95%。上世紀70年代以后，篩分技術(shù)的進步：如強化振動參數(shù)，設(shè)備大型化，篩機零部件的三化，自同步技術(shù)的推廣應(yīng)用，新篩機的出現(xiàn)等，都是圍繞著振動篩發(fā)展起來的，而其它滾軸篩、圓筒篩、搖動篩等，逐步被淘汰。
(1)仿制階段 上世紀50 年代，我國的篩分設(shè)備極為落后，生產(chǎn)上使用的都是從前蘇聯(lián)引進的TY11型圓振動篩；波蘭的Wp1 型和Wp2型吊式直線振動篩。為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展，當時以洛陽礦山機器廠，錦州礦山機械廠和上海冶金礦山機械廠為主的幾個制造單位，通過對以上幾種進口篩機進行測繪仿制，形成了國產(chǎn)型號為SZZ系列的自定中心篩、SZ系列的慣性篩和SSZ系列的直線篩等，初步奠定了我國篩分機械的基礎(chǔ)。
(2)自行研制階段通過對用戶的走訪和調(diào)研，1967年由洛陽礦山機械研究所、鞍山礦山機械廠、北京煤礦設(shè)計院、沈陽煤礦設(shè)計院、平頂山選煤設(shè)計研究院組成了聯(lián)合設(shè)計組，制定了我國第一個煤用單、雙軸振動篩系列型譜，并進行了ZDM(DDM)系列單軸振動篩和ZSM(DSM)系列雙軸振動篩的產(chǎn)品設(shè)計工作。1974 年，兩個系列設(shè)計工作完成，并投入生產(chǎn)制造，基本上滿足了當時國內(nèi)中、小型選煤廠建設(shè)的需要。在此基礎(chǔ)上，由洛礦所、鞍礦廠、西安煤礦設(shè)計院、東北大學等9個單位又組成了礦用基型振動篩設(shè)計組。通過采用自同步理論、塊偏心振動器、復合彈簧、環(huán)槽鉚釘?shù)认冗M技術(shù)，進行了2ZKB2163 直線振動篩，YK1545 和2YK2145 圓振動篩、YH1836 重型振動篩、FQ1244 復合振動篩等4種基型新系列振動篩設(shè)計工作。1980 年，鞍礦廠完成了這四種基型篩的制造，并通過了技術(shù)鑒定，在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用，這標志著我國篩分機械走上了自行研制發(fā)展的道路。
(3)引進提高階段 上世紀80年代以來，冶金和煤炭系統(tǒng)不斷從國外引進先進的振動篩產(chǎn)品。在冶金行業(yè)：上海寶鋼引進了日本神戶制鋼所和川崎重工株式會社制造的用于原料分級、焦炭篩分、電廠煤用分級的振動篩和燒結(jié)礦用的冷礦篩 ；鞍鋼、唐鋼從德民申克公司引進了熱礦篩。在煤炭行業(yè)：山東兗州礦務(wù)局興隆莊選煤廠引進了美國RS公司的TI 傾斜篩和TH水平篩；河北開灤礦務(wù)局范各莊選煤廠引進了德國KHD 公司制造的USK 圓振動篩、USL直線振動篩；錢家營礦選煤廠引進了波蘭米克烏夫采礦機械廠制造的PWK 圓振動篩、PWP 直線振動篩；山西西山礦務(wù)局西曲選煤廠和淮北礦務(wù)局臨渙選煤廠從日本神戶制鋼所引進的HLW型直線振動篩等。這些篩機技術(shù)參數(shù)先進、結(jié)構(gòu)合理、工作平
穩(wěn)、可靠耐用，基本上代表了20 世紀70 年代國際振動篩的技術(shù)水平。在引進篩機產(chǎn)品的同時，國內(nèi)生產(chǎn)振動篩的專業(yè)廠——鞍礦廠先后派譴專業(yè)技術(shù)人員去美國和德國進行技術(shù)考察，并進行技術(shù)引進。1980 年鞍礦廠從美國RS公司引進TI和TH 型振動篩制造技術(shù)，轉(zhuǎn)化為國內(nèi)型號定為YA 系列圓振動篩和ZKX 系列直線振動篩，在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。1996年鞍礦廠又引進了德國KHD公司USK系列圓振動篩和USL 系列直線振動篩制造技術(shù)，這是KHD公司20世紀80年代的改進型產(chǎn)品，其中USL直線篩寬達4.5ｍ，這表明我國中、大型振動篩制造水平向前邁進了一大步。此外，1986年洛礦廠也從日本神戶制鋼所引進了HLW 型振動篩制造技術(shù)，轉(zhuǎn)化后國內(nèi)型號定為ZK系列振動篩，該篩結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，最大規(guī)格的篩分面積達27，是當時國內(nèi)最大的直線振動篩。國外振動篩產(chǎn)品和制造技術(shù)的引進，拓寬了我國篩分機械設(shè)計制造人員視野，他們從中了解和學習到了先進國家設(shè)計制造振動篩的理論、方法、設(shè)計技術(shù)、制造工藝，生產(chǎn)管理，業(yè)務(wù)水平也大大提高。
基于以上的發(fā)展狀況，以及現(xiàn)在企業(yè)的需求，大家都知道新鄉(xiāng)周圍的企業(yè)生產(chǎn)振動篩分機械的廠家在國內(nèi)占據(jù)了幾乎一半的市場，所以得自于優(yōu)厚的環(huán)境和條件，在以前的振動篩的設(shè)計和研發(fā)的基礎(chǔ)上參考了大量的文獻資料，振動篩YA型運動軌跡為圓,利用激振器中偏心軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生激振力迫使篩箱產(chǎn)生振動,使加到篩面上的物料產(chǎn)生拋擲運動,從而使小于篩孔尺寸的物料透過篩孔,實現(xiàn)篩分操作,廣泛適用于冶金、礦山等部門,進行各種物料的分級。目前YA型振動篩都是定式的,振動篩固定在一個地方工作,由于振動篩重量大,尤其在野外,吊運更不方便,為了解決這一問題,在對提高2YA1530型振動篩的設(shè)計過程中,在振動篩的下部設(shè)計了行走裝置,振動篩拖在動力頭的后邊,能容易地從一個工作場地移動到另一個場地,同時迫切需要一些效率高、移動方便、噪聲小環(huán)保性能好不受工作場地的限制的振動篩。就目前市場的現(xiàn)狀設(shè)計了一種移動方便不受場地和環(huán)境限制的振動篩。
1.2篩分機構(gòu)研究內(nèi)容
(1)篩板和篩孔的形狀 ：篩分粒度在25mm以上，一般用沖孔或鉆孔篩板，孔眼多數(shù)采用圓孔，菱形排列。25mm以下可用編織篩網(wǎng)，編織篩網(wǎng)為方孔。25mm的篩孔，可以用沖孔篩板，或編織篩網(wǎng)，編織篩網(wǎng)應(yīng)防止篩條滑動，篩孔變形。對于1mm以下篩分（包括脫泥、脫水、脫介）采用條縫篩板0.5mm以下的可以用條縫篩板（用螺桿穿篩條上圓環(huán)或焊接的）或尼龍篩網(wǎng)。不論是篩板或篩網(wǎng)，本身須繃緊，并和篩箱緊固，這是十分重要的。既可以延長篩板、篩網(wǎng)、篩箱的壽
命，提高篩分效率，而且可以減輕噪音。對于50mm以上的篩板，經(jīng)常由鋼筋或輕軌制成。尤其是固定篩使用舊鋼軌更是合適。棒形篩條都制成楔形的，上寬下窄，便于物料通過。圓形篩孔，以圓的直徑標明篩孔的大小，能保證通過的粒度都小于篩孔的尺寸，其篩下產(chǎn)品基本不含大于篩孔的大小，但天上石麟形的對角線是邊長的1.414倍，有的資料認為通過方孔的最大顆粒，相當于通過圓孔的最大粒度的1.23倍。矩形篩孔以矩形的短邊作為篩孔的名義尺寸，在這種情況下，超過篩孔尺寸的粒度，特別是扁平顆粒將順著篩眼長邊透篩。還有一些不規(guī)則形狀的篩孔，如一些編織篩網(wǎng)。概率篩的篩孔常大于分離粒度而用篩孔的投影進行計算。無論如何，篩分產(chǎn)品的粒度是衡量粒度標準。
(2)篩面的長度和寬度：篩面的寬度決定篩分機的處理能力，若篩面寬物料的通過能力大；篩面的長度決定篩分機的篩分效率，篩面越長物料經(jīng)過篩分的時間越長，篩分越徹底，但是，過長的篩面對提高篩分效率并不顯著，而僅僅多余地加長了篩分機的尺寸。我國現(xiàn)有篩分機其篩面長度，粗粒級的篩分3.5-4m，中細粒級的篩分5.5-5.6m，脫水、脫介6.5m。
(3)篩面的傾角：篩面傾角的大小，影響篩上物料的移動速度。傾角大，物料的移動快，處理能力高。篩面的傾角和篩子的結(jié)構(gòu)形式與篩分產(chǎn)品的質(zhì)量要求有關(guān)。一般篩孔在50mm以上，作預(yù)先篩分時，都采用圓運動篩分機，如慣性振動篩和自定中心振動篩，其傾角為15°-20°。而直線運動的篩分機，一般作水平安裝，其傾角為零度，物料在篩面上運動，依靠篩面對物料的拋射力，這種篩分機一般用于煤的脫水、脫泥和脫介。
(4)振幅和頻率：振幅是指篩箱行程的一半，頻率是指篩箱分種往復振動的次數(shù)。篩箱除篩面傾角外必須具備足夠大的速度才能使篩面上的物料前進。經(jīng)試驗研究得出煤用振動篩篩箱的加速度不超過70-80m/s2,振幅大致為2-5mm，轉(zhuǎn)速為800-1500r/min。為了測量直線運動篩分機的振幅，一般直線振動篩篩幫上都畫著測量振幅的三角形，在測量三角形畫著一組平行于基線的平行線，上面標有刻度，表示三角形相應(yīng)截割的寬度。當篩箱振動，人在視覺上的滯留，將看到兩個三角形，斜邊的交點所指截寬，就是篩分機的行程（兩倍的振幅）。
(5)拋射角：拋射角是篩箱運動方向與篩面所形成的角度。如拋射角較大，有利于物料透篩，但處理量較小。直線運動篩主要靠拋射作用推動物料前進，并使細粒透篩。直線運動篩的拋射角一般在30°-55°之間，我國采用45°，圓運動篩分機，也有拋射作用，但其拋射角不固定，并與篩分機的頻率和振幅有關(guān)。
1.3具體方案與措施
通過物理功能分解功能元得到的結(jié)果如表1.1所示。
表1.1型砂處理機篩分機構(gòu)的低層形態(tài)學矩陣
分
功
能
解
分
功
能
1
2
3
4
執(zhí)行機構(gòu)
振動篩
滾筒篩
氣流篩
固定篩
傳動機構(gòu)
V帶傳動
蝸輪傳動
連桿傳動
絲杠傳動
驅(qū)動機構(gòu)
步進電機
直流電動機
交流電動機
液壓機
（1）可能組合方案N=4 X 4 X 4 X 4=64
（2）執(zhí)行機構(gòu)：根據(jù)型砂中含有的雜質(zhì)選擇振動篩、滾筒篩。
（3）傳動機構(gòu)：由于經(jīng)濟條件和工作條件選擇v帶傳動、連桿傳動。
（4）驅(qū)動機構(gòu)：根據(jù)現(xiàn)實的供能方式選擇交流電動機、直流電動機。
方案一：執(zhí)行機構(gòu)選擇振動篩，傳動機構(gòu)選擇齒輪傳動，驅(qū)動機構(gòu)選擇交流電動機。
優(yōu)點：振動篩設(shè)計簡單、功能可靠。齒輪運動精確。交流電動機運用廣泛。
缺點：齒輪造價高，有嚴格的中心距限制
方案二：執(zhí)行機構(gòu)選擇滾筒篩，傳動機構(gòu)選擇連桿傳動，驅(qū)動機構(gòu)選擇交流電動機。
優(yōu)點：滾筒篩的執(zhí)行效率高、功能可靠。連桿機構(gòu)運動簡單易于實現(xiàn)。交流電動機運用廣泛。
缺點：連桿機構(gòu)運動非勻速運動，滾筒篩設(shè)計復雜。
1.4設(shè)計方案綜述
振動篩砂機是一種實現(xiàn)往復傳送的機械，電動機通過傳動裝置，驅(qū)動滑架往復移動工件，行程時滑架上的推爪推動工件前進一個步長，當滑架返回時，由于
推爪與軸間裝有扭簧，推爪得以從工件底面滑過，工件保持不動，當滑架再次向前推進時，已復位，往返推動工件前移。
設(shè)計意義：振動篩砂機在自動化流水線上的充分運用能提高工廠的生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度，為實現(xiàn)車間無人化提供了可靠的條件
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2 運動學參數(shù)的選擇
振動篩主要用于對石料分級，同時篩分的礦料的處理量不大，體積較小，所以采用單軸振動篩。振動篩與共振篩的運動學參數(shù)有篩面傾角、振動方向角（對于直線振動篩）、振幅、振動次數(shù)及物料的運動速度等。為了選用這些參數(shù)，必須先確定這些物料的運動狀態(tài)。
為了防止篩孔堵塞，并能獲得較高的篩分效率和生產(chǎn)率，目前，在振動篩中多采用物料的跳動狀態(tài)。下圖表示篩面振動運動和物料拋擲運動之間的關(guān)系。從圖中可以看出，當Kv=3.3時，篩面的一個振動周期正好等于物料的一個跳動周期，這時物料與篩面接觸的時間最短，故對減少篩面的磨損是有利的。
為了獲得較高的篩分效率，最好使物料的每一個振動周期能接觸篩孔，故在一般情況下Kv﹤3.3。目前，單軸振動篩取Kv=3～3.5；雙軸振動篩取Kv=2.2～3；共振篩通常取Kv=2.2～3。由于圓振動篩是單軸振動篩選取為Kv=3.2。
圖2.1 篩上物料的跳動狀態(tài)
2.1篩面的傾角
篩面與水平面之間的夾角稱為篩面傾角。篩面傾角與篩分處理量及篩分效率密切相關(guān)。隨著篩面傾角的加大，物料在篩面上的運動速度加快，篩分機的處理量也隨之加大。但是物料在篩面上的停留時間縮短，篩分效率降低。如果篩面傾角減小，則篩分機降低篩分效率增加。篩面傾角的大小決定了要求的生產(chǎn)率和篩分效率。所以產(chǎn)品質(zhì)量要求一定時，就應(yīng)該有一個合理的傾角。根據(jù)實踐經(jīng)驗，篩面傾角推薦使用以下數(shù)據(jù)：
單軸振動篩用于預(yù)先分級：a=15～
單軸振動篩用于最終分級：a=12.5～
雙軸振動篩用于預(yù)先分級：a=0～
雙軸振動篩或共振篩用于脫水、脫介：a=-5～
所以本振動篩的篩面傾角選用。
2.2 振動方向角
振動方向線與上層篩面之間夾角稱為振動方向角，圓振動篩一般認為=。取值大，物料每次拋射移動距離較短，物料的運動速度較慢，物料得到充分的篩分。由于篩分的物質(zhì)為石料，屬于難篩物質(zhì)取值小，表明物料每次拋射以及前進的距離較遠，物料，通過篩面的時間較快，因此這種情況適應(yīng)于易篩物料的篩分。
2.3 振幅
振幅是根據(jù)被篩物料的粒度及性質(zhì)來選用的。對于粒度較大的選用較大的振幅，粒度較小的選用較小的振幅。振動篩的振幅通常按照下列數(shù)據(jù)選取：
單軸振動篩用于預(yù)先分級： A=2.5～3mm；
單軸振動篩用于最終分級： A=3～4mm；
雙軸振動篩： A=3.5～5.5mm；
共振篩：A=6～15mm；
所以這里選用振幅為4mm。
2.4 振動次數(shù)n
振動強度可在選定拋射強度Kv和振幅A后按下式（2.1）計算。
對于單軸振動篩：
轉(zhuǎn)/分 （2.1）
則代如計算如下:
為了方便后面的計算，在這里圓正到820轉(zhuǎn)/分且式中振幅為毫米。
目前單軸振動篩的振動次數(shù)一般為800～1200次/分;雙軸振動篩一般為700～900次/分;共振篩為400～800次/分。所以此處選用820轉(zhuǎn)/分，適合上面所述的范圍。
2.5 物料的運送速度
單軸振動篩的物料運送速度可以按照下面的經(jīng)驗公式（2.2）計算:
（2.2）
式中 ——修正系數(shù),其值按表可查取;
N ——常數(shù),N=0.18毫米/秒;
n ——振動次數(shù),次/分;
A ——振幅/米;
g ——重力加速度,g=9.81米/;
——篩面傾角。
查參考資料可知：=0.8把上面的數(shù)據(jù)代入上面的公式可得：
（2.3）
=0.41m/s
以上把振動篩所有的參數(shù)已經(jīng)選定，為后面的設(shè)計做好了基礎(chǔ)。
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3 振動篩工藝參數(shù)的計算
3.1 生產(chǎn)率的計算
振動篩的生產(chǎn)率一般均按入篩原料量計算。生產(chǎn)率的計算方法一般由流量法和平均法。在這里選用平均法。由于建材石料屬于礦用振動篩的計算公式可知： （3.1）
式中 F——篩子的工作面積，平方米；
——單位篩面面積生產(chǎn)率；
——物料的松散密度；
——校正系數(shù)。
以上的系數(shù)見參考資料可得：
由于上下層的物料的松散密度不一樣，，。
則代入上式可知：
（3.2）
（3.2）
3.2 篩面的長和寬的確定
根據(jù)給定的生產(chǎn)率、要求的篩分效率和物料的篩分特性,按照公式計算所需要的篩分面積。對于雙層篩,按照單層逐層進行計算,算出每層相應(yīng)的生產(chǎn)能力所需要的篩面面積,對于雙層篩，應(yīng)該按單層篩逐層進行計算，算出每層相應(yīng)的生產(chǎn)能力所需的篩面面積，然后取中間最大值。
計算出篩面面積后，可計算出篩面的寬度。通常，式中物料層的厚度，a為篩孔的尺寸。
一般說來，當給料端物料層的厚度給定以后，篩面的寬度直接影響篩子的生
產(chǎn)率，而篩子的長度，直接影響篩分效率。通常，礦用振動篩的篩面長度一般為4m左右，長度比約為2。用于最終分級、脫水和脫介的煤用振動篩篩面長度為6m左右，長度比約為1.5～2.5。篩面寬度受結(jié)構(gòu)限制，不宜太寬。篩面寬度以1.25m最小。礦用振動篩按0.3m 的間隔增加成為篩面的寬度系列。
所以根據(jù)參考資料公式得：
（3.2）
由上述可知：，把上面的數(shù)據(jù)代入上式：
得
由于上下層的篩面面積和篩面寬應(yīng)該相等，上面所算的數(shù)據(jù)基本相同，根據(jù)0.3m一個間隔增加成為一個系列，所以圓正為1.5m。則篩面為
。
3.3 篩面設(shè)計
篩面是篩分機用以完成篩分過程的重要工作部件。每臺篩分機都要選擇一種符合它的工作要求的篩面。一般按照被篩物料的性質(zhì)和粒度來及篩分工藝的要求來選用 不同的篩面．由于建材用的石料大多都用的是石灰石．由文獻［１］表1—9及表2—1可知此礦物料屬于中等硬物料．由文獻［2］表2－1知：此類振動篩的篩粉效率約為85%。對于雙篩面在這里選用上層為圓孔篩面，下層為長方孔．由文獻［2］公式（2－1）可知：
不同形狀的篩孔尺寸和篩下產(chǎn)品的最大粒度之間關(guān)系，由下式算：
＝ka （3.3）
式中： ——篩下產(chǎn)品的最大粒度
——篩孔尺寸（mm）
k——系數(shù)。
有參考資料[5]可以表如下所示：
表3.1 系數(shù)k的值
長方形篩孔
方篩孔
圓篩孔
1.2~1.7
0.9
0.7
上層篩孔的尺寸為20mm；下層為6mm則：
＝20×0.7=14mm
=6×1.2=7.2mm
上層篩面根據(jù)篩分的石料及顆粒的大小，確定選用板狀篩面.由于板狀篩面比較牢固,剛度較大,使用壽命長等特點.板狀篩面一般是由5~8mm的鋼板制成,在這里由于石料的密度大撞擊力大所以選用8mm的鋼板,板上的孔選用圓孔,這樣可以嚴格的餓對上層的石子進行篩選.對于下層的仍然選用板狀篩面,對于下層而言由于上層篩分之后其篩面承受的力變小,所以選用6mm的鋼板,原材料一般選用Q235A。
3.4 篩面開孔率的計算
圓孔： （3.4）
對于下層方孔：
（3.5）
通過以上計算可以知道使用鋼板篩面的開孔率較低，但是壽命長，選材容易。
3.5 篩分效率
在生產(chǎn)作業(yè)中，篩分效率是衡量篩分過程的質(zhì)量指標。篩分效率是指篩下產(chǎn)物重量與原料中篩下級別（篩下級別是指原料中所含粒度小于篩孔尺寸的物料）重量的比值。篩分效率一般 按下式計算：
（3.6）
式中---原料中篩下產(chǎn)物含量的百分數(shù)；
---篩上產(chǎn)物中篩下級別含量的百分數(shù)；
由于所掌握的資料有限設(shè)：=15%，=20%則代入可知：
在現(xiàn)實生產(chǎn)中將原料精確的篩分，根據(jù)篩分結(jié)果可算出篩下級別含量。篩分所用篩面的尺寸和形狀，應(yīng)與測分所用的篩子相同。但是在這里條件的限制只作理論分析。
4 動力學分析及參數(shù)計算
4.1 振動篩的動力學分析
慣性振動篩的振動系統(tǒng)是由振動質(zhì)量（篩箱和振動器的質(zhì)量）、彈簧和激振力（由回轉(zhuǎn)的偏心塊產(chǎn)生）構(gòu)成。為了保證篩子的穩(wěn)定工作，必須對振動篩振動系統(tǒng)進行計算，以便找出振動質(zhì)量、彈簧剛性、偏心塊的的質(zhì)量矩和振幅的關(guān)系，合理的選擇彈簧的剛性和確定偏心塊的質(zhì)量矩。
圖4.1 單軸振動篩的振動系統(tǒng)
上圖表示了單軸振動篩的振動系統(tǒng)。為了簡化計算，假定振動器轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)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，篩子只做平面平移運動。今取機體靜止平衡時（即機體的質(zhì)量為彈簧的反作用力所平衡的位置）的重心所在點o作為固定坐標系統(tǒng)（xoy）的原點，而以振動器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心作為坐標系的原點。
偏心塊質(zhì)量M的重心不僅隨機體一起做平移運動（牽連運動），而且還繞振動器的回轉(zhuǎn)中心做回轉(zhuǎn)運動（相對運動），則其重心的絕對位移為：
（4.1）
（4.2）
式中 r——偏心質(zhì)量的重心至回轉(zhuǎn)軸線的距離；
——軸之回轉(zhuǎn)角度，，為軸之回轉(zhuǎn)角速度，t為時間。
偏心塊m運動產(chǎn)生的離心力為：
（4.3）
（4.4）
式中為偏心質(zhì)量m在x和y方向之相對運動離心力或激振力。
在單軸振動篩的振動系統(tǒng)中，作用在機體質(zhì)量M除了外還有機體慣性力（其方向與機體加速度方向相反）、彈簧的作用力及阻尼力（c稱為粘滯阻力系數(shù)，阻尼力的方向與機體運動速度相反）。
當振動器做等速圓周運動時，將作用在振動機體M上的個力，按理論力學的動靜法建立的運動微分方程式為：
（4.5）
（4.6）
式中M為振動為機體的計算質(zhì)量，其式可按下式確定：
（4.7）
式中——振動機體質(zhì)量；
——篩子上的物料重量；
——物料結(jié)合系數(shù)，一般取0.15~0.3；
估計振動篩的重量：
中小型單軸振動篩：；
中小型雙軸振動篩：；
大型單軸振動篩： ；
大型雙軸振動篩： ；
則振動篩體質(zhì)量為：
由公式： （4.8）
L——篩面長度；
在這里取0.15，則代入得：
=2545㎏
根據(jù)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諧振動相加而成。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會逐漸消失，因此，機體振動只剩下強迫振動這部分了。所以，只須討論公式的特解，其解為：
（4.9）
式中 （4.10）
（4.11）
式中為x和y方向機體的振幅；為x方向和y方向的激振力對位移之相位差角。
由于在慣性振動篩中，阻尼力不大，通常為170~。所以，，這時將上式平方后相加后得：
（4.12）
上式為標準橢圓方程，即機體的運動為橢圓。
當，時，即當彈簧剛性很小時，機體做圓周運動，其運動方程為：
（4.13）
從振幅的計算式可知，當時，即自振頻率（4.14）與強迫振動頻率相等時，則機體將出現(xiàn)共振，這時彈簧就有因過載而被破壞的危險。共振時的轉(zhuǎn)數(shù)可由下式求得：
=126r/min
通過前面的計算可以知：n=820r/min﹥126r/min是可以的，在此范圍內(nèi)。
4.2單軸振動篩的工作狀態(tài)
(1)低共振狀態(tài)
低共振狀態(tài)——，即。若取，則機體的振幅。在這種情況下，可以避免篩子起動和停車時通過共振區(qū)，從而能提高彈簧的工作的耐久性，同時能減小軸承的壓力，延長軸承壽命，并能減少篩子的能量消耗。但是在這種工作狀態(tài)下工作的篩子，彈簧剛度要求很大。因此必然會在地基及機體機架上出現(xiàn)很大的動力，以至引起建筑物的振動。所以必須設(shè)法消振，但目前還沒有妥善和簡單的消振方法。
圖4.1 振幅和轉(zhuǎn)子角速度的關(guān)系圖
(2)共振狀態(tài)
共振狀態(tài)——，即。振幅A將無限大。但是由于阻力的存在，振幅是一個有限的數(shù)值。當阻力及給料量改變的時，將會引起振幅較大的變化。由于振幅不穩(wěn)定，這種狀態(tài)沒有得到應(yīng)用。
(3)超共振狀態(tài)
超共振狀態(tài)——，這種狀態(tài)又分為兩種情況：
（1）n稍大于，即稍小。若取，則得。因為，所以篩子起動與停車時通過共振區(qū)。這種狀態(tài)的優(yōu)缺點與低共振狀態(tài)相同。
（2），即為遠離共振區(qū)的超共振狀態(tài)。此時，。從上圖可以明顯的看出：轉(zhuǎn)速愈高，機體的A振幅欲平穩(wěn)，即振動篩的工作狀
態(tài)愈穩(wěn)定。這種工作狀態(tài)下，彈簧的剛度較小，傳給地基和機架的動力也就很小，因此不會引起建筑物的振動。同時，因為不需要很多彈簧，篩子的構(gòu)造也比較簡單。目前設(shè)計和應(yīng)用的振動篩，通常都是采用這種工作狀態(tài)。為了減少振動篩對地基的動負荷，根據(jù)振動隔離理論，只要使強迫振動頻率大于自振頻率的五倍即可得到良好的效果。但是這種工作狀態(tài)下的篩子必須消除起動和停車時，所以必須加消振裝置。
圖4.2 篩箱的運動軌跡
以上分析了激振力和彈性力通過機體重心的機體振動特性。若由于結(jié)構(gòu)的限制，振動器旋轉(zhuǎn)軸的中心在y軸上，在這種情況下，激振力和彈性力并不通過機體重心，這時，振動機體將繞其重心作不同程度的搖擺運動。
單軸振動篩的慣性振動器安裝于篩箱的上部或下部時，篩箱的前后端運動軌跡如上圖所示。當振動器布置在機體重心上部時，兩端橢圓形長軸延長線在篩面以上相交。由于給料端長軸向前，有利于給入篩子的物料迅速散開。排料端長軸向后，起減低物料運動速度的作用，有利于難篩顆粒的篩選。震動器在機體重心下部時，兩端橢圓長軸在篩面以下相交。由于給料長軸向后，阻礙給入篩子的物料散開。排料端長軸向前，使物料加速通過篩面，不利于難篩顆粒的篩選。這種振動器的布置方式國內(nèi)外很少采用。
4.3 隔振彈簧的確定
支撐彈簧是慣性振動篩的重要彈性元件,既是主振彈簧,又是隔振彈簧,其性能好壞直接影響振動篩的篩分效果。與金屬彈簧相比,橡膠彈簧具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝拆卸方便、吸振限幅性能好以及可同時承受壓縮與剪切變形的顯著特點。因此,它廣泛應(yīng)用在振動篩上。目前,人們都是憑經(jīng)驗設(shè)計、選擇減振彈簧,使得振動
篩的拋擲指數(shù)以及振動軌跡達不到要求。
彈簧總剛度確定之后,每個彈簧的剛度為。然后可用機械設(shè)計手冊中彈簧剛度的計算公式算出彈簧的絲d.振動篩所用彈簧的彈簧指數(shù)C 一般取8,有效工作圈數(shù)為5,總?cè)?shù)為7.彈簧材料60,熱處理硬度為HRC~HRC50。
振動篩除用鋼制彈簧外還用橡膠彈簧和復合彈簧.鋼制彈簧制造容易,使用壽命長,應(yīng)用普遍,但是它在工作中產(chǎn)生的噪聲大,一旦失效斷裂造成設(shè)備跌落或傷及人員,橡膠彈簧的彈性變形較大,有很好的剛度;而且工作中不會突然斷裂,產(chǎn)生的噪聲較小,在篩子啟動和停止過程中越過共振區(qū)時的共振振幅也比鋼彈簧小.復合彈簧是在鋼制彈簧的外面包一層橡膠,具有鋼彈簧和橡膠彈簧共有的優(yōu)點,壽命長、噪聲小、對環(huán)境的污染小、安全可靠。
選取彈簧剛度時，不僅要考慮使彈簧傳給基礎(chǔ)的動負荷不使建筑物產(chǎn)生有還振動，而且還要考慮彈簧應(yīng)有足夠的支承能力。彈簧的剛度一般是通過強迫振動頻率和自激振動頻率的比值來控制。通常對于吊式振動篩取頻率比為；對座式振動篩頻率比取。由此，彈簧的剛度計算公式為：對于單軸振動篩：（4.15）在這里選用z=5，則
若一臺篩子由i個支承，每個彈簧的剛度 （4.16）
振動篩傳給地基的動負荷可按照下式計算：
4.4 激振器偏心質(zhì)量偏心距
振動篩在超共振狀態(tài)下工作時，由于彈簧的剛度很小，故在振幅計算式中的
K值可以忽略，則可得：
對于單軸： （4.17）
可知： r=0.25mm
代入可知： m=66.66kg.
激振力幅為：
參考東旭振動機械廠的激振器可知選用JZ—100—6型號。
式中負號表示機體振動質(zhì)量M和偏心塊m的重心在振動中心的兩個不同方向，計算時取絕對值。
2 運動學參數(shù)的選擇
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西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）
5 電動機的選擇
慣性振動篩的功率消耗主要是由振動器為克服篩子運動阻力而消耗的功率和克服軸在軸承中的摩擦力而消耗的功率來確定。
單軸振動篩的振動器為克服篩子運動的阻力而消耗的功率可按作用在篩子上的激振力所作的功率來計算。
作用在篩子上的激振力為：
（5.1）
（5.2）
激振器所做之單元功按下式計算：
（5.3）
（5.4）
根據(jù)上式可以求得篩子的運動速度：
（5.5）
（5.6）
若取機體振幅，振幅周期，則振動器振動
所作之功：
（5.7）
（5.8）
振動器為克服運動阻力的功率消耗為：
（5.9）
式中當篩子在狀態(tài)下工作時，則式中K值可以忽略不計。代入上式中，則得：
式中 ，計算時可取c=0.2~0.3。
軸承上的壓力將決定于質(zhì)量m在絕對運動時產(chǎn)生的離心慣性力。既可以大于相對運動的離心慣性力，也可能比這個小。因此，在軸承上的壓力不是固定不變的。通常計算時都把它看作不變的。=常數(shù)。因此，消耗于軸承中的摩擦功率為：
（5.10）
式中 d——軸頸的直徑
f——滾動軸承的摩擦系數(shù),
f=0.001~0.01。當潤滑油粘度小時取較小值，反之取較大值。
單軸振動篩的電動機功率為：
(5.11）
式中 ——傳動效率，＝0.95
式中其它符號表示意義同前。長度單位取米，重量單位取公斤。
由前面的激振器型號可知d=54mm，c=0.2可得：
根據(jù)參考資料[6]則電動機選用Y160L—4型普通電機。
電動機的轉(zhuǎn)速
（5.12）
式中 ——電動機的轉(zhuǎn)速；
—— 傳動比，在這里我們?nèi)。?
—— 激振器轉(zhuǎn)速。
于是
表5.1 Y160L—4型電機的主要參數(shù)
電動機型號
額定功率(KW)
滿載轉(zhuǎn)速（r/min）
額定轉(zhuǎn)距
最大轉(zhuǎn)距
質(zhì)量（kg）
同步轉(zhuǎn)速1500 r/min
6 篩箱的設(shè)計
篩箱是篩子的承載部分和參振部件，由篩箱及固定在它上面的篩面組成。它由側(cè)板、后檔板、下橫梁和上橫梁組成。側(cè)板是由鋼板制成利用橫梁將兩側(cè)傍連接起來，使篩箱成為整體結(jié)構(gòu)，為了加強側(cè)板的剛度，在適當?shù)奈恢勉T接角鋼以補強。下橫梁采用無縫鋼管或槽鋼，上橫梁采用無縫鋼管，由于篩子是在高頻振動下工作，篩框不僅承受篩子物料的重量，而且還要承受很大的振動力。因此篩框的接都要牢固，不但有足夠的整體剛度；使篩箱不致因發(fā)生變形而損壞。對于這樣大的振動篩面猶為重要。下面對各部分分別選?。?
6.1側(cè)板和橫梁
側(cè)板和橫梁是主要受力構(gòu)件，由于篩箱是借助于側(cè)板支撐在機架上，所以側(cè)板承受物料和篩箱的重量，并將激振力傳遞到篩框的各個部分，側(cè)板一般選用6~16mm的鋼板或角鋼組成，這里選用8mm的鋼板。
橫梁承受篩板和物料的重量及它在工作中的慣性力，橫梁可以采用工子鋼、槽鋼、無縫鋼管、箱形梁、重壓梁等在這里選用10mm厚的槽鋼。
6.2篩箱結(jié)構(gòu)的焊接
篩箱的剛度是指其抵抗變形的能力。在篩子工作時，篩框受振動產(chǎn)生的高頻慣性力可使局部構(gòu)件發(fā)生動力變形，這種變形往往是橫梁或側(cè)板斷裂的重要原因。所以加強篩框結(jié)構(gòu)的剛度。特別是連接部件的剛度是重要問題,在 橫梁間設(shè)置縱向小梁.橫梁上鋪設(shè)篩板,橫梁與側(cè)板相接處采用較大彎鋼等都是提高剛度的有效措施。
篩框結(jié)構(gòu)常用的連接方式有鉚接和焊接兩種.鉚接結(jié)構(gòu)尺寸準確而且無內(nèi)應(yīng)力.對振動有較好的適應(yīng)能力,但制造工藝繁雜,焊接結(jié)構(gòu)施工簡便。焊接結(jié)構(gòu)施工簡便,但由于焊縫復雜,內(nèi)應(yīng)力大.在強烈的振動負荷下往往產(chǎn)生焊縫開裂甚至構(gòu)件斷裂,為了清除焊接結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力,采用回火處理。由于此振動篩采用建材石料篩分,屬于中小型振動篩,在考慮經(jīng)濟性的情況下益選用焊接件.
6.3篩面的固定方法
篩面的張緊程度對篩面的使用壽命影響極大,不同種類的篩面,固定方法也不同。歸納起來有4類:木楔壓緊、拉鉤張緊、螺栓固定和斜板壓定。在此選定木楔壓緊。
沖孔篩板和條縫篩面可選用木楔將其固定在在篩框上，在篩箱兩側(cè)上壁對稱的焊接兩段長三角鋼并與長三角鋼各面傾斜，篩面支撐在兩角鋼之間。用木楔和木條壓緊。木楔遇水后可將篩面壓的更緊。篩面的中間用方頭螺釘壓緊。此法簡單可靠更換方便。
7 V型帶的設(shè)計
上述設(shè)計把傳動和篩體的參數(shù)已經(jīng)確定，但是激振器與電機之間的距離較遠沒有確定，所以在此選用V帶傳動，由上面設(shè)計的內(nèi)容知：電動機的型號為Y160M-4型普通電機，額定功率為11KW，轉(zhuǎn)速為1460r/min，而激振器的轉(zhuǎn)速為820r/min，軸間的距離大約為700mm，每天工作為16h。下面對帶輪進行設(shè)計:
（1） 設(shè)計功率:由表5.10查得工況系數(shù)=1.2
=1.2x11=13.2KW (7.1)
（2） 選擇帶型：根據(jù)=13.2KW和=1460r/min選C型V帶
（3） 帶輪基準直徑：
由上述激振器的選擇知：帶輪直徑則：
(7.2)
（4）由表5.4去取
驗算傳動比誤差：
傳動比 (7.3)
原傳動比 (7.4)
則傳動比誤差：
(7.5)
（5） 驗算帶速： (7.6)在5～25m/s范圍內(nèi)帶速合適。
（6） 確定中心距a及帶的基準度
a.確定中心距由前面可知：=700mm
b.初算步長：
（7.7）
確定基準長度： 取=250mm
確定中心距a：
（7.8）
安裝時所需最小中心距：
（7.9）
張緊或補償所需最大中心距：
（7.10）
（7）計算帶輪包角：
（7.11）
包角合適。
（8）單根V帶額定功率：根據(jù)，
表5.7查得C型帶
=9.06KW
（9）額定功率增量：由表5—8查得：
（10）V帶根數(shù)Z：
（7.12）
由表5.9查得=0.96
由表5.9查得=1.03
（7.13）
（11） 單根V帶初拉力：（7.14）
由C型帶q=0.19kg/m
（7.15）
（12）軸壓力：
（7.16）
由上面的計算可以得出帶的根數(shù)為3根，電動機的帶輪直徑為257mm，軸壓力為1571 N。
8 激振器軸承的選用及校核
8.1 振動篩軸承的選擇
振動篩的激振器和篩子一起運動，振動頻率高（750r/min~1400r/min），連續(xù)工作，負載大，故容易發(fā)熱。如下圖所示：
1、偏心軸 2、可體 3、側(cè)板 4、軸承套 5、注油孔 6、中間套
7、偏心塊 8、軸套 9、迷宮蓋 10、迷宮套 11、軸承 12、墊環(huán)
圖8.1 振動篩激振器機構(gòu)圖
振動篩軸承有很大的徑向力，國外廠家都選用受純徑向力的圓柱滾子軸承（2000型）或主要承受徑向力的調(diào)心滾子軸承（3000型）。
由于激振器的偏心質(zhì)量產(chǎn)生的徑向力相對軸承內(nèi)圈是靜止的，內(nèi)圈沿軸向又被相關(guān)零件軸向定位，故內(nèi)圈與軸的配合較松，一般可采用間隙配合（g6、f6配合，我們采用js6配合）。軸承外圈相對于負荷方向旋轉(zhuǎn)，為防止外圈相對座孔滑動而導致軸承溫度急劇升高，確保內(nèi)圈和軸一起旋轉(zhuǎn)時滾動體在保持架中可靈活自轉(zhuǎn)，外圈與座孔的配合要采用較緊的過渡配合或過盈配合（N6、P6，我們采用K6配合）。
一般規(guī)定振動篩軸承工作壽命不小于10000h。軸承潤滑材料宜選用鋰基潤滑脂。這種潤滑脂耐水、耐高溫。每24h給軸承注油一次。注油量不可過多，每個軸承注100g~200g即可，過多也會引起軸承發(fā)熱。
8.2軸承的校核
由于前面把激振器的型號選定以及軸承的工作環(huán)境和工作時應(yīng)該注意的事項,下面對其壽命和強度進行校核。這里只隊軸承的靜強度進行校核，由前面分析可知，軸承在工作的時候既受到徑向和軸向力的作用，所以在此選用調(diào)心滾子軸承2011型，由前面的設(shè)計可知： 軸的轉(zhuǎn)速為820r/min，下面對其進行校核：
8.2.1壽命校核
a. 確定：
查手冊可以知：基本額定動載荷，基本額定靜載荷
b. 計算值并確定e的值：
（8.1）
根據(jù)=0.0285，e=0.24；
c. 計算當量動載荷P：
（8.2）
由表查得：x=0.65，y=0；
d. 計算軸承的壽命：
（8.3）
由表查得=1（常溫）；由表查得=1.8~3.0，取=2，為調(diào)心滾子軸承的壽命指數(shù)=10/3；
則 （8.4）
一般振動篩和礦山破碎設(shè)備的軸承壽命為30000----50000小時，在這里計算的數(shù)據(jù)大于此范圍。所以選用合適。
8.2.2靜強度校核
a. 計算當量靜載荷
由分析知道軸承1的當量載荷比軸承2大：
取大值，，則軸承1危險，故取
b. 按表8.12表取安全系數(shù)
c. 計算工作額定靜載荷
（8.5）
8.2.3結(jié)論
靜強度校核合格。
上面的計算得出了選用的滾動調(diào)心軸承2000型是和是的，無論從壽命和靜強度都達到了要求。
2 運動學參數(shù)的選擇
9 總結(jié)
圓振動篩廣泛應(yīng)用于礦山 、冶金 、化工建材工業(yè)、筑路行業(yè)及環(huán)衛(wèi)行業(yè)中，用作物料的篩分、分級、洗滌、脫介、脫水之用。在國民經(jīng)濟建設(shè)中起到很大的作用，這次設(shè)計振動篩可以說是意義重大。
在設(shè)計過程中，查看了許多同種類型振動篩的設(shè)計，進行了一些改進，以使這次設(shè)計的起篩分機在技術(shù)上能有所創(chuàng)新。進一步加強了自己的團隊能力，另外進一步綜合了自己所學的知識，在設(shè)計過程中大家一起討論，在增強感情的同時也使自己學到了很多的知識，簡短的設(shè)計過程中，自己學到了很多的東西。在對2YA1530振動篩的實際生產(chǎn)過成中，效率較低、噪聲大、移動不方便等問題，解決了以下三個方面問題：
1、此類振動篩解決了礦山篩分機械的篩分效率低、移動困難、噪聲大，環(huán)境惡劣的情況。使振動篩可以隨運輸和工作車輛方便的移動。
2、解決了工作中的篩粉效果和抗振性能差，V帶傳動使電動機不宜過載損壞，及激振器的軸承壽命短，減振彈簧易斷裂的問題。
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致謝
參考文獻
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