3090型直线振动筛结构设计

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LIU Chu-sheng，ZHANG Shi-min，ZHOU Hai-pei，LI Jun，XIA Yun-fei，PENG Li-ping，WANG Hong. Dynamic analysis and simulation of four-axis forced synchronizing banana vibrating screen of variable linear trajectory . Central South University Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg， 2012.17. LI Wen-ying，MI Zhao-yang ，WU Wang-guo ，XIONG Shi-bo . Application of experimental modal analysis technique to structural design of linear vibrating screen. JOURNAL OF COAL SCIENCE & ENGINEEING ，2004.18. SONG Bao-cheng, LIU Chu-sheng, PENG Li-ping, LI Jun. Dynamic analysis of new type elastic screen surface with multi degree of freedom and experimental validation. J. Cent. South Univ.，2015.19. PENG Li-ping, LIU Chu-sheng, LI Jun, WANG Hong. Static-deformation based fault diagnosis for damping spring of large vibrating screen. J. Cent. South Univ，2014.20. LI Jun, LIU Chu-sheng, PENG Li-ping， WANG Hong. Free vibration of vibrating device coupling two pendulums using multiple time scales method. Central South University Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg，2013.附：文献综述或报告文献综述振动筛机械广泛应用于冶金、煤炭、矿山、建材、交通等行业，是生产过程中的关键设备。随着行业技术进步和产业升级改造的需要，对筛分机械产品提出了大型化、智能化的要求。然而，目前我国筛分机械行业的发展却不尽人意，多种问题的存在制约了行业的发展。由于筛分机械的增大，筛体的动负荷随即增大，常常会引起筛体结构强度和刚度不足，导致筛体变形过大，甚至使筛体出现断梁、侧板开焊及断裂等故障，严重影响用户的生产和制造厂家的信誉。随着科学技术的不断发展和环保节能意识的日益增强,洁净省时省力省电筛分技术越来越受到重视；近年来筛分理论不断发展,使得振动筛的发展提高了广阔的市场。从筛分效率和处理能力来讲，当被筛物料或给料量有变化时，都会影响筛机筛分效果。起振、停振时间长,并且要通过共振区，特别是筛机停振过程,共振现象对机体的损坏十分严重。因此，需要对振动设备进行动力特性分析的研究，从而进行更好的优化设计，达到更好的性能,更高的筛分效率和更长使用寿命。振动筛在工业上应用及发展中经历了如此长时间而未被淘汰的这个事实本身就说明 它从结构到工作原理基本上是可靠的及合理的，性能也是比较好的，产品 技术成熟， 虽然它也有些缺点，但要将它从筛分机械中淘汰出去是相当困难的。振动筛在今后相当长的时期内仍是十分必要的及有价值的。国内筛分机械发展概况由于工业发展缓慢，基础比较薄弱，理论研究和技术水平落后，我国筛分机械的发展是本世纪近 50 年的事情，大体上可分为三个阶段。(1)仿制阶段这期间，仿制了前苏联的系列圆振动筛、BKT11、BKTOMZ 型摇动筛； 波兰的 WK15 圆振动筛、CJM21 型摇动筛和 WP1、WP2 型吊式直线振动筛。这些筛分机仿制成功为我国筛分机械的发展奠定了坚实的基础 ，并培养了一批技术人员。(2)自行研制阶段从 1966 年到 1980 年研制了一批性能优良的新型筛分设备，有 1500mm3000mm 重型振动筛及系列，15m2、30m2 共振筛及系列，煤用单轴、双轴振动筛系列，YK 和 ZKB 自同步直线振动筛系列，等厚、概率筛系列，冷热矿筛系列。这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但是他们的研制成功基本上满足了国内需要，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。(3) 提高阶段进入改革开放的 80 年代，我国筛分机的发展也进入了一个新的发展阶段。成功研制了振动概率筛系列、 旋转概率筛系列 ，完成了箱式激振器等厚筛系列、 自同步重型等厚筛系列、 重型冷热矿筛系列、驰张筛、螺旋三段筛的研制，粉料直线振动筛、琴弦振动筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得成功。国外筛分机械发展国外从 16 世纪开始筛分机械的研究与生产，在 18 世纪欧洲工业革命时期，筛分机械得到迅速发展，到本世纪，筛分机械发展到一个较高水平。德国的申克公司可提供 260 多种筛分设备，STK 公司生产的筛分设备系列品种较全，技术水平较高，KHD 公司生产 200 多种规格筛分设备，通用化程度较高，KUP 公司和海因勒曼公司都研制了双倾角的筛分设备。美国 RNO 公司新研制了 DF11 型双频率筛，采用了不同速度的激振器。DRK 公司研制成三路分配器给料，一台高速电机驱动。日本东海株式会社和RXR 公司等合作研制了垂直料流筛，把旋转运动和旋回运动结合起来，对细料一次分级特别有效。英国为解决从湿原煤中筛出细粒末煤，研制成功旋流概率筛。前苏联研制了一种多用途兼有共振筛和直线振动筛优点的自同步直线振动筛。筛分机械发展方向综合国内外筛分机械发展现状，筛分机械将向以下几个方向发展。(1) 向大型化发展。工业的现代化进程促使企业规模增大，生产能力大大提高。如从前我国选煤厂生产 200300 万t/a 就是大型的，而现在出 1200 万t/a 的选煤厂， 这就需要大型筛分机与之配套，德国 KHD 公司生产的 USK 筛机已达 4500mm6000mm， 筛面达 27m2，德国的另一筛子技术公司生产的 5500mm 11000m 的筛机，筛面达 60. 5m2。(2) 向重型超重型筛发展。大的矿业工程需要处理大块物料，法国素梅斯塔公司生产的振动棒可处理直径达 1m 以上的大块物料。(3) 向理想运动轨迹振动筛发展。以提高各区段的筛分效率和整个筛机生产率为目标，寻找一种以理想运动方式为基础的新型筛分机成为筛分设备发展的一个新方向。较为理想的筛面运动方式是：在垂直方向上，入料端的振幅大于出料端的振幅， 沿长度方向上，从入料端到出料端，物料运动速度递减。在此理想情况下，可以创造良好的透筛环境。该理想筛机的筛分效果要优于一般的筛分机械。(4) 向反共振振动筛发展。以减轻整机重量、降低成本、提高使用寿命和可靠性为目标，提出新型的反共振振动筛机。该筛机是以质体 m1 为工作体，而激振器安装在质体 m2 上。该新型筛机机体大大简化，参振质量可以减少 30%50 %，激振力也可以随之减小，由此可以保证强度和刚度，降低振动噪音，并可得到良好的减振效果。(5) 向标准化、系列化、通用化发展。这是便于设计、生产和降低成本的有效途径，德国 KHD 公司生产的 USL 和 USK 筛机的侧板、筛板、横梁、传动轴均已实现标准化、通用化，振动器也只有三种，同属德国的申克公司生产的冷、热烧结矿筛和等厚筛只有两种标准，可见三化程度之高。(6) 应用自同步技术。采用双电机自同步技术以代替齿轮强迫同步，可简化结构， 降低噪音，从而简化了机器润滑、维护和检修等经常性的工作，减少设备故障。(7) 振动强度增大。筛机的振动过程逐渐强化，以取得较大的速度和加速度，从而提高生产能力和筛分效率。日本和德国的筛机所采用的振次为 980r/min，振动强度为 4. 57g，圆振动筛的倾角达 2530。(8) 向空间发展。针对细物料，先后出现了旋流振动筛、锥型振动筛、蝶型振动筛、旋转概率筛等，既减少占地面积，又提高生产能力和筛分效率。(9) 向难筛分物料筛机发展。对于 d1mm、含水 7%14%的细湿物料的干筛以及水煤浆、垃圾处理等，筛分难度很大，德国海因勒曼公司生产的驰张筛，物料运动速度达 1.3m/ s，筛分效率达 90%95%。为解决难筛分物料筛分开创了先河。(10) 共振筛系列发展停滞，振动筛系列日益壮大。我国筛分机械发展策略探讨80 年代以来，我国的筛分技术是有长足发展的，很多单位已经掌握了筛分机械的设计理论和方法，进行了很有成效的研制工作，解决了很多实际问题。可以说，我国的筛分技术目前已接近世界先进水平，但仍有差距，还要努力。在今后，要做好以下几点工作：(1) 研究先进筛分理论，发展新型筛分机械。以物料理想运动轨迹理论、自同步理论、新型隔振技术为代表的筛分理论的发展将导致新型高效筛分机械的出现。同时也将导致筛分机各项功能参数的优化，获得功能更优良、结构更合理的筛分机。(2) 发展大、重、超重型筛分设备。我国有 30 多个筛分设备生产厂家，可提供 200多个品种，但是，许多厂家缺乏制造大型、重型和超重型筛机的关键设备和开发能力， 为适应筛分机械的发展方向，应在大型、重型和超重型筛机的研制上下功夫。(3) 研究难筛分物料的筛分机械。为解决粒度小于 1mm、含水 7%14%的细料、湿料筛分难度大的问题，应加大科研力量研制弛张筛、高频振动脱水筛、 真空抽气高频振动细筛等有特殊用途的筛分设备。(4) 提高“三化”程度。为了便于设计、安装和调试，便于大批量生产和降低成本， 必须投入大量的人力、物力和财力搞好筛机设备的“三化”工作，主要包括筛机品种、振动器、筛框侧板、筛板、横梁、传动轴等设备的标准化、系列化和通用化，应加快其进程。(5) 加强筛分设备关键技术的研究。筛框的强度是技术关键，主要问题是侧板开裂、筛框变形等。应研究焊接、铆接工艺和筛框结构等；筛板固定可靠性也是一个技术关键，要研究可靠程度较高的固定方式和防松结构；振动器是筛分机械上的关键部件， 要研究新结构的振动器，筛板是筛分机又一关键部件，要研究新材料、新工艺，提高其寿命；对轴承润滑脂的耐候与防凝、橡胶弹簧的抗振与耐疲劳等问题应进行专项攻关研究。(6) 搞好引进与吸收工作。应在 80 年代从国外引进设计制造的基础上继续引进， 同时还要立足国内，自力更生。国内高校、科研部门、用户和制造厂家四位一体，搞好协作，联合攻关，不断提高我国筛分机械的设计、生产和制造的水平。指导教师评阅意见（对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅）签字：年月日审核意见教研室主任意见签字：年月日学院教学指导委员会意见签字：年月日公章： 毕业论文（设计）题目名称：3090型直线振动筛结构设计 所在学院：专业（班级）：学生姓名：指导教师：评阅人：院 长 ： 3090型直线振动筛结构设计总计：毕业论文： 表 格： 插 图： 指导教师： 评 阅 人： 完成时间：vii摘 要直线振动筛可能普通人没有接触过，也不怎么了解，但是对于在矿场工作过的人来说那肯定是非常熟悉的，因为在任何矿场都离不开对开采矿物的筛选，常用的筛选工具则是振动筛了，而直线振动筛则是众多筛选工具中最为常用的一种，它的结构形式简单、性能稳定、型号多样适用于各种大中小型矿场，随着机械化程度的不断提高，对于筛分容量的要求越来越大，筛机技术要求也越来越高。其他还有两种振动筛也有不少的应用，他们分别是利用圆周运动来分离矿石的圆运动振动筛和利用共振原理来实现矿物筛选的共振筛，我们这里主要研究的是直线振动筛，另外两种振动筛我们就不多做描述了。直线振动筛不仅仅可以应用于筛煤矿，将小颗粒筛选下来，将大块煤矿筛出，进行大煤块与小煤块的分离工作；振动筛可以用于豆芽脱皮，通过不停的振动，实现豆芽与豆芽皮的自动分离，操作简单生产效率高；此外振动筛还可以根据孔的大小不同来筛选不同规格的网钉；农业生产中可以用振动筛筛选玉米、黄豆、小麦、花椒等，他们的工作原理基本相同，只是筛网种类不同，最终目的是达到两种介质的分离。目前人们通过对振动筛的不断改进，不断研发与更新，已经发明了陶瓷振动筛和超声波振动筛，能达到很高的分筛精度（200-600目），并且可以24小时连续不间断的工作。虽然目前我国振动筛水平在制造加工工艺等方面已经取得了不错的成果但是我们的缺点和不足也同样存在着，这就需要我们来根据生产的需求对现有产品不断改进、更新，核心技术上不断开发、研究与深入，自主研发，做自己的产品。只有掌握其真正的核心技术，才能成为技术的主导者，才能在日益严峻的采矿工具市场中站稳脚跟与时俱进从而不被淘汰，振动筛的发展不但会对分离技术带来巨大技术还会带动国民经济的发展，因此生产及研发满足生产需求的新型振动筛具有很广阔的市场前景。关键词：筛选、大功率双电机直线振动筛、电同步、Solidworks三维建模软件、整体构造的计算与制作IIAbstractLinear vibrating screen may have no contact with ordinary people, do not know how, but for the people who worked in the mines that must be very familiar with, because in any field cannot do without screening on mining, screening tools commonly used is the linear vibrating screen, vibrating screen is large screen one of the most commonly used tools, its structure is simple, stable performance, suitable for various types of large and small mines, along with the increasing degree of mechanization, the requirement for screening capacity is more and more big screen machine, the technical requirements of increasingly high.There are two kinds of vibration sieve also has many applications, they are circular motion to separate vibration sieve and ore utilization of circular motion using resonance principle to realize the resonance sieve screening mineral, here we mainly study the linear vibrating screen, the other two vibrating screen we do not describe. Linear vibrating screen can not only be applied to sieve coal mine, the small particle filtering down, to screen out the large coal mine, coal separation large and small coal; can be used for peeling sprouts shaker, through continuous vibration, automatic separation of bean and bean sprouts skin, simple operation and high production efficiency; in addition, vibration sieve according to the size of the hole is different to screen different net nail; agricultural production of corn, soybeans, wheat can be screened, the pepper shaker, its working principle is basically the same, but different types of screen, the ultimate goal is to achieve the separation of two media. At present people through the continuous improvement of the vibrating screen, development and renewal, has invented the ceramic vibrating screen and ultrasonic vibration sieve, can achieve high screening precision (200-600), and 24 hours of continuous work.Although Chinas vibrating screen level in the manufacturing process and has achieved good results but our shortcomings also exist, which we need to according to the production requirements of existing products continue to improve and update the core technology research and development, in-depth, independent research and development, to do their own products. Only by grasping the real core technology, to become a leader in technology, in order to gain a firm foothold in the times of increasingly severe market mining tools so as not to be eliminated, the development of vibrating screen will not only bring huge technology for separation technology will promote the development of the national economy, so the production and development of production to meet the new demand with a vibration sieve broad market prospects.Key words: screening, high-power dual motor linear vibration screen, electrical synchronous, Solidworks three-dimensional modeling software, the overall structure of the calculation and production IIIIV目录摘 要IAbstractII目录IV第一章 绪论11.1论文的目标选择与制作意义11.2国内外振动分选机械的发展11.2.1我国振动分选机械的发展现状11.2.2筛分机械发展方向21.2.4国内振动筛的发展计划及展望2第二章 整体方案的初步拟定32.1直线振动细筛的工作原理32.2振动筛的比较与选取52.2.1常规筛选分拣法52.2.2概率分拣分类法62.2.3等厚度分拣法62.2.4概率等厚分拣筛选法6顾名思义就是它将概率筛分和等厚筛分的优点结合在一起从而做出来的筛选机械。62.2.5选用哪种筛分方法62.3振动形式采用哪一种62.3.1非共振筛72.3.2共振筛72.4筛体运行路径的设计72.4.1圆形运动路径72.4.2直线运动轨迹72.5 确定振动形式82.5.1弹性连杆式82.5.2确定激振方式82.6选择隔振系统82.7选择筛箱和筛面92.7.1筛箱92.7.2筛面的固定方法9第三章 直线振动筛设计计算103.1确定工艺参数103.2 直线振动筛运动学参数的选择及计算10振动次数的计算103.3 动力学参数的选择计算113.3.1 动力学参数的初算113.3.2 验算动力学参数123.3.3 选择振动电机143.4 弹簧参数计算14第四章 振动筛三维模型的建立194.1 Solidworks软件概述194.1.1 Solidworks软件简介194.1.2 Solidworks软件的特点194.2 直线振动筛零件三维模型的建立194.2.1 侧板194.2.2 横梁204.2.3 箱体支撑20图4.4 箱体支撑214.2.4 电机支架214.2.5 加强板224.2.6 出料挡板234.2.7 后挡板234.2.8 筛体装配244.2.9 标准件254.3激振器装配图264.3.1激振头装配264.3.2激振器装配图264.4直线振动筛三维模型的总装图274.5三维模型向二维工程图的转换28第五章 经济环保性分析30第六章 总结31参考文献32结束语34附录35东北大学毕业设计（论文） 目录vii3090型直线振动筛结构设计第一章 绪论1.1论文的目标选择与制作意义在机械化日益发达的这个时代，很多的传统行业都运用了振动筛，小的有豆芽去壳振动筛，大的有煤矿大型振动筛，都在相关行业起到不可或缺的作用。同时随着现代工业化不断的革新与发展振动筛行业也在顺应市场的潮流不断的创新与改进。近年来筛分理论不断发展,使得振动筛的发展提高了广阔的市场。从筛分效率和处理能力来讲，当被筛物料或给料量有变化时，都会影响筛机筛分效果。振动筛在刚开始振动与振动停止时用时都是比较长的，并且这两个过程都会出现共振现象，尤其在停止时特备明显，共振现象使机体的使用寿命大大缩短，提前报废。因此，需要对振动设备进行动力特性分析的研究，从而进行更好的优化设计，达到更好的性能,更加简单实用的结构，更加大的产量以及更加稳定的性能。虽然振动筛结构简单，形式比较单一，但是在振动筛的发明到现在许多工业上依旧实用传统的振动筛而没有更好的产品来替换它由此可见振动筛在现代工业上的应用在以后任然会占据一方市场，同时因为它的结构简单，维修方便，性能稳定以及成熟的设计使得它在筛分机械中的地位可以说是非常的牢固。所以说振动筛在当今的市场甚至以后很长一段时期都将处于一个非常重要的地位。1.2国内外振动分选机械的发展 1.2.1我国振动分选机械的发展现状我国作为发展中国家，工业的发展水平一直跟不上发达国家，技术核心力量也比较薄弱，远远落后于欧美等发达国家，知道本世纪50年代，国内的筛分机技术才开始起步，它主要经历了3个发展阶段。(1)仿制阶段我国分筛机刚刚起步时，完全没有自主研发能力，在这个时间内，我国仿制了一些发达国家，向前苏联、波兰等国生产的利用圆周运动来分离矿石的圆运动振动筛和利用共振原理来实现矿物筛选的共振筛。并且根据它们各自的结构优势都被产品都成功的用于了工作生产。(2)自行研制阶段19世纪后期我国开始自行研发筛分机，先后生产出了重型振动筛及共振筛，单轴双轴振动筛，同步直线振动筛等。虽然这些设备存在着各种缺点，如不能解决共振问题，振动筛的寿命很短，生产成本高、效率低等众多问题，但是他们的成功研制标志着我国振动筛的研制基本满足了国内生产的需求。(3)提高阶段改革开发以来，在原来的研发基础上，对振动筛的不足之处进行了改进，并成功了一系列的新产品。但是即使在现代工业的推动下振动筛的研发与制造行业有了一个质的变革，但是我们任然不满足，在新型振动产品的研发与改进方面也有了一定得发展。1.2.2筛分机械发展方向在重型筛分机这块（这里的重指大块物料)，现在好多工作场合需要处理大的物料，尤其是煤矿工程上，国外已经设计制作出了筛选直径在1.5米以上的棒式振动筛选机。同时振动强度增大。筛机的振动过程逐渐强化，以取得较大的速度和加速度，从而提高生产能力和筛分效率。日本和德国的筛机所采用的振次为980r/min，振动强度为4. 57g，圆振动筛的倾角达2530。1.2.4国内振动筛的发展计划及展望 我国作为发展中国家，要想在世界经济中占有一定地位，就必须努力发展工业，真正掌握其核心技术，向大、重和超重型方向发展；研究反共振振动筛来提高其使用寿命；引进先进技术水平，在我国自主研发的同时，也要与世界接轨，不断借鉴国外先进技术水平，提高自己，千万不能闭门造车，一定要施行走出去策略，与世界工业水平共同发展。60第二章 整体方案的初步拟定2.1直线振动细筛的工作原理直线振动筛是利用偏心块的圆周运动利用惯性来使得整个筛体实现不停的振动，它是由电机来提供动力，激振器来提供振动惯性的。一般情况来看直线振动筛是有两个驱动轴来转动的，同时两个驱动轴反向转动，这样就消除了水平方向的运动惯性同时叠加了竖直方向的振动力。图2.1 直线振动筛示意图1. 物料在筛面上的抛射做圆周运动的偏心块，点O在筛箱上的运动轨迹为AB，它的加速度是a（图2.2），如图中所示是加速度a的方向：在AO之间运动的点a，面向右侧；而当a在BO之间时，面向左侧，可以看成它是一个AB为直径，O为圆心的圆上面向心加速度在AB上的投影的一点L1。设A为筛箱的振幅（等于AO或BO），振动频率为，则a=A2sin （2-1）式中 为OL1与OC之间的夹角，OC为垂直于轨迹AB的直线。垂直于筛面的加速度分量ay为：ay=isin+=A2sinsin+ （2-2）式中 振动曲线与水平线之间的夹角； 筛面所倾斜的角度。图2.2 使振动筛上的筛选物做抛射运动的工作原理：aygcos （2-3）令这时的运动角度作为一开始的抛射角度那么A2sinLsin+gcos （2-4）sinL=gcosA2sinLsin+=cosKsin+=1KV （2-5）式中 K=A2g为筛子的加速度系数，KV是物料的抛射系数。1KV与K的关系在此为KV=Ksin+cos （2-6）为了保证筛分效率高，筛子的生产量大，必须选择合适的KV值。12.2振动筛的比较与选取根据设计任务书的要求我对目前现有的几种振动筛的功能及优缺点进行分析对比然后选取了直线振动筛这一结构形式来作为本次论文的主体设计。在此我了解了振动分选的几种基本方法：常规筛选分拣法、概率分拣分类法、等厚度分拣法等。在这了我们来分析一下每种方法的原理及优缺点。2.2.1常规筛选分拣法在常见的分拣筛选方法已经在相关的工业部分应用了很长的时间，同时在使用过程中不断的改进与创新已经使得普通振动筛的设计趋于完美并且还在不断的改进与完善中。这种振动筛工作的时候它筛网上的物料厚度是呈现一个递减趋势的，因为在进料口端是物料容易堆积的地方，而随着物料向出口方向移动，经过振动筛的筛选，物料的厚度自然是逐渐的降低的。但是这种机构的物料厚度需要大于等于2-3倍的筛孔直径，能够将粒度与筛孔直径相差不多的物料进行振动分离，在整个工作进行的同时，因为厚度不同使得整体物料自动形成了分层，即颗粒小的物料向下走，颗粒大的向上移这一现象。这样的话颗粒小与筛孔的物料就会透过筛体向下输送颗粒大的物料就会顺着筛体向前移动，从而达到了分离不同粒度的物料的目的。由上面的原理我们很容易就能知道，筛面长短很关键，筛面越长效率就越高。这样的振动筛有一下的结构特点：（1）总的物料厚度一般不高于筛面上留下的物料厚度的3倍（2）整体结构装配简洁，维修方便（3）更换不同的筛网可以进行多种精度物料的筛分（4）安装调试过程简单。（5）筛网为易损件，需要经常维护及更换。（6）整体效率偏低同时占用很大的工作场地。（7）由于物料非理想化，在实际生产中会出现堵料现象。（8）进料口料层厚很难分层。（9）整体噪音很大，影响周围环境。2.2.2概率分拣分类法概率分拣从字面意思来看就是利用了筛分成功的概率学来进行筛分的一种机械。其中最常见的振动筛则是多层筛。多层筛的结构特点：（1） 筛体的倾斜角度大，使得物流能够快速的下滑同时整体物料层变薄。（2） 多层筛的筛孔直径一般偏大，解决了普通筛筛孔堵塞的问题。（3） 整体布局紧凑小巧，不需要占用很大的使用场地。（4） 由于筛孔较大影响了整体的筛分精度。（5） 由于多层筛选同时选用大筛孔，这就解决了临界颗粒难分筛的难题。2.2.3等厚度分拣法等厚度分拣法是通过在进料口为物料提供一个使物料有更大的运动加速度的装置，使物料迅速的铺平和通过筛面，来使物料实现快速通过及分层的设备。这样来实现快速分层，它有一下特点。（1） 由于加装了进料口的加速装置使得进料口的料层厚度与出料口的料层 厚度相近，这样的结构形式在细粒筛分上非常实用。（2）提高了整体的生产效率，降低了生产成本。（3）总体制作结构复杂，维修也不方便，正产成本增加。（4）机构笨重，占地面积大。2.2.4概率等厚分拣筛选法 顾名思义就是它将概率筛分和等厚筛分的优点结合在一起从而做出来的筛选机械。2.2.5选用哪种筛分方法由以上对各种筛分方法的介绍与了解我们可以知道概率筛分的精确度不高，等厚筛速度不好把握，并且结构复杂，两者都不太理想。普通的直线筛分方法虽然存在一定得问题：噪音大，占地面积大等，但是它的优点是其它机型无法比拟的：结构简单、维修方便、设计成熟、高筛分精度。2.3振动形式采用哪一种工作频率与固有频率的比是Z，数值为2-10。2.3.1非共振筛这种振动筛的振动形式使非共振形式的，也就是说这种振动筛没有共振加持，使得整个筛体的运动载荷较小，结构稳定、结构简单的特点。32.3.2共振筛共振筛的运用主要是在矿上比较多，因为它动力强劲所以大型的振动筛一般都选取共振。主要利用共振原理来进行工作。波兰的ZDR型振动筛虽然取得了比较好的成就，但是它的振动比较大，要求弹簧质量比较高，所以目前仍处于试验研究阶段。 该筛为近共振型振动机械，具有以下特点： （1）产量可以说是大的，同时效率也很高。 （2）弹簧刚度不变或与常数相近。 （3）需要较小的激振力，传动部件较为紧凑。 （4）振幅拥有良好的稳定性，工作稳定，振动良好。2.4筛体运行路径的设计2.4.1圆形运动路径圆形运动振动筛的工作原理是它本身具有两个激振器，这两个激振器为不平衡钟的，它们运作时会将运动与力加载在筛体上，使它的运动轨迹为圆形。当物料与物料分离时，通过调整角度来改变物料的运动速度。该材料的反向运动是用来提高筛子的效率。2.4.2直线运动轨迹直线振动筛它是由四个激振器组成，两个激振器通过激振主轴连接，两个激振系统的运动时同步且方向相反，这样的话就抵消了水平方向的振动，加强了竖直方向的振动幅度，从而提高了整体的效率以及生产能力。它的筛面可以一层也可以多层，而激振器一般多采用箱式的。它比圆周运动有以下优点：（1）振动筛坚固，运动性强，不易堵塞。（2）筛上物料的运动取决于筛的振动而不是滑动力。激振力由激振器产生。（3）由于筛箱运动的加速度较大，物料的分类特别适用。因此，根据设计需要和以上的比较，采用直线运动轨迹。2.5 确定振动形式目前，在工业筛机的应用中，按振子的形式可分为：弹性杆振动机、惯性振动电机振动、电磁振动电机等动机（如气动、液动和凸轮式等）。以下是一些比较常见的振动比较模式。2.5.1弹性连杆式弹性杆振动筛用于物料的筛选，以及冷却工作，其结构简单，制造容易，旋转机构工作力小，平衡机好。因此，广泛应用于水泥厂、铸造厂和冶金厂。作为筛分机械应用的弹性杆主要是一种谐振式，但由于驱动偏心轴连杆端很难调试，目前国外只采用，国内还没有推广。2.5.2确定激振方式通过对各种激振方式的比较，可以看出弹性连杆式和电磁式激振器不适用于大型筛。适用于中小型筛分机械及物料输送，只有惯性类型适合。由主轴、偏心块、轴承、轴承座组成是通常惯性式激振器的组成方法，分为单轴式、双轴式、多轴式三种，是按照激振器的轴数来分的。我选用了自同步电机驱动的双轴惯性式振动筛。2.6选择隔振系统大多数机床的振动，因为大振动频率高，偏心块质量的离心惯性力是巨大的，如果他们没有合适的隔离措施或平衡措施，可能会把很大的动载荷传给地基，使地基和建筑物产生有害振动，所以一定要对其采取一定的措施。我们通分析了一次隔振系统、二次隔振系统和多隔振系统。本发明结构简单，安装方便，隔振性能不好，移动荷载大。二次隔振，机构虽然较为繁琐，但隔振效果是较为优秀的，相比于一次隔振所产生的的动载荷减少了绝大部分，因为其机构较为繁琐，所以消耗用料和制作的工艺很复杂。三次隔振及多次隔振系统，因为其结构结构及其复杂，所以只有精密的仪器才能用到。因为本次设计的振动筛振幅小，动载荷小，所以一次隔振装置是最佳选择。2.7选择筛箱和筛面2.7.1筛箱板梁螺栓通过连接和组合形成筛箱，由左右侧板、横梁、入料挡板、出料挡板、后挡板、电机支架、筛板等组成，侧板的材料选择20g锅炉用钢板，因为他的强度比较高、有良好的可焊性。通过六角头螺栓、螺母连接筛箱和横梁并用弹簧垫圈来防止松动。通过这种较高强度的联接，把它变成刚性箱体结构。筛箱整体结构可拆卸，方便维护和运输。鉴于橡胶筛面的耐磨、降噪的特性，本次设计决定采用橡胶筛面。2.7.2筛面的固定方法我们常采用拉钩拉紧筛网、木楔条压紧与压板和螺钉紧固等方法将筛网固定到箱体上。（1）用拉钩拉紧筛子或筛板的末端是钩状的。如果网丝直径小于4.1毫米，可以用薄钢板和橡胶垫覆盖屏幕边缘。当导线大于4.1 mm但小于8mm时，可直接弯曲成钩状，然后用钩和螺钉将筛网固定在筛箱上。（2）固定木楔条把筛面压紧筛面用角钢轴承在筛箱两侧，筛压压条，斜小钢焊接在车身侧板（每隔一段时间），然后在小角度下嵌入楔楔力（它们必须有自锁），使筛面压力。（3）用压条和螺钉拧紧筛面当网丝直径大于9mm，厚度大于8mm，采用压条，将紧固件固定。首先，由于采用了筛板的厚度，孔径尺寸较大，所以使用压条和螺钉的方法来固定。3090型直线振动筛结构设计第3章 直线振动筛设计计算3.1确定工艺参数筛板尺寸：筛孔尺寸：物料特性：金属矿石，粒度小于筛孔一半的粒级含量30%，大于筛孔的粗粒级含量40%，密度2 t/m3(一般物料密度) 一般的干物料筛分效率：设定为80%生产率 （3-1）式中工作面面积，取2.7；单位面积生产率，取28；材料松散密度，取2；校正系数，分别取、。3.2 直线振动筛运动学参数的选择及计算本设计抛掷指数本设计是一种直线振动筛进行分类，所以倾角是本设计采用共同的振动方向角。物料粒度所处的级别为中等，选择振幅为。 振动次数的计算 （3-2）取则。3.3 动力学参数的选择计算3.3.1 动力学参数的初算 （3-3） （3-4） （3-5）取 （3-6） （3-7） （3-8） （3-9） （3-10） （3-11）每个电机都有一个激励力，其值为 （3-12）每个电动机上偏心块质量矩为 （3-13） （3-14） （3-15） （3-16）挑选两台符合要求的电机。3.3.2 验算动力学参数在建模工作后，筛箱的质量为公斤，与振动电机，而质量是1006.51公斤。取则 （3-17） （3-18） （3-19）取 （3-20） （3-21） （3-22） （3-23） （3-24）激振力幅值 （3-25）每个电机都有一个激励力，其值为 （3-26）每个电动机上偏心块质量矩为 （3-27） （3-28） （3-29） （3-30）挑选两台符合要求的电机。3.3.3 选择振动电机根据计算出的动态参数，选择型号是VB-15116-W对振动电机型号的，功率，激振力最大值为，额定电流。3.4 弹簧参数计算； （3-31） （3-32） （3-33）式中 （3-34）取16mm， （3-35）， （3-36）或取，取极限载荷验算 （3-37）工作圈数 （3-28）取4G，圈数之和n1=n+(1.53.5) （3-39） 取7节距t （3-40）取35弹簧自由高度H （3-41）稳定指数 （3-42）固定弹簧的时候，；在安装的时候把导杆和导套安装上时，此时根据计算，本设计采用弹簧的弹簧固定，无需增加导杆或导轨。图3.1 弹簧三维图图3.2 弹簧工作图图3.2 弹簧工作图第四章 振动筛三维模型的建立4.1 Solidworks软件概述4.1.1 Solidworks软件简介 Solidworks是一款三维建模软件，主要用于机械产品加工行业，它可以实现三维建模，这样可以有效减少设计中出现的问题，并对设计出的结构进行有限元分析，分析完成后进行结构优化，以保证设计阶段的最合理性、充分性。4.1.2 Solidworks软件的特点目前市场上出现了许多三维建模软件，如Proe、Catia等，主要用于产品开发和图纸绘制方面，很好地提高了设计师的工做效率，有效的避免了因设计尺寸不合理出现的问题。然而，在产品整个开发这才是用户选择设计工具时所考虑的的关键所在。Solidworks软件的发展正是充分的考虑到了整体设计环境的协同性。 4.2 直线振动筛零件三维模型的建立本设计采用先创建零件图最后组装成整机。4.2.1 侧板侧板是振动筛最主要的零件之一，控制着很多零件的形状和位置，因此优先制作侧板。主体为钣金拉伸，拉伸好以后在绘制上面的孔。图4.1 侧板图4.2.2 横梁横梁采用草图回转的方式取得。图4.3 横梁4.2.3 箱体支撑箱体支撑是连接箱体和弹簧座的重要零件，建模方法与横梁类似，但是需要拉伸一个肋板并进行圆形阵列生成四个。图4.4 箱体支撑4.2.4 电机支架电机支架是十分重要的零件，振动电机安装在其上，振动电机产生的激振力通过电机支架传给筛箱，因此受到的变载荷较大。我设计的电机支架整体采用焊接结构，为了增加强度，我在上面添加了多个纵横肋板。图4.5 电机支架4.2.5 加强板加强板的做用是加强侧板，防止侧板变形，使其能很好的支撑。图4.6 弹簧座4.2.6 出料挡板出料挡板起着防止筛面上下物料混合的作用，另外还对筛板有一定的支撑作用。图4.7 出料挡板4.2.7 后挡板后挡板在增加筛箱整体强度，刚度的同时还可以增加堆料层厚度，提升振动筛的生产率。图4.8 后挡板4.2.8 筛体装配筛体装配是振动筛的主体部分，它主要有筛面、支撑梁、侧板、支撑板、筛网、支撑做、进料挡板、出料挡板等组成。图4.9 底座4.2.9 标准件在查询了标准件相应的参数后，进行建模。图4.10 标准件4.3激振器装配图4.3.1激振头装配 激振头内有偏心块，来实现振动筛的振动。4.3.2激振器装配图 它由两个激振头、中间轴、中间保护罩构成，各部件间用螺栓紧固到一起。4.4直线振动筛三维模型的总装图在完成所有零件的建模后，进入装配环境，通过约束将零件安放到正确的位置，在装配过程中，由于螺栓螺母数量过多，为了防止计算机资源的不必要浪费，将螺纹特征省略，以提高运行速度。图4.11 整机侧视图图4.12 整机俯视图4.5三维模型向二维工程图的转换由于所设计产品的特点，以及我国装备制造业发展水平的限制，生产中仍需要二维工程图作为生产的指导。此时就涉及到三维模型转成二维工程图的问题。目前几乎所有三维设计软件都支持模型投影生成工程图的功能，但是由于使用习惯上的问题，国外三维软件的工程图功能对GB标准支持不到位，国内用户在作图过程中多有不便，因此本设计将NX的三维模型转换成二维工程图之后，再导入CAXA电子图版进行编辑。但是NX的工程图转换到其他格式后，图形的精度有较大的损失，为了避免这种情况的出现，我通过查询资料和实践找到了比较合适的方法：（1）在Solidworks软件内新建工程图，导入所需要的试图，然后在菜单选择文件、导出、工程图。如图选好参数后即可生成工程图文件。（2）删除已经生成的视图，导入刚才生成的工程图文件，即可产生新的视图。（3）再次从菜单选择文件、文件另存为Dwg格式，选好相应的目录就可以生成文件了。这样生成的Dwg文件精度较高，基本没有转换损失，而且用二维CAD和CAXA电子图版都可以直接对其编辑操作。图4.15 导出为CAD格式第五章 经济环保性分析目前全球都在号召环保，我国也必须适应时代潮流，推行绿色生产，在降低成本的前提下，实现资源利用最大化，从产品设计出发，以绿色环保为基础，对废品进行回收利用，减小能源消耗。 从10年开始，出现全球性的雾霾天气，尤其前年与去年最严重，人们在发资源紧缺严重，人们过渡使用原生态资源。那将是中华民族的灾难。因此，任何产品都需要环保和经济。环保项目首先采用可回收的材料和资源，在各系统及部件设计中所选用的材料主；用后的零件应是能循环使用可以回收的，原材料应该选择环保无害无污染的。产品在设计研发时, 一定要全面考虑，多出方案，以节省能源为目的减少产品在试生产时产生肥料，利用计算机软件提前完成建模，对结构进行优化，避免因设计不合理，造成材料浪费。减少制造过程中能量消耗可采取如下措施： 对图纸进行多次审核，制定完整的工艺路线，加工方法，选择合适可行的设备进行机加工。采用自动化技术，自动化技术性能的发展方向社会的进步，人们已经能很好地运用机械化与智能化，将机械自动化与系统智能化很好地结合在一起，运用单片机PLC控制程序系统，CPU主导控制中心，芯片核心技术等来达到某些复杂工位的精准定位，精准操作，方向发展，完全运动程序自动化控制其输入输出，智能系统发出命令后由机械方面的设备来完成，可以是智能机器人、机械手等也可以是气缸油缸等执行操作元件，复杂加工是目前技术的难点也是将来需要攻克的地方，它一般都是通过最大程度的提高生产效率与生产质量。流程多样化意味着在生产一个产品时，不仅有一个选择，而且多个选择并从中挑选最好的。第六章 总结本论文研究的是直线振动筛，介绍了振动筛的结构与工作原理，计算了工艺参数、运动学参数和动力学参数。采用现代机械设计方法以自下而上的方式建立了直线振动筛的三维物理模型，通过变换生成二维工程图。本文基本已经实现了预期规划任务。但因为时间和知识的限制，本文还存在很多不足之处。本文的进一步工作是： （1）改进不合理的设计细节，如挡板筛板后缘距离过远，底座没有角度调节功能，拆卸筛板安装不方便。（2）适当的强化和削弱侧板、电机支架、筛体支座等部件，并进行有限元分析。 （3）经过适当的改进，验证了试验机试验设计的合理性。参考文献1 吴佳常机械制造工艺学M北京：中国标准出版社，19922 列文逊，戚格利内破碎筛分机器与设备M，北京：中国工业出版社，19593 任军学，田卫军UG机械设计经典实例详解M，北京：电子工业出版社，20044 胡小康UG NX6 运动仿真培训教程M，北京：清华大学出版社，20095 关振宇Siemens NX 6 机械设计基础教程M，北京：人民邮电出版社，20096 赵环帅，王振年国内外高频振动筛的现状与发展趋势J，金属矿山2009，11：105-107，1617 赵茂俞自同步直线振动筛CAD设计与仿真D，安徽：安徽理工大学，20058 王革新等双振动电机同步振动筛设计研究J，甘肃冶金2006，4：34-369 张建勋等ZKB2448直线振动筛的设计J，煤矿机械2000，9：7-910 Jacques SteynFatigue failure of deck support beams on a vibrating screen J，ht. J. Pres. Vex & Piping1995，61：315-32711 方瑞影响振动筛性能的因素与提高措施J，上海造纸2009，2：27-3012 马仁学，胡新业，杨兴亚振动筛设计及制作A第十七届全国井矿盐学术研讨会论文集C云南丽江：制盐工程，200541-4413 LIU Chu-sheng，ZHANG Shi-min，ZHOU Hai-pei，LI Jun，XIA Yun-fei，PENG Li-ping，WANG Hong. Dynamic analysis and simulation of four-axis forced synchronizing banana vibrating screen of variable linear trajectory . Central South University Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg， 2012.14 LI Wen-ying，MI Zhao-yang ，WU Wang-guo ，XIONG Shi-bo . Application of experimental modal analysis technique to structural design of linear vibrating screen. JOURNAL OF COAL SCIENCE & ENGINEEING ，2004.15 SONG Bao-cheng, LIU Chu-sheng, PENG Li-ping, LI Jun. Dynamic analysis of new type elastic screen surface with multi degree of freedom and experimental validation.J. Cent. South Univ.，2015.16 PENG Li-ping, LIU Chu-sheng, LI Jun, WANG Hong. Static-deformation based fault diagnosis for damping spring of large vibrating screen.J. Cent. South Univ，2014.17 LI Jun, LIU Chu-sheng, PENG Li-ping， WANG Hong. Free vibration of vibrating device coupling two pendulums using multiple time scales method. Central South University Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg，2013.结束语本次设计实验的从实验研究，到论文的编排，每一章、每一节都倾注了老师的心血和汗水。半年来老师在学术上严格指导，在思想上帮助和教诲，令人难忘，导师以忘我的工作热情，严谨的治学态度，给我启发和促进。感谢培养了我这么多年的祖国，感谢将我抚养长大的母亲，感谢在这次毕业设计中给予我帮助的各位同学，在学习期间，承蒙大连大学各位老师的教诲，使我取得了今天的成绩，在此向他们表示深深的感谢。四年来的时光是短暂的，借此机会对大力支持自己工作和学习的亲朋好友表示诚挚的谢意！这次设计我亲身体验了机械设计的整个过程让我认识到学习的道路不是结束而是一个新的开始，由于本人水平有限，文中错误在所难免，恳请各位老师和同学不吝指正，谢谢！附录A virtual experiment showing single particle motion on a linearly vibrating screen-deckZHAO Lala , LIU Chusheng, YAN JunxiaSchool of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221008, China1 IntroductionVibration screening is a complicated process used in the mineral processing area that is affected by the vibration and other technical parameters of the screen and by the processed materials properties. The motion of the material on the screen deck has a direct relation to the quality of the screening process. Factors such as the penetration probability of the particles and the productivity of the apparatus are important. So investigating the theory of motion and the properties of the screened materials is of great significance for choosing reasonable kinematic parameters that ensure an effective screening process.The sieving experiment forms the foundation of screening theory. The traditional experimental methods have the disadvantages of being complex to operate, being easily influenced by outside conditions and being difficult to carry out accurately in small scale. Virtual experimental technology, on the other hand, has the advantages of low cost, of having no limits in the field related to the available time and number of tests and of affording the simulation of complex processes. Virtual techniques have been widely applied