ZKR-1022直线振动筛设计

ZKR-1022直线振动筛设计,zkr,直线,振动筛,设计 课程设计（论文）任务书专业班级： 学生姓名： 指导教师（签名）： 一、课程设计（论文）题目ZKR1022直线振动筛设计 二、本次课程设计（论文）应达到的目的(1) 培养学生独立分析问题、解决问题的能力，并初步建立“系统设计”的思想；(2) 训练学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力。(3) 学习并精通UG软件的CAD部分和运动学及动力学分析部分。(4) 学习振动机械的主要零部件的功能及设计计算方法。三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等） 1 主要内容(1) 进行振动筛的动力学分析，确定设备的主要工艺参数和动力学参数；(2) 确定振动筛的结构参数；绘制振动筛的主要的零部件图(总装图A1、激振器A2、轴A3和轴承座A3)图纸，出图2A1以上；(3) 编写课程设计说明书，5千字以上。2 主要技术参数见2 JB/T 63892007,ZKR直线振动筛S.北京:国家机械工业局, 2007. 3 JB/T 7891.21999,ZKX直线振动筛S.北京:国家机械工业局, 1999.四、应收集的资料及主要参考文献 1 JB/T 90222012,振动筛设计规范S.北京:国家机械工业局, 2012.2 JB/T 63892007,ZKR直线振动筛S.北京:国家机械工业局, 2007.3 JB/T 7891.21999,ZKX直线振动筛S.北京:国家机械工业局, 1999.4 王峰，王皓.筛分机械M.北京:机械工业出版社,1998.5 闻邦椿,刘树英. 振动机械的理论与动态设计方法M.北京:机械工业出版社,2001. 五、审核批准意见教研室主任（签字） 1西安建筑科技大学 “卓越工程师”本科综合能力训练题 目ZKR-1022直线振动筛设计学生姓名 学 号院（系）机电学院专 业机械设计制造及其自动化指导教师时 间 年 7月 29日 直线振动筛的设计摘要振动筛是一种适合潮湿细粒级难筛物料干法筛分的振动筛分机械，是目前国内处理难筛分物料的振动筛分机械设备。直线振动筛（直线筛）系高效新型的筛分设备，广泛应用于塑料、磨料、化工、医药、建材、粮食、碳素、化肥、耐火材料、轻工、矿山、煤炭、冶炼等行业，以及粉状、颗粒状物料的筛选和分级，具有运转平稳、工作可靠、结构简单、易损件少、筛网更换方便以及筛分效率高和筛分效果好等特点直线振动筛采用双电机驱动,当两台电机做同步、反向旋转时，其偏心块所产生的激振力在平行于电机轴线的方向相互抵消，在垂直于电机轴的方向叠为一合力，因此筛机的运动轨迹为一直线。其两电机轴相对筛面有一倾角，在激振力和物料自重力的合力作用下，物料在筛面上被抛起，跳跃式向前作直线运动，从而达到对物料进行筛选和分级的目的。 本文主要介绍直线振动筛的工作原理，分析振动筛的特点，综合运用机械设计、制造等知识来提出ZKR-1022直线振动筛的设计思路。其次，讨论和确定双轴直线振动筛的总体结构，并对其总体设计、主要零部件的计算、技术指标性能以及底座等部件进行详细的分析和设计。关键字：直线振动筛、偏心块、激振力、双轴式目录摘要目录1、绪论-11.1设计题目-11.2课程设计的目的-11.3直线振动筛的工作原理-12、总体结构设计2.1直线振动筛的结构部件-22.2基本参数-22.3参数的确定-3 2.3.1处理量-3 2.3.2物料运动的平均速度-3 2.3.3筛分效率-3 2.3.4预选的振动筛强度-32.4动力学参数-4 2.4.1参振质量-4 2.4.2弹簧刚度-4 2.4.3块偏心振动器的偏心块质量与回转半径的关系-4 2.4.4电动机的计算选择-5 2.4.5启动转矩的校核-53、主要零件的设计与计算3.1轴的设计与受力分析-6 3.1.1初步估算轴的最小直径-6 3.1.2轴的分段设计-6 3.1.3轴的受力分析及校核-73.2轴承的选择和校核-83.3轴承端盖的结构设计及其尺寸-93.4橡胶弹簧的设计-93.5筛框部分的设计与校核-11 3.5.1钢板厚度-11 3.5.2筛框横梁-113.6键的选择与校核-14 3.6.1键的选择-14 3.6.2键强度的校核-144、筛箱及其他结构的设计 4.1筛面的选择及加工要求-15 4.2筛箱的设计-15 4.3底座的设计-15 4.4密封件的选择-15致谢-16参考文献-171.绪论 随着工业的发展，筛分在国民经济各行各业中的应用越来越广泛，筛分设备设计水平的高低和质量的优劣，关系到工艺效果的好坏，生产效率的高低和能源节省的度，从而直接影响企业的经济效益。振动筛是一种适合潮湿细粒级难筛物料干法筛分的振动筛分机械，是目前国内处理难筛分物料的振动筛分机械设备。，具有运转平稳、工作可靠、结构简单、易损件少、筛网更换方便以及筛分效率高和筛分效果好等特点。它可用于流水线作业中，实现自动化。筛分是利用多孔面将颗粒大小不同的混合物进行分级的作业。在工业中，一般是根据其运动特征进行分类的。根据这种分类方法，筛分机械主要可分为以下五种：固定筛、滚轴筛、摇动筛、振动筛和圆筒筛。在选煤厂的生产系统中，很多作业需要筛分机去完成。由于使用范围广，所以目前我国煤用筛分机的类型几乎包括了上述全部形式。直线振动筛（直线筛）系高效新型的筛分设备，广泛应用于塑料、磨料、化工、医药、建材、粮食、碳素、化肥、耐火材料、轻工、矿山、煤炭、冶炼等行业，以及粉状、颗粒状物料的筛选和分级 。本次设计的双轴直线振动筛主要应用于干煤的筛分。1.1设计题目：ZKR-1022直线振动筛设计1.2课程设计的目的培养学生独立分析问题、解决问题的能力，并初步建立“系统设计”的思想；训练学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力。学习并精通UG软件的CAD部分和运动学及动力学分析部分。学习振动机械的主要零部件的功能及设计计算方法。1.3直线振动筛的工作原理直线振动筛采用双电机驱动,当两台电机做同步、反向旋转时，其偏心块所产生的激振力在平行于电机轴线的方向相互抵消，在垂直于电机轴的方向叠为一合力，因此筛机的运动轨迹为一直线。其两电机轴相对筛面有一倾角，在激振力和物料自重力的合力作用下，物料在筛面上被抛起，跳跃式向前作直线运动，从而达到对物料进行筛选和分级的目的。可用于流水线中实现自动化作业。具有能耗低、效率高、结构简单、易维修、全封闭结构、无粉尘溢散等特点。最高筛分目数325目，可筛分出7种不同粒度的物料。第 1 页2、总体结构设计2.1直线振动筛的结构部件主要由筛箱、筛框、筛网、振动电机、电机台座、减振弹簧、支架等组成。筛箱：由数种厚度不同的钢板焊制而成，具有一定的强度和刚度，是筛机的主要组成部分。筛框：由松木或变形量较小的木材制成，主要用来保持筛网平整，达到正常筛分。筛网：有低碳钢、黄铜、青铜、不锈钢丝等数种筛网。振动电机：(使用与维修方法详见振动电机使用说明书)。电机台座：安装振动电机，使用前连接螺钉必须拧紧，特别是新筛机试用前三天、必须反复紧固，以免松动造成事故。减振弹簧：阻止振动传给地面，同时支持筛箱的全部重量，安装时，弹簧必须垂直于地面。支架：由四个支柱和两个槽钢组成，支持着筛箱，安装时支柱必须垂直与地面，两支柱下面的槽钢应相互平行。2.2基本参数基本参数产品型号（ZKR-1022）筛面规格（宽长）mm1.002.25筛面面积 2.25筛面层数1筛孔尺寸mm6100筛面倾角（）-55振动方向角（）40振幅mm3.04.5振动频率Hz16.00允许最大给料粒度mm200处理量t/h590电动机功率kw23.0 表（1）ZKR-1022直线振动筛设计标准参数2.3参数的确定2.3.1处理量 取筛孔尺寸为50.00mm,查设计规范表4可取单位处理量 该振动筛的处理量 -（2-1） 则处理量符合标准。2.3.2物料运动的平均速度： -（2-2）其中：角速度 振幅 倾角对平均速度的影响系数 （见表15） 物料厚度影响系数 （见表16） 物料形状影响系数，对块状物料取 滑行运动影响系数 （见表17）（k一般取2.54，本次设计取k=3) -振动方向角 则 2.3.3筛分效率 2.3.4预选的振动筛强度 k的范围在38实际振动强度 -（2-3）2.4动力学参数2.4.1参振质量 取 参振质量2.4.2弹簧刚度K 则-（2-4）2.4.3块偏心振动器的偏心块质量和回转半径的关系 -（2-5） 其中 偏心块的计算： 图1-偏心块如图（1）所示，偏心块材料取铁块，r=70mm R=150mm -（2-6）-（2-7）则偏心块质心到旋转轴心的距离 由 -（2-8） 得 由2.4.4电动机的计算选择 由振动筛的基本参数知 工作转速 由于电动机与轴之间用联轴器相连，故电动机转速n=960r/min,电动机功率为3.0kw. 查机械设计手册选择电动机型号为Y132S-6 同步转速1000r/min,满载转速 960r/min,最大转矩,质量63Kg。2.4.5启动转矩的校核所选电动机静起动转矩应满足：-（2-9）其中：-静转矩 = -电动机的静起动转矩，( ）则 满足要求。3、主要零件的设计与计算3.1轴的设计与受力分析 由电动机功率p=3.0kw 则输入轴的功率3.1.1初步估算轴的最小直径 轴的材料：选45钢 则-（3-1）由于轴上有一个键槽，轴径应增加7%则取轴的最小直径d=28mm3.1.2轴的分段设计 轴的最小直径是安装联轴器的轴径，为使所选轴的直径与联轴器相配合，故应同时选择联轴器型号。 联轴器的计算转矩-（3-2） 其中：k-工况系数，k=1.7 -动力机系数，=1 代入数据得 根据机械设计手册初步选取UL型轮胎式联轴器UL5(Y型)公称转矩 d=28mm L=62mm轴的右半部分结构设计如图(2）图2-右半轴从右往左轴的直径依次是28mm,45mm,55mm,60mm.3.1.3轴的受力分析及校核如图（3）为右半轴的受力分析，当偏心块的质心处于正上方与轴垂直时此时最大，为向心力和重力之和。图3-右半轴受力分析图中R为两个轴承的受力，由分析知：-（3-3）式中：m-单个偏心块的重量，kg代入数据得 R=8477.2N弯矩 由电动机传动的扭矩为 图4-右半轴受的弯矩和扭矩弯矩和扭矩图如图4按照弯扭第三强度理论校核轴，对不变扭矩的轴取弯扭截面系数 -（3-4）轴的计算应力 -（3-5）因此轴是安全的。3.2轴承的选择和校核选用圆柱滚子轴承，查机械设计手册选的轴承型号:NU2211ED=55mm D=100mm B=25mm m=0.81kg 取-（3-6）因此轴承的寿命符合要求。3.3轴承端盖的结构设计及其尺寸图5-轴承端盖3.4橡胶弹簧的设计 图6-橡胶弹簧圆柱形橡胶弹簧结构及尺寸如图6-（3-7）式中：-弹簧的最大变形量，m本次设计取：-（3-8）式中：-弹簧的自由高度，m。 D-弹簧的外径，m。根据公式取：- -（3-9）式中：-受压面积与自由面积之比 d-弹簧的内孔直径，m.取d=25mm代入数据得：=0.146-（3-10）式中：-外形系数 -动弹性模量，N/ -静弹性模量，N/静弹性模量与邵氏硬度的关系式为：式中：-橡胶弹簧的邵氏硬度，度（） 通常取4550.本次设计取48.则 -（3-11）式中：F-弹簧的受压面积， 代入公式得 弹簧强度应满足：-（3-12）式中：-橡胶的压缩应力，. -橡胶的许用压缩应力，。代入数据得因此橡胶弹簧的强度满足要求。3.5筛框部分的设计与校核3.5.1钢板厚度 取8mm3.5.2筛框横梁 选材：选用钢管，初选5个横梁a) 横梁的受力分析 横梁与其附件（筛面托架、筛面、紧固件等）构成一体，按频率f和振幅A振动，因此其受力由动载（惯性力）和静载（自重力）组成。为方便计算，将附件重量均匀地分配给个梁，然后将动载的最大值和静载合成作为外载均布在横梁上，即将横梁简化为受均布荷载的简支梁，作静态计算，其载荷分布及弯矩图见图7： 图7-横梁的受力及弯矩图选取物料最大厚度h=200mm物料质量-（3-13）式中：-物料结合系数，取0.2 L-筛面的长度,m B-筛面的宽度，m -松散密度，取 -各层筛面上料层平均厚度的总和，m代入数据得 均布荷载计算：-（3-14）式中：q-梁的均布荷载，N/m -梁及其附件的重力（包括物料重力）kg,取 -梁的最大惯性力，N L-梁的长度，取L=1m.代入数据得：b）梁的尺寸选择选取梁的直径为63mm,内径为51mm，厚度为6mm，钢管的单位长度重量m=8.43kg。 横梁截面模数，对环形截面 c)进行横梁强度计算：梁的弯矩：梁的弯曲应力： d)横梁固有频率的验算：固有频率为：-（3-15）式中：-振动常数 E-材料弹性模量，N/ 查设计手册知钢管材料 I-惯性矩 -单位长度上的质量，取代入数据得因此所选横梁合格。3.6键的选择与校核3.6.1键的选择 联轴器与轴连接处所选键：A型 键宽b键高h=87 mm t=4.0mm L=56mm 偏心块与轴连接处所选键：A型 键宽b键高h=149 mmt=5.5mm L=63mm3.6.2键强度的校核键的材料均为钢材，查设计手册知对于整个轴的传递力矩 对联轴器键： 工作长度-（3-16）对偏心块键： 工作长度-（3-17）因此键的强度满足要求。4、筛箱及其他结构的设计4.1筛面的选择及加工要求筛面是筛子的主要工作部件。其性能的好坏不但影响生产率和筛分效率，而且对延长筛分机的使用寿命，提高作业率和降低成本有重大意义。筛分机对筛面的基本要求：有足够的强度，最大的有效面积，耐腐蚀，耐磨损，有最大开孔率，筛孔不易堵塞，在物料运动时与筛孔相遇的机会较多。筛面的材质要具有耐磨损，耐疲劳和耐腐蚀性。用作大块分级筛面时，采用高碳钢。强烈冲击的筛面，可选用高锰钢制作。筛面的结构有筛板、筛网、条缝筛板、网状丝布。本次设计的直线振动筛筛面选用筛网。4.2筛箱的设计 筛箱所选材料为Q235钢，侧板厚度为8mm，采用座式结构。由横撑，进料槽，加强板，侧板，支撑架，横梁组成。 侧板和横梁的连接方式是焊接，侧板和横撑以及侧板及加强板的连接方式是螺栓连接。4.3底座的设计 底座主要用来支撑整个机器，保持整个机器工作时的稳定性和平稳性。本次设计的直线振动筛为座式，启用地脚螺栓固定在混凝土中。 底座的材料选择：采用焊接机架，工字型钢结构4.4密封件的设计 采用毛毡式密封件致谢： 历时三周的课程设计已经结束，本次以ZKR系列直线振动筛为题目的课设是在我的知道教师郭宝良老师的悉心指导、严格要求下完成的。在此期间，郭老师给我们提供了有关设计的资料，在我们遇到难题是会来给我们详细讲解，帮我们解决问题，他的讲解及指导让我受益匪浅。 我能有这次的成果和老师的悉心指导是分不开的，在此衷心的向老师表示感谢和敬意。 在设计期间，我们的组长们和组员们也帮助了我许多，在与他们的交流和讨论中掌握了不少知识，让我有了很大的进步。在此对他们也表示感谢。参考文献1 吴宗梅.机械设计实用手册第二版.化学工业出版社2 闻邦椿,刘树英.现代振动筛分技术及设备设计.北京:冶金工业出版社.20133 濮良贵，陈国定，吴立言.现代设计第九版.北京:高等教育出版社.20134 闻邦椿,刘树英.振动机械的理论与动态设计方法M.北京:机械工业出版 社,20015 机械设计手册第二卷.第四版.化学工业出版社.20026JB/T 90222012,振动筛设计规范S.北京:国家机械工业局, 2012.7 JB/T 63892007,ZKR直线振动筛S.北京:国家机械工业局, 2007.8 王峰，王皓.筛分机械M.北京:机械工业出版社,1998.第 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