型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),型砂,處理機(jī),篩分,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： B090201
學(xué) 生： 尹冠洲
學(xué) 號(hào)： B09020130
指導(dǎo)教師： 強(qiáng)懷博
2013年05月
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型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要
本設(shè)計(jì)為型砂處理機(jī)篩分機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要研究?jī)?nèi)容：激振器的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；篩箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)是由激振器，參考圓振動(dòng)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(jì)，然后根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，從而確定本設(shè)計(jì)的篩分機(jī)各個(gè)主要零部件的設(shè)計(jì)。
在主要零部件的設(shè)計(jì)中，主要包括運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選擇、振動(dòng)工藝參數(shù)的計(jì)算、動(dòng)力學(xué)分析和參數(shù)計(jì)算、電動(dòng)機(jī)的選擇、篩箱的設(shè)計(jì)、 激振器軸承的選用及校核等，其中最重要的就是動(dòng)力學(xué)分析和參數(shù)計(jì)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(jì)整體圓振動(dòng)篩基礎(chǔ)上更進(jìn)一步提高了其篩分性能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、外形尺寸小、設(shè)備費(fèi)用低、運(yùn)轉(zhuǎn)安全、操作方便、便于維修和管理。
關(guān)鍵詞：振動(dòng)篩 ； 激振器；篩面 ；篩分
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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
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目 錄
1緒論 1
1.1背景介紹 1
1.2篩分機(jī)構(gòu)研究?jī)?nèi)容 3
1.3具體方案與措施 4
1.4設(shè)計(jì)方案綜述 5
2 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的選擇 6
2.1篩面的傾角 6
2.2振動(dòng)方向角 7
2.3振幅 7
2.4 振動(dòng)次數(shù)n 7
2.5 物料的運(yùn)送速度 8
3 振動(dòng)篩工藝參數(shù)的計(jì)算 9
3.1 生產(chǎn)率的計(jì)算 9
3.2 篩面的長(zhǎng)和寬的確定 9
3.3 篩面設(shè)計(jì) 10
3.4 篩面開孔率的計(jì)算 11
3.5 篩分效率 11
4 動(dòng)力學(xué)分析及參數(shù)計(jì)算 12
4.1振動(dòng)篩的動(dòng)力學(xué)分析 12
4.2單軸振動(dòng)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(dòng)機(jī)的選擇 18
6 篩箱的設(shè)計(jì) 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(jì) 23
8 激振器軸承的選用及校核 26
8.1振動(dòng)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(xiàn) 30
致謝 31
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 32
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 33
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西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1緒論
1.1 背景介紹
本課題來(lái)源于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,屬于工程設(shè)計(jì)。車間振動(dòng)篩砂機(jī)是一種很常見的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在自動(dòng)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(dòng)進(jìn)給的輸送系統(tǒng)中都有很好的運(yùn)用，特別是在一些需要有間歇傳動(dòng)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中，振動(dòng)篩砂機(jī)承擔(dān)了相當(dāng)一部分的工作任務(wù)，如自動(dòng)化的包裝流水線上。通過該畢業(yè)能使學(xué)生將大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)能靈活的運(yùn)用于實(shí)踐。對(duì)于一個(gè)工程的整體設(shè)計(jì)有了更好的理解。有助于形成工程化的思想,對(duì)以后的設(shè)計(jì)打下很好的基礎(chǔ)。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,多種類型的工件傳送機(jī)廣泛的運(yùn)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(chǎng)合。同時(shí)在各種場(chǎng)合對(duì)不同的工況所使用的振動(dòng)篩砂機(jī)也不盡相同，近年來(lái)由于振動(dòng)篩砂機(jī)的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，品種的增多以及質(zhì)量的不斷提高，對(duì)加工設(shè)計(jì)振動(dòng)篩砂機(jī)提出了更高的要求，特別是在一些大型的流水線上，振動(dòng)篩砂機(jī)承擔(dān)了很重要的工作任務(wù)。這些振動(dòng)篩砂機(jī)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(jì)性和戰(zhàn)略方向的考慮，自行設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，生產(chǎn)價(jià)格便宜的振動(dòng)篩砂機(jī)。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，篩分機(jī)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(wú)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(wú)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(duì)物料的篩分、分級(jí)、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(jì)效益 。
篩分機(jī)在工業(yè)上正式應(yīng)用，有上百年的歷史，篩分機(jī)械的在這過程中，由手動(dòng)篩發(fā)展到機(jī)械搖動(dòng)篩、快速搖動(dòng)篩、共振篩、振動(dòng)篩等。
自16世紀(jì)英國(guó)在煤炭工業(yè)使用第一臺(tái)固定篩以來(lái)，世界上先后出現(xiàn)過圓筒篩、搖動(dòng)篩、滾軸篩、共振篩等篩分設(shè)備。而振動(dòng)篩以它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理能力大、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)在所有篩分設(shè)備中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其占有量約為95%。上世紀(jì)70年代以后，篩分技術(shù)的進(jìn)步：如強(qiáng)化振動(dòng)參數(shù)，設(shè)備大型化，篩機(jī)零部件的三化，自同步技術(shù)的推廣應(yīng)用，新篩機(jī)的出現(xiàn)等，都是圍繞著振動(dòng)篩發(fā)展起來(lái)的，而其它滾軸篩、圓筒篩、搖動(dòng)篩等，逐步被淘汰。
(1)仿制階段 上世紀(jì)50 年代，我國(guó)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(jìn)的TY11型圓振動(dòng)篩；波蘭的Wp1 型和Wp2型吊式直線振動(dòng)篩。為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展，當(dāng)時(shí)以洛陽(yáng)礦山機(jī)器廠，錦州礦山機(jī)械廠和上海冶金礦山機(jī)械廠為主的幾個(gè)制造單位，通過對(duì)以上幾種進(jìn)口篩機(jī)進(jìn)行測(cè)繪仿制，形成了國(guó)產(chǎn)型號(hào)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(guó)篩分機(jī)械的基礎(chǔ)。
(2)自行研制階段通過對(duì)用戶的走訪和調(diào)研，1967年由洛陽(yáng)礦山機(jī)械研究所、鞍山礦山機(jī)械廠、北京煤礦設(shè)計(jì)院、沈陽(yáng)煤礦設(shè)計(jì)院、平頂山選煤設(shè)計(jì)研究院組成了聯(lián)合設(shè)計(jì)組，制定了我國(guó)第一個(gè)煤用單、雙軸振動(dòng)篩系列型譜，并進(jìn)行了ZDM(DDM)系列單軸振動(dòng)篩和ZSM(DSM)系列雙軸振動(dòng)篩的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。1974 年，兩個(gè)系列設(shè)計(jì)工作完成，并投入生產(chǎn)制造，基本上滿足了當(dāng)時(shí)國(guó)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(jì)院、東北大學(xué)等9個(gè)單位又組成了礦用基型振動(dòng)篩設(shè)計(jì)組。通過采用自同步理論、塊偏心振動(dòng)器、復(fù)合彈簧、環(huán)槽鉚釘?shù)认冗M(jìn)技術(shù)，進(jìn)行了2ZKB2163 直線振動(dòng)篩，YK1545 和2YK2145 圓振動(dòng)篩、YH1836 重型振動(dòng)篩、FQ1244 復(fù)合振動(dòng)篩等4種基型新系列振動(dòng)篩設(shè)計(jì)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(biāo)志著我國(guó)篩分機(jī)械走上了自行研制發(fā)展的道路。
(3)引進(jìn)提高階段 上世紀(jì)80年代以來(lái)，冶金和煤炭系統(tǒng)不斷從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的振動(dòng)篩產(chǎn)品。在冶金行業(yè)：上海寶鋼引進(jìn)了日本神戶制鋼所和川崎重工株式會(huì)社制造的用于原料分級(jí)、焦炭篩分、電廠煤用分級(jí)的振動(dòng)篩和燒結(jié)礦用的冷礦篩 ；鞍鋼、唐鋼從德民申克公司引進(jìn)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(jìn)了美國(guó)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(jìn)了德國(guó)KHD 公司制造的USK 圓振動(dòng)篩、USL直線振動(dòng)篩；錢家營(yíng)礦選煤廠引進(jìn)了波蘭米克烏夫采礦機(jī)械廠制造的PWK 圓振動(dòng)篩、PWP 直線振動(dòng)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(jìn)的HLW型直線振動(dòng)篩等。這些篩機(jī)技術(shù)參數(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、工作平
穩(wěn)、可靠耐用，基本上代表了20 世紀(jì)70 年代國(guó)際振動(dòng)篩的技術(shù)水平。在引進(jìn)篩機(jī)產(chǎn)品的同時(shí)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)振動(dòng)篩的專業(yè)廠——鞍礦廠先后派譴專業(yè)技術(shù)人員去美國(guó)和德國(guó)進(jìn)行技術(shù)考察，并進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)。1980 年鞍礦廠從美國(guó)RS公司引進(jìn)TI和TH 型振動(dòng)篩制造技術(shù)，轉(zhuǎn)化為國(guó)內(nèi)型號(hào)定為YA 系列圓振動(dòng)篩和ZKX 系列直線振動(dòng)篩，在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。1996年鞍礦廠又引進(jìn)了德國(guó)KHD公司USK系列圓振動(dòng)篩和USL 系列直線振動(dòng)篩制造技術(shù)，這是KHD公司20世紀(jì)80年代的改進(jìn)型產(chǎn)品，其中USL直線篩寬達(dá)4.5ｍ，這表明我國(guó)中、大型振動(dòng)篩制造水平向前邁進(jìn)了一大步。此外，1986年洛礦廠也從日本神戶制鋼所引進(jìn)了HLW 型振動(dòng)篩制造技術(shù)，轉(zhuǎn)化后國(guó)內(nèi)型號(hào)定為ZK系列振動(dòng)篩，該篩結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，最大規(guī)格的篩分面積達(dá)27，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最大的直線振動(dòng)篩。國(guó)外振動(dòng)篩產(chǎn)品和制造技術(shù)的引進(jìn)，拓寬了我國(guó)篩分機(jī)械設(shè)計(jì)制造人員視野，他們從中了解和學(xué)習(xí)到了先進(jìn)國(guó)家設(shè)計(jì)制造振動(dòng)篩的理論、方法、設(shè)計(jì)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?fàn)顩r，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(dòng)篩分機(jī)械的廠家在國(guó)內(nèi)占據(jù)了幾乎一半的市場(chǎng)，所以得自于優(yōu)厚的環(huán)境和條件，在以前的振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)和研發(fā)的基礎(chǔ)上參考了大量的文獻(xiàn)資料，振動(dòng)篩YA型運(yùn)動(dòng)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(dòng),使加到篩面上的物料產(chǎn)生拋擲運(yùn)動(dòng),從而使小于篩孔尺寸的物料透過篩孔,實(shí)現(xiàn)篩分操作,廣泛適用于冶金、礦山等部門,進(jìn)行各種物料的分級(jí)。目前YA型振動(dòng)篩都是定式的,振動(dòng)篩固定在一個(gè)地方工作,由于振動(dòng)篩重量大,尤其在野外,吊運(yùn)更不方便,為了解決這一問題,在對(duì)提高2YA1530型振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)過程中,在振動(dòng)篩的下部設(shè)計(jì)了行走裝置,振動(dòng)篩拖在動(dòng)力頭的后邊,能容易地從一個(gè)工作場(chǎng)地移動(dòng)到另一個(gè)場(chǎng)地,同時(shí)迫切需要一些效率高、移動(dòng)方便、噪聲小環(huán)保性能好不受工作場(chǎng)地的限制的振動(dòng)篩。就目前市場(chǎng)的現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了一種移動(dòng)方便不受場(chǎng)地和環(huán)境限制的振動(dòng)篩。
1.2篩分機(jī)構(gòu)研究?jī)?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(dòng)，篩孔變形。對(duì)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(zhǎng)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(duì)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(biāo)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(duì)角線是邊長(zhǎng)的1.414倍，有的資料認(rèn)為通過方孔的最大顆粒，相當(dāng)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(zhǎng)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(jìn)行計(jì)算。無(wú)論如何，篩分產(chǎn)品的粒度是衡量粒度標(biāo)準(zhǔn)。
(2)篩面的長(zhǎng)度和寬度：篩面的寬度決定篩分機(jī)的處理能力，若篩面寬物料的通過能力大；篩面的長(zhǎng)度決定篩分機(jī)的篩分效率，篩面越長(zhǎng)物料經(jīng)過篩分的時(shí)間越長(zhǎng)，篩分越徹底，但是，過長(zhǎng)的篩面對(duì)提高篩分效率并不顯著，而僅僅多余地加長(zhǎng)了篩分機(jī)的尺寸。我國(guó)現(xiàn)有篩分機(jī)其篩面長(zhǎng)度，粗粒級(jí)的篩分3.5-4m，中細(xì)粒級(jí)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(dòng)速度。傾角大，物料的移動(dòng)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(shí)，都采用圓運(yùn)動(dòng)篩分機(jī)，如慣性振動(dòng)篩和自定中心振動(dòng)篩，其傾角為15°-20°。而直線運(yùn)動(dòng)的篩分機(jī)，一般作水平安裝，其傾角為零度，物料在篩面上運(yùn)動(dòng)，依靠篩面對(duì)物料的拋射力，這種篩分機(jī)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(fù)振動(dòng)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(jìn)。經(jīng)試驗(yàn)研究得出煤用振動(dòng)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(cè)量直線運(yùn)動(dòng)篩分機(jī)的振幅，一般直線振動(dòng)篩篩幫上都畫著測(cè)量振幅的三角形，在測(cè)量三角形畫著一組平行于基線的平行線，上面標(biāo)有刻度，表示三角形相應(yīng)截割的寬度。當(dāng)篩箱振動(dòng)，人在視覺上的滯留，將看到兩個(gè)三角形，斜邊的交點(diǎn)所指截寬，就是篩分機(jī)的行程（兩倍的振幅）。
(5)拋射角：拋射角是篩箱運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)篩主要靠拋射作用推動(dòng)物料前進(jìn)，并使細(xì)粒透篩。直線運(yùn)動(dòng)篩的拋射角一般在30°-55°之間，我國(guó)采用45°，圓運(yùn)動(dòng)篩分機(jī)，也有拋射作用，但其拋射角不固定，并與篩分機(jī)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(jī)篩分機(jī)構(gòu)的低層形態(tài)學(xué)矩陣
分
功
能
解
分
功
能
1
2
3
4
執(zhí)行機(jī)構(gòu)
振動(dòng)篩
滾筒篩
氣流篩
固定篩
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
V帶傳動(dòng)
蝸輪傳動(dòng)
連桿傳動(dòng)
絲杠傳動(dòng)
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
步進(jìn)電機(jī)
直流電動(dòng)機(jī)
交流電動(dòng)機(jī)
液壓機(jī)
（1）可能組合方案N=4 X 4 X 4 X 4=64
（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：根據(jù)型砂中含有的雜質(zhì)選擇振動(dòng)篩、滾筒篩。
（3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：由于經(jīng)濟(jì)條件和工作條件選擇v帶傳動(dòng)、連桿傳動(dòng)。
（4）驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：根據(jù)現(xiàn)實(shí)的供能方式選擇交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)。
方案一：執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇振動(dòng)篩，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇齒輪傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇交流電動(dòng)機(jī)。
優(yōu)點(diǎn)：振動(dòng)篩設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、功能可靠。齒輪運(yùn)動(dòng)精確。交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)用廣泛。
缺點(diǎn)：齒輪造價(jià)高，有嚴(yán)格的中心距限制
方案二：執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇滾筒篩，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇連桿傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇交流電動(dòng)機(jī)。
優(yōu)點(diǎn)：滾筒篩的執(zhí)行效率高、功能可靠。連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)用廣泛。
缺點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)非勻速運(yùn)動(dòng)，滾筒篩設(shè)計(jì)復(fù)雜。
1.4設(shè)計(jì)方案綜述
振動(dòng)篩砂機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)往復(fù)傳送的機(jī)械，電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)滑架往復(fù)移動(dòng)工件，行程時(shí)滑架上的推爪推動(dòng)工件前進(jìn)一個(gè)步長(zhǎng)，當(dāng)滑架返回時(shí)，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(dòng)，當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)時(shí)，已復(fù)位，往返推動(dòng)工件前移。
設(shè)計(jì)意義：振動(dòng)篩砂機(jī)在自動(dòng)化流水線上的充分運(yùn)用能提高工廠的生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為實(shí)現(xiàn)車間無(wú)人化提供了可靠的條件
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2 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的選擇
振動(dòng)篩主要用于對(duì)石料分級(jí)，同時(shí)篩分的礦料的處理量不大，體積較小，所以采用單軸振動(dòng)篩。振動(dòng)篩與共振篩的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)有篩面傾角、振動(dòng)方向角（對(duì)于直線振動(dòng)篩）、振幅、振動(dòng)次數(shù)及物料的運(yùn)動(dòng)速度等。為了選用這些參數(shù)，必須先確定這些物料的運(yùn)動(dòng)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(dòng)篩中多采用物料的跳動(dòng)狀態(tài)。下圖表示篩面振動(dòng)運(yùn)動(dòng)和物料拋擲運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。從圖中可以看出，當(dāng)Kv=3.3時(shí)，篩面的一個(gè)振動(dòng)周期正好等于物料的一個(gè)跳動(dòng)周期，這時(shí)物料與篩面接觸的時(shí)間最短，故對(duì)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(gè)振動(dòng)周期能接觸篩孔，故在一般情況下Kv﹤3.3。目前，單軸振動(dòng)篩取Kv=3～3.5；雙軸振動(dòng)篩取Kv=2.2～3；共振篩通常取Kv=2.2～3。由于圓振動(dòng)篩是單軸振動(dòng)篩選取為Kv=3.2。
圖2.1 篩上物料的跳動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度加快，篩分機(jī)的處理量也隨之加大。但是物料在篩面上的停留時(shí)間縮短，篩分效率降低。如果篩面傾角減小，則篩分機(jī)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(shí)，就應(yīng)該有一個(gè)合理的傾角。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，篩面傾角推薦使用以下數(shù)據(jù)：
單軸振動(dòng)篩用于預(yù)先分級(jí)：a=15～
單軸振動(dòng)篩用于最終分級(jí)：a=12.5～
雙軸振動(dòng)篩用于預(yù)先分級(jí)：a=0～
雙軸振動(dòng)篩或共振篩用于脫水、脫介：a=-5～
所以本振動(dòng)篩的篩面傾角選用。
2.2 振動(dòng)方向角
振動(dòng)方向線與上層篩面之間夾角稱為振動(dòng)方向角，圓振動(dòng)篩一般認(rèn)為=。取值大，物料每次拋射移動(dòng)距離較短，物料的運(yùn)動(dòng)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(jìn)的距離較遠(yuǎn)，物料，通過篩面的時(shí)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(lái)選用的。對(duì)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(dòng)篩的振幅通常按照下列數(shù)據(jù)選取：
單軸振動(dòng)篩用于預(yù)先分級(jí)： A=2.5～3mm；
單軸振動(dòng)篩用于最終分級(jí)： A=3～4mm；
雙軸振動(dòng)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(dòng)次數(shù)n
振動(dòng)強(qiáng)度可在選定拋射強(qiáng)度Kv和振幅A后按下式（2.1）計(jì)算。
對(duì)于單軸振動(dòng)篩：
轉(zhuǎn)/分 （2.1）
則代如計(jì)算如下:
為了方便后面的計(jì)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(dòng)篩的振動(dòng)次數(shù)一般為800～1200次/分;雙軸振動(dòng)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(yùn)送速度
單軸振動(dòng)篩的物料運(yùn)送速度可以按照下面的經(jīng)驗(yàn)公式（2.2）計(jì)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(dòng)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(dòng)篩所有的參數(shù)已經(jīng)選定，為后面的設(shè)計(jì)做好了基礎(chǔ)。
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3 振動(dòng)篩工藝參數(shù)的計(jì)算
3.1 生產(chǎn)率的計(jì)算
振動(dòng)篩的生產(chǎn)率一般均按入篩原料量計(jì)算。生產(chǎn)率的計(jì)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(dòng)篩的計(jì)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(zhǎng)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(jì)算所需要的篩分面積。對(duì)于雙層篩,按照單層逐層進(jìn)行計(jì)算,算出每層相應(yīng)的生產(chǎn)能力所需要的篩面面積,對(duì)于雙層篩，應(yīng)該按單層篩逐層進(jìn)行計(jì)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(jì)算出篩面面積后，可計(jì)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(lái)，當(dāng)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(zhǎng)度，直接影響篩分效率。通常，礦用振動(dòng)篩的篩面長(zhǎng)度一般為4m左右，長(zhǎng)度比約為2。用于最終分級(jí)、脫水和脫介的煤用振動(dòng)篩篩面長(zhǎng)度為6m左右，長(zhǎng)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(dòng)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(gè)間隔增加成為一個(gè)系列，所以圓正為1.5m。則篩面為
。
3.3 篩面設(shè)計(jì)
篩面是篩分機(jī)用以完成篩分過程的重要工作部件。每臺(tái)篩分機(jī)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(lái)及篩分工藝的要求來(lái)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(xiàn)［１］表1—9及表2—1可知此礦物料屬于中等硬物料．由文獻(xiàn)［2］表2－1知：此類振動(dòng)篩的篩粉效率約為85%。對(duì)于雙篩面在這里選用上層為圓孔篩面，下層為長(zhǎng)方孔．由文獻(xiàn)［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(zhǎng)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(zhǎng)等特點(diǎn).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(yán)格的餓對(duì)上層的石子進(jìn)行篩選.對(duì)于下層的仍然選用板狀篩面,對(duì)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(jì)算
圓孔： （3.4）
對(duì)于下層方孔：
（3.5）
通過以上計(jì)算可以知道使用鋼板篩面的開孔率較低，但是壽命長(zhǎng)，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(biāo)。篩分效率是指篩下產(chǎn)物重量與原料中篩下級(jí)別（篩下級(jí)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(jì)算：
（3.6）
式中---原料中篩下產(chǎn)物含量的百分?jǐn)?shù)；
---篩上產(chǎn)物中篩下級(jí)別含量的百分?jǐn)?shù)；
由于所掌握的資料有限設(shè)：=15%，=20%則代入可知：
在現(xiàn)實(shí)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(jí)別含量。篩分所用篩面的尺寸和形狀，應(yīng)與測(cè)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(dòng)力學(xué)分析及參數(shù)計(jì)算
4.1 振動(dòng)篩的動(dòng)力學(xué)分析
慣性振動(dòng)篩的振動(dòng)系統(tǒng)是由振動(dòng)質(zhì)量（篩箱和振動(dòng)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(duì)振動(dòng)篩振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，以便找出振動(dòng)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(dòng)篩的振動(dòng)系統(tǒng)
上圖表示了單軸振動(dòng)篩的振動(dòng)系統(tǒng)。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假定振動(dòng)器轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心和機(jī)體（篩箱的）重心重合，激振力和彈性力通過機(jī)體重心。此時(shí)，篩子只做平面平移運(yùn)動(dòng)。今取機(jī)體靜止平衡時(shí)（即機(jī)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(diǎn)o作為固定坐標(biāo)系統(tǒng)（xoy）的原點(diǎn)，而以振動(dòng)器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)。
偏心塊質(zhì)量M的重心不僅隨機(jī)體一起做平移運(yùn)動(dòng)（牽連運(yùn)動(dòng)），而且還繞振動(dòng)器的回轉(zhuǎn)中心做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（相對(duì)運(yùn)動(dòng)），則其重心的絕對(duì)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(shí)間。
偏心塊m運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)離心力或激振力。
在單軸振動(dòng)篩的振動(dòng)系統(tǒng)中，作用在機(jī)體質(zhì)量M除了外還有機(jī)體慣性力（其方向與機(jī)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(jī)體運(yùn)動(dòng)速度相反）。
當(dāng)振動(dòng)器做等速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，將作用在振動(dòng)機(jī)體M上的個(gè)力，按理論力學(xué)的動(dòng)靜法建立的運(yùn)動(dòng)微分方程式為：
（4.5）
（4.6）
式中M為振動(dòng)為機(jī)體的計(jì)算質(zhì)量，其式可按下式確定：
（4.7）
式中——振動(dòng)機(jī)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(jì)振動(dòng)篩的重量：
中小型單軸振動(dòng)篩：；
中小型雙軸振動(dòng)篩：；
大型單軸振動(dòng)篩： ；
大型雙軸振動(dòng)篩： ；
則振動(dòng)篩體質(zhì)量為：
由公式： （4.8）
L——篩面長(zhǎng)度；
在這里取0.15，則代入得：
=2545㎏
根據(jù)單軸振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)微分方程式的全解可知，機(jī)體在x和y軸方向的運(yùn)動(dòng)是自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)兩個(gè)諧振動(dòng)相加而成。事實(shí)上，由于有阻尼力存在的緣故，自由振動(dòng)在機(jī)器工作開始后會(huì)逐漸消失，因此，機(jī)體振動(dòng)只剩下強(qiáng)迫振動(dòng)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(jī)體的振幅；為x方向和y方向的激振力對(duì)位移之相位差角。
由于在慣性振動(dòng)篩中，阻尼力不大，通常為170~。所以，，這時(shí)將上式平方后相加后得：
（4.12）
上式為標(biāo)準(zhǔn)橢圓方程，即機(jī)體的運(yùn)動(dòng)為橢圓。
當(dāng)，時(shí)，即當(dāng)彈簧剛性很小時(shí)，機(jī)體做圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為：
（4.13）
從振幅的計(jì)算式可知，當(dāng)時(shí)，即自振頻率（4.14）與強(qiáng)迫振動(dòng)頻率相等時(shí)，則機(jī)體將出現(xiàn)共振，這時(shí)彈簧就有因過載而被破壞的危險(xiǎn)。共振時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)可由下式求得：
=126r/min
通過前面的計(jì)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(dòng)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(jī)體的振幅。在這種情況下，可以避免篩子起動(dòng)和停車時(shí)通過共振區(qū)，從而能提高彈簧的工作的耐久性，同時(shí)能減小軸承的壓力，延長(zhǎng)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(huì)在地基及機(jī)體機(jī)架上出現(xiàn)很大的動(dòng)力，以至引起建筑物的振動(dòng)。所以必須設(shè)法消振，但目前還沒有妥善和簡(jiǎn)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(wú)限大。但是由于阻力的存在，振幅是一個(gè)有限的數(shù)值。當(dāng)阻力及給料量改變的時(shí)，將會(huì)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?yàn)?，所以篩子起動(dòng)與停車時(shí)通過共振區(qū)。這種狀態(tài)的優(yōu)缺點(diǎn)與低共振狀態(tài)相同。
（2），即為遠(yuǎn)離共振區(qū)的超共振狀態(tài)。此時(shí)，。從上圖可以明顯的看出：轉(zhuǎn)速愈高，機(jī)體的A振幅欲平穩(wěn)，即振動(dòng)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(jī)架的動(dòng)力也就很小，因此不會(huì)引起建筑物的振動(dòng)。同時(shí)，因?yàn)椴恍枰芏鄰椈?，篩子的構(gòu)造也比較簡(jiǎn)單。目前設(shè)計(jì)和應(yīng)用的振動(dòng)篩，通常都是采用這種工作狀態(tài)。為了減少振動(dòng)篩對(duì)地基的動(dòng)負(fù)荷，根據(jù)振動(dòng)隔離理論，只要使強(qiáng)迫振動(dòng)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(dòng)和停車時(shí)，所以必須加消振裝置。
圖4.2 篩箱的運(yùn)動(dòng)軌跡
以上分析了激振力和彈性力通過機(jī)體重心的機(jī)體振動(dòng)特性。若由于結(jié)構(gòu)的限制，振動(dòng)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(jī)體重心，這時(shí)，振動(dòng)機(jī)體將繞其重心作不同程度的搖擺運(yùn)動(dòng)。
單軸振動(dòng)篩的慣性振動(dòng)器安裝于篩箱的上部或下部時(shí)，篩箱的前后端運(yùn)動(dòng)軌跡如上圖所示。當(dāng)振動(dòng)器布置在機(jī)體重心上部時(shí)，兩端橢圓形長(zhǎng)軸延長(zhǎng)線在篩面以上相交。由于給料端長(zhǎng)軸向前，有利于給入篩子的物料迅速散開。排料端長(zhǎng)軸向后，起減低物料運(yùn)動(dòng)速度的作用，有利于難篩顆粒的篩選。震動(dòng)器在機(jī)體重心下部時(shí)，兩端橢圓長(zhǎng)軸在篩面以下相交。由于給料長(zhǎng)軸向后，阻礙給入篩子的物料散開。排料端長(zhǎng)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(dòng)器的布置方式國(guó)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(dòng)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(dòng)篩的篩分效果。與金屬?gòu)椈上啾?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(shí)承受壓縮與剪切變形的顯著特點(diǎn)。因此,它廣泛應(yīng)用在振動(dòng)篩上。目前,人們都是憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、選擇減振彈簧,使得振動(dòng)
篩的拋擲指數(shù)以及振動(dòng)軌跡達(dá)不到要求。
彈簧總剛度確定之后,每個(gè)彈簧的剛度為。然后可用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中彈簧剛度的計(jì)算公式算出彈簧的絲d.振動(dòng)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(dòng)篩除用鋼制彈簧外還用橡膠彈簧和復(fù)合彈簧.鋼制彈簧制造容易,使用壽命長(zhǎng),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(huì)突然斷裂,產(chǎn)生的噪聲較小,在篩子啟動(dòng)和停止過程中越過共振區(qū)時(shí)的共振振幅也比鋼彈簧小.復(fù)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(diǎn),壽命長(zhǎng)、噪聲小、對(duì)環(huán)境的污染小、安全可靠。
選取彈簧剛度時(shí)，不僅要考慮使彈簧傳給基礎(chǔ)的動(dòng)負(fù)荷不使建筑物產(chǎn)生有還振動(dòng)，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(qiáng)迫振動(dòng)頻率和自激振動(dòng)頻率的比值來(lái)控制。通常對(duì)于吊式振動(dòng)篩取頻率比為；對(duì)座式振動(dòng)篩頻率比取。由此，彈簧的剛度計(jì)算公式為：對(duì)于單軸振動(dòng)篩：（4.15）在這里選用z=5，則
若一臺(tái)篩子由i個(gè)支承，每個(gè)彈簧的剛度 （4.16）
振動(dòng)篩傳給地基的動(dòng)負(fù)荷可按照下式計(jì)算：
4.4 激振器偏心質(zhì)量偏心距
振動(dòng)篩在超共振狀態(tài)下工作時(shí)，由于彈簧的剛度很小，故在振幅計(jì)算式中的
K值可以忽略，則可得：
對(duì)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(dòng)機(jī)械廠的激振器可知選用JZ—100—6型號(hào)。
式中負(fù)號(hào)表示機(jī)體振動(dòng)質(zhì)量M和偏心塊m的重心在振動(dòng)中心的兩個(gè)不同方向，計(jì)算時(shí)取絕對(duì)值。
2 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的選擇
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西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
5 電動(dòng)機(jī)的選擇
慣性振動(dòng)篩的功率消耗主要是由振動(dòng)器為克服篩子運(yùn)動(dòng)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(lái)確定。
單軸振動(dòng)篩的振動(dòng)器為克服篩子運(yùn)動(dòng)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(lái)計(jì)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(jì)算：
（5.3）
（5.4）
根據(jù)上式可以求得篩子的運(yùn)動(dòng)速度：
（5.5）
（5.6）
若取機(jī)體振幅，振幅周期，則振動(dòng)器振動(dòng)
所作之功：
（5.7）
（5.8）
振動(dòng)器為克服運(yùn)動(dòng)阻力的功率消耗為：
（5.9）
式中當(dāng)篩子在狀態(tài)下工作時(shí)，則式中K值可以忽略不計(jì)。代入上式中，則得：
式中 ，計(jì)算時(shí)可取c=0.2~0.3。
軸承上的壓力將決定于質(zhì)量m在絕對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心慣性力。既可以大于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的離心慣性力，也可能比這個(gè)小。因此，在軸承上的壓力不是固定不變的。通常計(jì)算時(shí)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(dòng)軸承的摩擦系數(shù),
f=0.001~0.01。當(dāng)潤(rùn)滑油粘度小時(shí)取較小值，反之取較大值。
單軸振動(dòng)篩的電動(dòng)機(jī)功率為：
(5.11）
式中 ——傳動(dòng)效率，＝0.95
式中其它符號(hào)表示意義同前。長(zhǎng)度單位取米，重量單位取公斤。
由前面的激振器型號(hào)可知d=54mm，c=0.2可得：
根據(jù)參考資料[6]則電動(dòng)機(jī)選用Y160L—4型普通電機(jī)。
電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
（5.12）
式中 ——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；
—— 傳動(dòng)比，在這里我們?nèi)。?
—— 激振器轉(zhuǎn)速。
于是
表5.1 Y160L—4型電機(jī)的主要參數(shù)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
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(jì)
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(lái)，使篩箱成為整體結(jié)構(gòu)，為了加強(qiáng)側(cè)板的剛度，在適當(dāng)?shù)奈恢勉T接角鋼以補(bǔ)強(qiáng)。下橫梁采用無(wú)縫鋼管或槽鋼，上橫梁采用無(wú)縫鋼管，由于篩子是在高頻振動(dòng)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(dòng)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(duì)于這樣大的振動(dòng)篩面猶為重要。下面對(duì)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(jī)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(gè)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(wú)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(shí)，篩框受振動(dòng)產(chǎn)生的高頻慣性力可使局部構(gòu)件發(fā)生動(dòng)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(qiáng)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(zhǔn)確而且無(wú)內(nèi)應(yīng)力.對(duì)振動(dòng)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(jiǎn)便。焊接結(jié)構(gòu)施工簡(jiǎn)便,但由于焊縫復(fù)雜,內(nèi)應(yīng)力大.在強(qiáng)烈的振動(dòng)負(fù)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(dòng)篩采用建材石料篩分,屬于中小型振動(dòng)篩,在考慮經(jīng)濟(jì)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(duì)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(lái)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(duì)稱的焊接兩段長(zhǎng)三角鋼并與長(zhǎng)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(jiǎn)單可靠更換方便。
7 V型帶的設(shè)計(jì)
上述設(shè)計(jì)把傳動(dòng)和篩體的參數(shù)已經(jīng)確定，但是激振器與電機(jī)之間的距離較遠(yuǎn)沒有確定，所以在此選用V帶傳動(dòng)，由上面設(shè)計(jì)的內(nèi)容知：電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y160M-4型普通電機(jī)，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(duì)帶輪進(jìn)行設(shè)計(jì):
（1） 設(shè)計(jì)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(zhǔn)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(yàn)算傳動(dòng)比誤差：
傳動(dòng)比 (7.3)
原傳動(dòng)比 (7.4)
則傳動(dòng)比誤差：
(7.5)
（5） 驗(yàn)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(zhǔn)度
a.確定中心距由前面可知：=700mm
b.初算步長(zhǎng)：
（7.7）
確定基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 取=250mm
確定中心距a：
（7.8）
安裝時(shí)所需最小中心距：
（7.9）
張緊或補(bǔ)償所需最大中心距：
（7.10）
（7）計(jì)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(jì)算可以得出帶的根數(shù)為3根，電動(dòng)機(jī)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(dòng)篩軸承的選擇
振動(dòng)篩的激振器和篩子一起運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)頻率高（750r/min~1400r/min），連續(xù)工作，負(fù)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(dòng)篩激振器機(jī)構(gòu)圖
振動(dòng)篩軸承有很大的徑向力，國(guó)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(duì)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(duì)于負(fù)荷方向旋轉(zhuǎn)，為防止外圈相對(duì)座孔滑動(dòng)而導(dǎo)致軸承溫度急劇升高，確保內(nèi)圈和軸一起旋轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)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(dòng)篩軸承工作壽命不小于10000h。軸承潤(rùn)滑材料宜選用鋰基潤(rùn)滑脂。這種潤(rùn)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(gè)軸承注100g~200g即可，過多也會(huì)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(hào)選定以及軸承的工作環(huán)境和工作時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng),下面對(duì)其壽命和強(qiáng)度進(jìn)行校核。這里只隊(duì)軸承的靜強(qiáng)度進(jìn)行校核，由前面分析可知，軸承在工作的時(shí)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(jì)可知： 軸的轉(zhuǎn)速為820r/min，下面對(duì)其進(jìn)行校核：
8.2.1壽命校核
a. 確定：
查手冊(cè)可以知：基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷
b. 計(jì)算值并確定e的值：
（8.1）
根據(jù)=0.0285，e=0.24；
c. 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P：
（8.2）
由表查得：x=0.65，y=0；
d. 計(jì)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(dòng)篩和礦山破碎設(shè)備的軸承壽命為30000----50000小時(shí)，在這里計(jì)算的數(shù)據(jù)大于此范圍。所以選用合適。
8.2.2靜強(qiáng)度校核
a. 計(jì)算當(dāng)量靜載荷
由分析知道軸承1的當(dāng)量載荷比軸承2大：
取大值，，則軸承1危險(xiǎn)，故取
b. 按表8.12表取安全系數(shù)
c. 計(jì)算工作額定靜載荷
（8.5）
8.2.3結(jié)論
靜強(qiáng)度校核合格。
上面的計(jì)算得出了選用的滾動(dòng)調(diào)心軸承2000型是和是的，無(wú)論從壽命和靜強(qiáng)度都達(dá)到了要求。
2 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的選擇
9 總結(jié)
圓振動(dòng)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(jí)、洗滌、脫介、脫水之用。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起到很大的作用，這次設(shè)計(jì)振動(dòng)篩可以說是意義重大。
在設(shè)計(jì)過程中，查看了許多同種類型振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)，進(jìn)行了一些改進(jìn)，以使這次設(shè)計(jì)的起篩分機(jī)在技術(shù)上能有所創(chuàng)新。進(jìn)一步加強(qiáng)了自己的團(tuán)隊(duì)能力，另外進(jìn)一步綜合了自己所學(xué)的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中大家一起討論，在增強(qiáng)感情的同時(shí)也使自己學(xué)到了很多的知識(shí)，簡(jiǎn)短的設(shè)計(jì)過程中，自己學(xué)到了很多的東西。在對(duì)2YA1530振動(dòng)篩的實(shí)際生產(chǎn)過成中，效率較低、噪聲大、移動(dòng)不方便等問題，解決了以下三個(gè)方面問題：
1、此類振動(dòng)篩解決了礦山篩分機(jī)械的篩分效率低、移動(dòng)困難、噪聲大，環(huán)境惡劣的情況。使振動(dòng)篩可以隨運(yùn)輸和工作車輛方便的移動(dòng)。
2、解決了工作中的篩粉效果和抗振性能差，V帶傳動(dòng)使電動(dòng)機(jī)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
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