振动式筛沙子机设计【含CAD图纸、说明书】
毕 业 设 计(说明书) 题 目 振动式筛沙机设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名学 号指导教师论文字数完成日期 原 创 性 声 明本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文,是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名: 日 期: 关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料(包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等),知识产权归属湖州师范学院。本人完全了解湖州师范学院有关保存、使用毕业论文的规定,同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权湖州师范学院可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果,一定征得指导教师同意,且第一署名单位为湖州师范学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为湖州师范学院。论文作者签名: 日 期: 2013.1.7 指导老师签名: 日 期: 2013.1.1 振动式筛沙机设计摘要:本设计主要是根据振动式筛沙机的工作特点,对现有的筛沙机的工作原理、工作方式及设备的整体结构进行进一步的研究和设计。首先通过查阅相关的文献资料,了解筛沙机筛沙系统的工作原理与工作方式,对筛沙机做了简单的介绍。接着提出能实现筛沙效果的若干可行方案,通过比较选择最佳的研究方案。然后根据其工作流程,工作方式,工作原理,工作要求,通过设计合适的零部件结构,或者选用已有零部件、机构,组成一个更加稳定高效并且可靠的筛沙机系统,并对筛沙过程中关键的组成部分进行设计、计算和校核。根据振动式筛沙机的工作实现方式,分别对筛沙机整体的结构设计,物料的上下料方式,筛网,振动发生系统中的偏心轴、弹簧等的设计选择进行详细的描述。关键词:筛沙;振动发生;上下料;偏心轴;弹簧The Design Of Vibratory Sand Sieving Machine Abstract: This design is mostly to carry further research and design according to the characteristics of the Vibratory Sand Sieving Machine . Mainly on the existing sand sieving machine working principles, working methods and equipment of the whole structure by further research and design. Firstly, through access to relevant literature, to study for the sand sieving machine sand sieving system working principle and the way of working, then made a main introduction for the sand sieving machine.working way, on the sand sieving machine made a brief introduction. Then can realize the sand sieving effect some workable solutions, through the comparison of the choice the best research programme. Then according to its work flow, working mode, working principle, working requirement, by designing a suitable structure of the parts, or use existing components, mechanism, consisting of a more stable performance and reliable sand sieving machine system, and the sand screen during a critical component of the design, calculation and checking. According to the vibration type sand screening machine working ways, respectively, on the sand sieving machine overall structure design, material on the materials, vibration generator system of the eccentric shaft, such as the spring design are described in detail.Key words:Sand sieving; Vibration generator; Loading and unloading; Eccentric shaft; SpringIX目 录第1章 绪论11.1振动筛分机械研究背景11.1.1振动筛的发展概况11.1.2我国振动筛的发展概况21.1.3筛沙机械的研究现状31.2 振动式筛沙机概况31.3振动筛分机械的分类41.4振动筛分机械的发展趋势4第2章 振动式筛沙机的工作原理及结构组成62.1振动式筛沙机的工作原理62.2振动式筛沙机基本结构72.2.1筛箱72.2.2激振器82.2.3支承装置和隔振装置92.2.4 传动装置9第3章 振动筛参数计算103.1运动学参数的确定103.2振动筛工艺参数的确定113.3动力学参数123.4电动机的选择123.4.1电动机功率计算123.4.2 选择电机13第4章 主要零件的设计与计算144.1 轴承的选择与计算144.1.1 轴承的选择144.1.2轴承的寿命计算144.2皮带的设计154.2.1选取皮带的型号154.2.2传动比154.2.3带轮的基准直径154.2.4带速164.2.5确定中心距和带的基准长度164.3轴的设计174.3.1轴的设计特点174.3.2轴的常用材料174.3.3 初步估计轴的最小直径184.3.4 轴的强度验算184.4 弹簧的设计选择22第5章 振动式筛沙机的安装维护及润滑245.1振动式筛沙机的安装及调试245.1.1安装前的准备245.1.2 安装245.1.3 试运转245.2操作要点245.3 维护与检修255.3.1 维护255.3.2常见故障处理255.4振动筛的轴承润滑的改进265.4.1措施265.4.2效果26第6章 设备的环保性和经济评价276.1 设备的环保性276.2设备的经济评价276.2.1投资回收期276.2.2设备合理的更新期27第7章 结论28参考文献29致谢30附录 图纸列表31第1章 绪论随着科学技术的进步和工业生产的快速发展,筛分设备的创新主要是以振动筛分理论为主线发展的, 而其他类型的设备, 如摇动筛、圆筒筛、摆动筛等,都将逐步退出历史的大舞台。振动筛由于其结构简单、筛分效率高,成为最主要的筛分设备,并被广泛应用于煤炭行业的煤炭分级、分离 (脱介、脱水);食品与冶金行业的物料分级;公(铁) 路建设路面(基) 的石料分级; 火电部门燃煤的分级;建材行业原料及产品的分级等1。国外从16 世纪就开始对筛分机械进行研究与生产,在18 世纪的欧洲工业革命时期,筛分机械得到快速的发展,到本世纪,筛分机械已经发展到一个比较高的水平。较大型的筛分设备生产公司,主要有STK 公司,其生产的筛分设备系列品种较全,技术水平较高;德国的申克公司可提供近300种筛分设备;KHD公司生产的筛分设备有200余种,且其通用化程度较高,海因勒曼公司和KUP 公司成功都研制了双倾角类型的筛分设备。美国RNO公司研制的DF11 型双频率筛,采用了数个不同速度的激振器。DRK公司研制出了仅一台高速电机驱动的三路分配器给料设备。日本东海公司和RXR 等一些公司合作研制了垂直料流筛,将旋转运动同旋回运动结合起来,大大提高了物料一次筛分的效率。英国为了从湿煤原料中筛出细粒末煤,研制出了旋流式概率筛。但是由于国内工业起步比国外晚,基础相对比较薄弱,理论研究和技术水平不足,与国外先进的振动筛分技术还存在一定的距离。国内振动筛分设备行业从建国初期开始发展,先后基本经历了模仿、自行研制和引进提高3个阶段。目前,全国大小筛分机械制造企业已达300余家,能够生产制造50余个系列近千种规格产品,正逐渐拉近与国外企业的差距,甚至在部分产品的研究生产上已经超越国外企业,达到国际先进水平2。在经济的快速发展的同时,建筑行业也开始迅猛发展,对建筑的基础材料沙的需求量也日益增大。设计制造出一台效率高,性能稳定的筛沙机显得尤为迫切。如何提高振动筛分机械的筛分效率和处理能力,是设备生产厂家和设备使用者共同关心的问题,在振动筛上正确使用布料板;合理控制待筛分物料的流动速度;在物料筛分的不同阶段,使用不同的筛面倾角;改变振动筛的运动轨迹;正确使用这些方法、措施,可减小振动筛的整体重量,同时振动筛的物料处理能力和筛分精度也会有大幅提高3。本次设计根据现有筛沙机的工作原理和结构,依托振动筛分技术,采用类似于振动筛的结构,在成熟的惯性振动筛分技术的基础上按照筛沙机的工作性能要求进行设计。1.1振动筛分机械研究背景1.1.1振动筛的发展概况筛分设备在国外的发展大概已有300多年的历史,在此之前,物料的筛分主要依靠人力进行筛分,动力筛分最早出现的也是摇动筛。大约100年前出现了惯性筛,最早的惯性筛是由柴油机提供动力,带动筛箱的运动,主要用于物料的分级作业。相对性能比较稳定的惯性振动筛出现在19世纪初,主要是用于分级的圆振动筛(单轴振动筛),随着选煤、选矿业的飞速发展用来脱水的直线振动筛(双轴振动筛)开始逐渐发展起来。单轴振动筛的发展大致经历了由简单惯性式振动筛分向自定中心式振动筛分发展的过程。直线振动筛主要经历了从箱体式振动器到双电机拖动的筒式振动器的改进,到目前是箱体式振动器与侧邦式块偏心单元体振动器(自同步技术)的并存时代。目前的振动筛轴承广泛使用了振动设备的专用轴承,筛框的主要联接件采用了铆钉和高强螺栓,筛面采用了不锈钢筛面、塑料筛面等。筛框结构的发展逐渐趋向于合理化,筛框受力分析上渐渐由静态的动力设计向基于模态分析的现代动态设计的阶段发展。在振动筛分设备的加工制造方面,主要焊接结构件基本上采用了去应力和喷丸处理,对筛框的粗糙度控制、形状误差、主要零部件的形位公差等方面的要求也越来越严格,生产加工更加规范化。虽然筛分机械设备的结构形式在发展过程中出现了许多种新型的结构及筛分的技术,但通过实践证明,许多看似理想的结构形式并不能够适应现实的生产。因而,国内外一些筛分设备生产厂家所生产的振动筛的结构型式逐渐趋于类似,机型慢慢趋向于稳定,人们已不再追求新、奇、特的结构型式,而把追求筛分设备的可靠性放在首位,因此筛分设备寿命得到较大幅度的提高,正常使用寿命普遍达到5年以上,甚至接近10年,或者更久。振动筛分设备的噪声指标是影响工人身体健康的一个主要指标。过去的箱体式振动器由于采用齿轮传动,噪声通常达到90多分贝,后来逐渐被自同步技术取代,噪声由原来的90多分贝下降到85分贝左右。但是自同步技术也存在诸多不足点,如工作频率不能有效调整,抛射角不稳定等,所以使得箱体式振动器的振动筛不仅没有被淘汰,通过不断改进结构形式,提高齿轮的加工精度,改善齿面啮合等方法,还得到新的发展,噪声也得到了明显的降低。1.1.2我国振动筛的发展概况国内振动筛的发展经历了五个阶段:1设备引进阶段:20世纪50年代左右,国内振动筛主要依靠引进苏联、波兰等国的设备,面积一般在10平方米以下,如BHN、TYN-IIL、SXG-1(WK型)等。2初步研发阶段:从20世纪60年代,我国技术人员在引进国外振动筛的基础上,研究开发了类似50年代进口的产品,如SSZ圆振动筛、SZZ、直线振动筛(单、双轴振动筛)系列。3研究设计阶段:20世纪70年代开始,我国技术人员对选煤厂仍在使用的进口设备进行了系统的调查研究,细致分析,并独立研制出了单轴,双轴系列振动筛,如DD、ZD、DS、ZS系列圆、直线振动筛(单、双轴振动筛),并在选煤厂广泛使用,最大规格12。4新产品开发与引进技术阶段:20世纪80年代开始,我国振动筛分技术发展进入了一个全新的时期,相继开发的新型振动筛有旋转概率筛、概率筛和ZD型等厚筛等新品种。同时,国内也引进了美国RS公司生产的圆振动与直线振动筛系列产品,最大面积达到14.4,基本满足了中小型选煤企业的生产需要,并在国内广泛应用。 5.大型振动筛开发研制阶段:20世纪90年代起,随着大型选煤厂生产规模的快速增长,原有中小规格的振动筛已无法满足生产的需要,虽然有企业开始引进日本的大型筛技术,但时并没有成功推向市场。同时许多研究院和制造企业也相继开发宽度超过3米的大型振动筛,但事故率比较高,无法被用户认可。这说明大型筛的研制还是存在较大的难度。我国的振动筛技术从无到有,从小到大。虽然目前品种型号繁多,绝大部分中小型产品基本能满足了不同用户要求,大型产品技术也日渐趋于成熟,但是跟在某些领域跟国外还存在一定差距,在振动筛分机械的研发、制造、加工方面还需更进一步提高。相信在不远的将来,大型振动筛大量进口的局面将结束。目前,振动筛分机械在我国煤炭行业、食品行业已经有了比较广泛的应用。与此同时,随着我国的建筑用混凝土的供应厂商的不断涌现和迅速壮大,以及混凝土制品生产企业的快速成长,建筑用沙的筛分问题,日渐突显。巨大的混凝土需求,就迫使我们去寻找一种高效、稳定的筛沙方式。观察了解现有的大小型筛沙机械,不难发现其效率、筛分质量都比较难满足现在的需求。综合分析现有的筛沙机械,结合现在成熟的振动筛分技术,参考大型煤炭振动筛的设计思路,确定设计方案。1.1.3筛沙机械的研究现状筛分是利用多孔工作面将颗粒大小不同的混合物料进行分级的作业。广泛应用于矿物筛分、煤炭分级、建筑材料的筛分等众多方面。振动式筛沙机就是其诸多应用中的一小部分。振动筛是通过筛体振动,配合合适的筛网,使物料透过筛孔,达到筛分、分级、除杂、过滤等目的4。决定一台振动式筛沙机性能的核心部件莫过于筛网和激振器了。两者的共同作用决定了筛分过程中可承受的负载,筛分效率,筛分的质量以及设备的寿命等方面。目前对于惯性激振器的研究, 主要集中在安装方式和结构型式方面, 轴偏心式激振器安装调整非常方便, 也可以不使用刚度强度较大的横梁, 但是其造价较高, 且偏心矩不可调整。 目前小型筛沙机械多采用箱式激振器, 采用相对位置可调可拆卸的扇形偏心块, 以实现激振力大小的调整, 从而达到振幅可调的目的, 但需要增加强度较大的横梁57。沙子在建筑行业中尤为常见,是建筑行业中用量最大,也是最基本的材料。建筑用沙物理性能求较严格,需进行筛分保证砂子粒度均匀和除去混在沙砾中的各种贝壳石砾等杂物。现有的建筑用的筛沙机主要有:滚筒式和摆动式筛沙机。滚筒式筛沙机存在投沙不便利且存在一定的安全问题,受风力因素影响大,筛分效率低等不足。现有的摆动式筛沙机多采用偏心轮机构,依靠偏心轮的转动使筛箱产生摆动,虽然结构比较简单成本也比较低,但是噪声较大,设备损耗大,故障频繁,筛分能力比较低。1.2 振动式筛沙机概况筛沙机,是一种适用于水库、河道、建筑工地、混凝土制品企业的沙石分级的设备。振动式筛沙机仿照人工利用斜置筛面筛沙的工作原理,筛面斜置与水平面大约成20角,采用振动发生装置使筛箱产生一定振幅和较高频率的振动,提高筛分效率。其主要由筛体、带支撑装置的底座和隔振部件、振动发生装置(激振器)等部分组成。筛沙机的激振器工作后开始带动筛箱振动,这时将需要筛分的建筑用沙投至筛箱中,在筛箱的振动下,沙石分离,由于筛面是斜置的,被分离出来的石砾等杂质自动滚落,不会残留在筛面上,影响后续的筛沙工作。 图1-1 振动式筛沙机器结构示意图 1.3振动筛分机械的分类1按振动筛振动的频率是否接近或远离共振频率分为惯性振动筛和共振筛。有一段时间共振筛备受追捧,受到不少国家的普遍重视,发展也很快;但在随之生产实践的进行,共振筛的不足也逐渐显露出来,如其调整比较困难、结构非常复杂、故障较多等缺点。惯性振动筛由于其激振器结构简单,性能稳定,维修方便,因而得到了非常广泛的使用。惯性振动筛是依靠固定在其筛箱中部的带偏心块或者偏心轴的惯性振动器驱动而使筛箱产生振动。惯性振动筛按振动器的形式可分为单轴振动筛和双轴振动筛。2按振动筛筛面工作时运动轨迹的不同,可以分为圆运动振动筛(简称圆振动筛)和直线运动振动筛(简称直线振动筛)两大类。圆振动筛由于振动器安装的位置偏差,实际筛箱运动轨迹一般多为椭圆。即使直线振动筛,由于制造与安装的偏差,通常筛箱的运动轨迹也不完全是直线,只是接近直线振动。圆振动筛由于其激振器是单一的一根轴,所以又叫单轴振动筛,直线振动筛的激振器由两根轴组成,所以也称双轴振动筛。3当然振动筛还有其它许多分类方法,例如,按支承装置安装位置不同,可分为座式振动筛和吊式振动筛;按工作频率的高低,可分为低频振动筛和高频振动筛;按筛箱与水平面是否成一定角度安装,可分为水平筛和倾斜筛等等。1.4振动筛分机械的发展趋势工业的发展对振动筛的种类和质量的要求愈来愈高,从而将振动筛的发展提高到了一个新的阶段。综合国内外筛分机的状况,筛分机向以下几个方向发展:1大型化现代工业的发展促使企业规模增大,要求对生产能力大大提高。原来用于冶金、煤炭、矿山、建材、交通等行业的筛分机械,势必进行技术进步和产业升级改造2。2高可靠性在进行设计的同时,我们可以看在相同规格国内外的产品比较上。我国产品的使用寿命不高,大部分产品通常只有2年左右的寿命,而国外的产品可以达到3至5年。关键零部件制约设备整体的可靠性2。3采用新的振动新式振动筛振动机理将突破传统的振动筛振动形,而采取新的振动形式。从根本上解决振动筛目前所难以解决的一些主要问题。从所采用的振动理论方面看,会突破传统的确定性线性振动理论,而采用更符合实际情况的平稳线性随机振动理论及非线性随机振动理论8。第2章 振动式筛沙机的工作原理及结构组成2.1振动式筛沙机的工作原理振动式筛沙机采用类似于圆振动筛的结构。一般把具有圆形运动轨迹的惯性振动筛称为圆振动筛,简称圆振筛。由于这种惯性振动筛只有单一的一根轴故又称为单轴振动筛,其支承方式有悬挂支承与座式支承两种。悬挂支承,即筛面固定于筛箱上 ,筛箱经由由弹簧悬挂在上层结构,传动轴的轴承与筛箱固结, 传动轴由带轮带动而高速旋转。由于传动轴是偏心轴,高速转动时产生较大的离心惯性力,并同时使筛箱产生近似圆形轨迹的振动。现在总体布置设计如下两类三种方案9:方案一:吊式振动筛,将振动筛用钢丝绳与上方固定机构进行固定,并通过弹簧与筛箱的联接,利用激振器产生的振动使振动筛完成筛分。其方案图如下图所示。1-吊挂用钢丝绳 2-传动轴 3-筛网进料处 4-弹簧 5-平衡伦 6-筛网图2-1 吊式振动筛简图 1方案二:吊式振动筛,将振动筛将钢丝绳与上层安装固定机构进行固定,缓冲弹簧与上层固定机构联接在一起,利用激振器的振动使振动筛完成筛选。其方案图如下图所示。1-吊挂用钢丝绳 2-偏心块 3-筛网 4-内置弹簧的钢板盒5-平衡轮 6-筛网 7-传动轴 8-改造后的钢板盒图2-2 吊式振动筛简图 2方案三:座式振动筛,利用设备底座支撑筛箱,并将设备底座用地脚螺钉固定在地基中,其方案图如下。1- 筛箱 2-支撑弹簧 3-前支架 4-电机固定支架5-后支架图2-3 座式振动筛简图 3方案一和二,利用钢丝绳将振动筛与上层固定机构进行固定并悬挂在空中,其螺旋弹簧放在筛箱两侧板外侧的钢板盒内,其中方案一是将弹簧放置于同筛箱固结的钢板盒中,然后与上方的固结机进行固定,而方案二是将弹簧放置于同上方固结机构相固定的钢板盒中,然后通过钢丝绳与筛箱联接。比较方案一和方案二,改变弹簧的安装位置可以使钢丝绳的使用寿命得到一定程度的提高,但是还是没有在根本上问题。前两个方案主要存在的问题有:筛箱由4根钢丝绳固定在上层固定结构的顶板上,钢丝绳下端与筛箱两侧钢板盒联接在一起。首先,这两种方案安装、维修不是十分便利,且其应用范围并不广泛;此外,振动筛在工作过程中,由于筛箱是悬挂于空中,钢丝绳需要承受非常大的力,并且筛箱的振动不稳定,钢丝绳受多个方向的剪力与拉力,与钢板盒接触处的也存在较大的摩擦,容易发生剪断或者磨断的情况,所以钢丝绳的寿命不长,需要经常更换,并且存在较大的安全隐患。采用方案三的底座支撑的方式能够克服方案一、二中的存在的问题,将底座用落地式地脚螺钉与地面固定,其简单实用,适用的场合较广,且耐用。综上所分析比较,选用方案三的座式支撑方案振动式筛沙机和一般圆振动筛具有比较高的相似性,筛箱的结构一般采用铆钉、高强度螺栓连接。振动发生装置为轴偏心式激振器,用稀油润滑,采用调心滚子轴承。由电动机通过带轮,由V带把动能传递激振器,然后带动偏心轴高速旋转运动,使筛箱产生高频振动。2.2振动式筛沙机基本结构本次设计的振动式筛沙机是由筛箱、激振器、隔振装置、传动装置、底座等部分组成。2.2.1筛箱筛箱主要由筛面、筛框及其压紧装置组成。1筛面:为了适应大量物料的下料跟筛分,振动筛的筛面需要有一定的承载能力,较强的耐磨和耐冲击性能。为减少噪声,提高耐磨性设计中采用成型橡胶条对筛面进行加固,用螺栓将橡胶条固定在筛面框架上。上层筛面采用带框架的不锈钢硬质筛面,下层筛面采用编织筛网。其紧固方式是沿筛箱两侧板处采用压木、木契压紧。中间各块筛板之间则用螺栓经压板压紧。筛面张紧装置下图2-4所示。 图2-4筛面张紧装置冲孔筛板和条缝筛面可选用木楔将其固定在在筛框上,在筛箱两侧上壁对称的焊接两段长三角钢并与长三角钢各面倾斜,筛面支撑在两角钢之间。用木楔和木条压紧。木楔遇水后可将筛面压的更紧。筛面的中间用方头螺钉压紧。此法简单可靠更换方便。2筛框:筛框由侧板、横梁等部分组成。侧板采用厚度为616mm的A5或20号钢板制成。横梁常用圆形钢管、槽钢、方形钢管或工字钢制造。筛框必须要由足够的刚性。筛框各部件的联接方式有铆接、焊接和高强度螺栓联接三种。常见圆振动筛筛框结构图,见图2-4。1-横撑 2-承料板 3-内侧加强板 4-外侧加强板5-侧板 6-支撑架 7-抗磨板 8-横梁 9-螺栓夹座 10-排料嘴图2-5筛框示意图2.2.2激振器常用激振器有弹性连杆激振器,这类激振器由偏心转轴和弹性连杆组成。惯性激振器,利用偏心质量旋转时产生的离心惯性力作为激振力,它具有激振力大、结构简单、易于调节激振力等优点。电磁激振器,利用电磁感应原理产生周期变化的电磁力作为激振力,激振频率域电磁线圈供电频率有关且易于调节。液压激振器,其输出功率大、控制容易,振动参数调节范围广,效率高,寿命长等优点10。综合考虑振动效率及设备的强度,这里振动式筛沙机采用惯性激振器类别中的轴偏心式激振振器。2.2.3支承装置和隔振装置支承装置主要是支承筛箱的弹性元件,有吊式和座式两种。振动筛的隔振装置常用的有螺旋弹簧、板弹簧和橡胶弹簧。2.2.4 传动装置振动筛通常采用带传动装置,它具有机构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点11。第3章 振动筛参数计算3.1运动学参数的确定由文献9和文献12选取和计算振动筛运动学参数:振动机械的工作平面通常完成以下各种振动:简谐直线振动、非简谐直线振动、圆周振动和椭圆振动等。依赖上述各种振动,使物料沿工作面移动。当振动机械采用不同的运动学参数(振幅、频率、振动角和倾角)时,便可使物料在工作面上出现下列不同形式的运动:相对运动、正向滑动、反向滑动和抛掷运动。1振动强度K 振动强度K的选择。主要受材料强度及其构件刚度等的限制,目前的机械水平K值一般在38的范围内,振动筛则多取36。本次设计选择K=4。2抛掷指数在一般的情况下 ,根据筛子的用途选取,圆振动筛一般取=35,直线振动筛宜取=2.54;。难筛物料取大值,易筛物料取小值。筛孔小时取大值,筛孔大是取小值。本次设计振动式筛沙机,选取。3筛面倾角对于单轴振动筛的倾角为: 作预先分级用 作最终分级用 对于圆振动筛一般取,振幅大时取小值,振幅小时取大值。本次设计采用的圆振动筛取。4筛箱的振幅筛箱振幅;是设计筛子的重要参数,其值必须适宜,以保证物料充分分层,减少堵塞,以利透筛。通常取=36mm,其中筛孔大者取大值,筛孔小者取小值。本次设计选取=5mm。5筛箱每分钟振动次数: rmp (3-1) 式中: 抛掷强度,; 筛面倾角,; A振幅,A=5 mm。代入式(3-1)得: n=845 rmp6振动强度校核:实际振动强度按照下式计算: (3-2) (3-3) 将A=5mm,n=845rpm代入式(3-3)得, 所以符合振动强度要求。筛子的实际强度:;即筛子的频率和振幅分别为:A=5 mm;n=845rmp;=4。3.2振动筛工艺参数的确定由文献9选取设计振动筛工艺参数:1振动筛的工艺参数包括筛面的长度和宽度、筛分效率。冶金及建筑材料的筛分: t/h (3-4)式中:Q处理量,Q=400 t/h F筛面的工作面积 q单位时间处理量,q=17 材料的松散密度,沙子堆积密度为1.31.6(与含水率有关)此处干沙按=1.4计算;为修正系数,由文献9表5和表6可知,;;。代入式(3-4)可得出F=7.5,选取筛面长度L=4.8 m,所以B=F/L=7.5/4.8=1.56 m2筛分效率在筛分作业中,筛分效率是衡量筛分过程的质量指标。筛什效率是指筛下产物重量与原料中筛下级别(筛下级别是指原料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料)重量的比值。筛分效率一般以百分数表示。筛分效率可按下式计算: (3-5)式中 原料中筛下产物含量的百分数; 筛上产物中筛下级别含量的百分数;将原科和筛上产物进行精确的筛分,根据筛分结果即可算出筛下级别含量及。筛分所用筛面的筛孔尺寸和形状,应与测定筛分效率所用的筛子相同。筛分机械的筛分效率与物料的粒度特性、物科的湿度、筛孔形状、筛面倾角、筛面长度、筛面的运动特性及生产率等因素有关。不同用途的筛分机械对筛分效率有不同的要求。设备具体运动学参数和工艺学参数如表3-1。表3-1 振动筛沙机的运动学参数和工艺参数名称数值名称数值筛面长度4.8 m筛面宽度1.56 m振动强度4抛射强度4筛面倾角20振动方向角筛箱振幅5 mm筛子频率845 rmp处理量17 物料运动速度0.033m/s3.3动力学参数振动器偏心质量及偏心距的确定:由文献3工作时,弹簧刚度小,故振幅计算式中值可以略。对于单轴振动筛: (3-6)式中:M振动机体质量,M=883.48 kgm 偏心部分质量,A筛箱振幅,A=5 mmr 偏心距,r=24 mm负号表示重心在振动中心的两个不同方向上。由式(3-6)得,m=91kg3.4电动机的选择3.4.1电动机功率计算由文献9可知,惯性振动筛工作时的功率消耗,包括振动体动能的消耗和轴承内摩擦的损耗。根据振动式筛沙机启动力矩较大的特点,采用Y系列电动机。电动机功率N的计算 kW (3-7)式中: 传动效率,取; 振动消耗的功率; kW (3-8)C阻尼系数,推荐C=0.20.3,此处取C=0.25; 参振部分总的质量,由估算得=5070 kg;n每分钟振动次数(rmp);摩擦消耗的功率; kW (3-9)轴承摩擦系数,对于滚子轴承,取=0.00250.001;对于球轴承,取=0.0010.004;此处选用滚子轴承,取=0.002。d轴承内圈直径,d=0.11 m。经计算可得:=10.99 kW,=1.76 kW,=13.4 kW3.4.2 选择电机由文献10,选择传动电机型号为Y160L4型,其额定功率为15 kW,n=1460 rmp,其参数如表3-2。表3-2 电动机性能型 号Y160L-4转速 rmpN=1460 rmp功率 kW15 kW第4章 主要零件的设计与计算4.1 轴承的选择与计算4.1.1 轴承的选择根据振动式筛沙机的工作特点及工况要求选用调心滚子轴承,该类轴承在球面滚道外圈与双滚道内圈之间装有球面滚子,按内部结构的不同,分为R、RH、RHA和SR四种型式。由于外圈滚道的圆弧中心与轴承中心一致,具有调心性能,因此可自动调整因轴或外壳的挠曲或不同心引起的轴心不正。可承受径向负荷与双向轴向负荷。特别是径向负荷能力大,适用于承受重负荷与冲击负荷。圆锥孔轴承通过使用紧固件或退卸套可使于轴上的装拆调心滚子轴承可承受较大的径向载荷,同时也能承受一定的轴向载荷。该类轴承外圈滚道是球面形,故具有调心性能,当轴受力弯曲或倾斜而使内圈中心线与外圈中心线相对倾斜不超过12.5时,轴承仍能工作。在受力情况下,滚子轴承要优于球轴承,所以选用调心滚子轴承。按照基本额定动载荷来选取轴承 N (4-1)式中:基本额定动载荷 当量动载荷 =910.024=17.1 kN (4-2) 预期寿命,要求=8000 h; 寿命指数(球轴承=3,滚子轴承); 寿命系数, =2.3 (4-3)转速系数,=0.38 (4-4) 将数据带入公式(4-1) 得 =125.74 kN查文献13选择调心滚子轴承(GB/T 288-1994),轴承型号22322,内径110mm,外径240mm。4.1.2轴承的寿命计算 由文献13可得,滚动轴承的基本额定寿命计算公式为: (4-5)式中:基本额定寿命,的单位为r; 为指数。对于球轴承,=3;对于滚子轴承,=10/3。计算时,用小时数表示寿命比较方便。于是得以小时数为单位的基本额定寿命计算式为: (4-6)式中:基本额定动载荷=125.74 kN 轴承转数 当量动负荷选取的额定寿命为8000h。将已知数据代入公式(4-6)得: =15249h8000 h 满足使用要求。因此设计中选用轴承的使用寿命为15249小时。4.2皮带的设计4.2.1选取皮带的型号确定计算功率: = 1.315 =19.5 kW (4-7) 式中: 设计功率,kW;工况系数,查文献14表14.1-12,得=1.3 所需传递的额定功率,=15kW根据=19.5KW,小轮转数=1460rmp,查文献14图14.1-2,选B型皮带。4.2.2传动比=1.73 (4-8)4.2.3带轮的基准直径1选择小带轮的基准直径:查文献14,图14.1-2和表14.1-18选取小带轮直径为=224mm。2选择大轮的基准直径: =1.73224=388mm 查文献14表14.1-18选取=400mm。4.2.4带速带速常在=525 m/s之间选取,一般不超过30 m/s。=17.12 m/s (4-9)4.2.5确定中心距和带的基准长度1初定中心距 一般初选带传动的中心距为:0.7(+)2(+) (4-10)按式(4-10)初步确定中心距,因此有436.81248,选=600 mm。2计算相应的带长 (4-11)带入数据得=1985.1查文献14表22.16选取基准长度=2000 mm3计算中心距及其变动范围传动的实际中心距近似为: =607.45 mm (4-12)考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要,常给出中心距的变动范围。安装时所需最小中心距:=577.45 mm (4-13)张紧或补偿伸长所需最大中心距:=667.45 mm (4-14)4验算小带轮包角 由文献11式(8-7)和式(8-6)可知,小带轮包角小于大带轮上的包角;小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力。因此打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力,应使 (4-15)将相关已知数据代入式(4-15)得,满足要求。5单根带的基本额定功率 根据=224 mm,n=1460 rmp,查文献14表14.1-17d得=5.97 kW考虑传动比的影响,额定功率的增量由文献14表14.1-17d查得=0.40 kW6带的根数= (4-16) 式中:小带轮包角修正系数,查文献14表14.1-13得=0.96 带长修正系数,查文献14表14.1-15得=0.98代入式(4-16)得,Z=3.25,故Z取4根。7单根带的预紧力 (4-17)式中: mV带每米的质量,由文献14表14.1-14查得m=0.17。代入式(4-17)得,=278.22 N。带的设计参数如表4-1所示。表4-1 带的设计参数皮带型号B型带轮中心距607.45mm最小中心距577.45mm最大中心距667.45mm带的根数4根预紧力278.22N小带轮直径224mm大带轮直径400mm4.3轴的设计4.3.1轴的设计特点轴是组成机械的一个重要零件。它支承着其他转动件回转并传递转矩,同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动。所以,在轴的设计中,不能只考虑轴本身,还必须和轴系零、部件的整个结构密切联系起来。轴设计的特点是:在轴系零、部件的具体结构未确定之前,轴上力的作用和支点间的跨距无法精确确定,故弯矩大小和分布情况不能求出,因此在轴的设计中,必须把轴的强度计算和轴系零、部件结构设计交错进行,边画图、边计算、边修改。设计轴时应考虑多方面因素和要求,其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。对于高速轴还应考虑振动稳定性问题。4.3.2轴的常用材料轴的材料种类很多,设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求,以及为实现这些要求而采用的热处理方式,同时考虑制造工艺问题加以选用,力求经济合理。轴的常用材料是35、45、50、优质碳素钢,最常用的是45钢。对于受载较小或不太重要的轴,也可用A、A等普通碳素钢。对于受力较大,轴的尺寸和重量受的限制,以及有某些特殊要求的轴,可采用合金钢。本次设计选用45优质碳素钢,许用应力=80MPa。4.3.3 初步估计轴的最小直径参考文献11,按扭转强度条件计算估算轴径 选择轴的材料为45钢,经过调质处理,轴的扭转强度条件为 (4-18)式中: 扭转应力,MPa; T轴所受的扭矩,Nmm; 轴的抗扭截面系数,; n轴的转速,; P轴传递的功率,kW; d计算截面处轴的直径,mm; 许用扭转切应力,MPa,可由文献11表15-3查得。由上式可得轴的最小直径为 (4-19)式中,由文献11表15-3查得,=120。代入式(4-19)中,31.2 mm考虑到轴做高速运动,且载荷激振力受力较大,故依据经验公式,取轴的小端直径为90mm。4.3.4 轴的强度验算由文献13、15对轴的强度进行校核:由图4-1并结合振动式筛沙机的工作特点对轴进行受力分析:根据已知参数,电机输出功率P=15Kw,转速n=1460 r/min,=224mm,=400mm,带的传动效率按最高效率进行计算。求输入转矩: (4-20)式中,偏心轴转速:=817.6 rmp;i实际传动比,;偏心轴输入功率,=14.4 kW;代入式(4-20)得,T=168.2Nmx-z平面内:;q=1824 N/m;由于偏心轴为左右对称结构,轴承左右对称布置,所以。x-y平面内: ,;由于偏心轴为左右对称结构,轴承左右对称布置,所以。轴的受力分析及扭转与弯曲变化,见图4-1及图4-2。4-1 弯扭组合图 1图4-2弯扭组合图 2 分析图4-1及4-2可以发现,C处为危险截面,现对截面C进行校核。将截面C处的、及M列于下表4-2。表4-2载荷x-z平面x-y平面支反力 弯矩M总弯矩=2581.9转矩T168.2 Nm按第三强度理论进行强度校核: (4-17)即, (4-18)校核最危险截面C: 本次设计选用45优质碳素钢,许用应力=80MPa。=4.9MPa,故轴的强度满足要求。 4.4 弹簧的设计选择弹簧是一种弹性元件,它可以在载荷作用下产生较大的弹性变形。弹簧在各类机械中应用十分广泛,主要用于:1.控制机构的运动,如制动器、离合器中的控制弹簧,内燃机气缸的阀门弹簧等;2.减振和缓冲,如汽车、火车车厢下的减振弹簧,以及各种缓冲器用的弹簧等;3.储存及输出能量,如钟表弹簧、枪闩弹簧;4.测量力的大小,如测力器和弹簧秤中的弹簧等。按照所承受的载荷不同,弹簧可以分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种 11。螺旋弹簧是用弹簧丝卷制成的,由于制造简便,所以应用最广。在一般机械中,最为常用的是圆柱螺旋弹簧。所以在此选用圆柱螺旋压缩弹簧。根据筛箱的设计,可以近似的计算出筛箱的重量约为883.48kg,总参振质量约为5070kg。根据振动式筛沙机实际情况,选择弹簧的材料为硅锰弹簧钢,该材料具有良好的力学性能。此处省略计算过程,直接选择弹簧参数,弹簧具体参数见表4-3。表4-3 弹簧的设计参数弹簧类型圆形截面圆柱螺旋弹簧材料硅锰弹簧钢弹簧丝直径d12mm总圈数n7中径D130mm节距p36.4mm螺旋角5.1数量N8个第5章 振动式筛沙机的安装维护及润滑5.1振动式筛沙机的安装及调试5.1.1安装前的准备振动式筛沙机在安装前,必须对设备及其附件进行认真检查。可能由于制造的成品库存堆放时间较长,容易产生如轴承生锈、密封件老化或搬运过程中损坏等,遇到这些问题时需要及时更换新零件。如激振器,出厂前为防锈,注入了防锈油,正式投入运行前应更换成润滑油。安装前应该认真阅读说明书,做好充分准备。5.1.2 安装底座支撑装置安装时,要将安装基础调平,然后按照支撑装置的部件图和筛体的安装图,顺序装设各部件。弹簧装入前,应按端面标记的实际刚度值进行选配。将筛箱连接在支撑或吊挂装置上。装好后,按规定倾角进行调整。为消除筛箱的偏斜,一般先进行横向水平度的调整,水平校正后,再调整筛箱纵向倾角。隔振弹簧的受力应该均匀,其受力情况可以通过测量弹簧的压缩量进行判断。上料端两组弹簧的压缩变形量必须一致,下料端两组弹簧也应该如此。上料端和下料端的弹簧压缩量允许有一定的差别。安装电动机及V带。安装时,电动机支撑座的基础应该调平,电动机支撑座的水平量需要校正,两V带轮对应槽沟的中心线应当当重合,V带的拉力要求适中。按要求安装并固定筛网。检查筛箱各连接部件(如筛板、激振器等)的固定情况,筛网应进行均匀张紧,以防止产生局部松动导致受力不均。检查设备传动部分的润滑情况,电机及其控制箱的接线是否正确,并用手转动传动部分,查看运转是否正常。检查筛子的上料、下料槽及箱体与支撑座在工作时是否有碰撞现象。5.1.3 试运转筛分机安装完毕,应该进行空车试运转,初步检查安装质量,并进行基础的调试以达到设备的工作要求。筛子空车试运转时间不得小于8小时。在这时间段内,观察筛箱的启动是否平稳、迅速,振动和运行是否稳定,有无特殊噪音,通过振幅牌观察其振幅是否满足要求。筛子运转时,筛箱振动不应该产生横向摆动。如过出现横向摆动,其原因可能是两侧弹簧高差过大,激振器安装没达到水平要求或V带过紧,应进行相应的调整。试运行4小时内,轴承温度渐增,然后保持稳定。最高温度不得超过75,温升量不能超过40。如果开车后有异常噪音或轴承温度剧升,应立即停止试运转,检查轴是否转动灵活及润滑是否良好等,待排除故障后再次启动。开车24小时后停机检查各连接部件是有否松动现象,如果有松动,待紧固后再开车。试车8小时后无故障,才可对安装工程进行验收。5.2操作要点操作人员在工作前应阅读值班记录,并进行设备进行总体检查。检查V带的张紧程度、激振器中的油位情况,检查各部螺栓紧固情况、筛面破损情况、和筛面张紧情况。筛箱启动应遵循工艺系统顺序。在筛子工作运转时,要用视、听觉检查激振器和筛箱工作情况。停车后应用手接触轴承盖附近,检查轴承温升。振动式筛沙机停车应符合工艺系统顺序。除特殊要求外,严禁在筛箱内有料的情况下停车后继续向筛箱给料。交接班时应把当班筛箱的技术情况和所发现的故障记入值班记录。记录中应注明零部件的损伤类别及激振器加、换油日期。振动式筛沙机是高速运动的设备,运转时操作巡视人员要保持一定的安全距离,以防发生安全事故。5.3 维护与检修振动筛维护和检修的目的是了解筛子的全面情况,并以修理和更换损坏、磨损的零部件的方法恢复筛子的工作能力。其内容包括日常维护、定期检查和修理。5.3.1 维护1.日常维护日常维护内容包括筛子表面,特别是筛面紧固情况,松动时应及时紧固。定期清洗筛子表面,对于漆皮脱落部位应及时修理、除锈并涂漆,对于裸露的加工表面应涂以工业凡士林以防生锈。2.定期检查(1) 周检:检查激振器、筛面、支撑装置等各部螺栓紧固情况,出行有松动时应及时加以紧固。检查传动装置的使用状况和连接螺栓的锁紧情况,检查V带张紧程度,必要时进行适当张紧。检查筛子时,须特别注意查看在平衡轮上的偏心重块固定得是否可靠,如固定不牢,设备运转时,偏心重块就可能脱离飞轮,导致安全事故。(2) 月检:检查筛箱侧板全部联接螺栓的联接是否紧固,如有发现螺栓与侧扳有间隙或松动时,应更换新的螺栓,并紧固。检查筛面的磨损程度,如果发现筛面有明显的局部磨损应采取必要的措施(如调换位置并重新张紧筛面)。检查整个筛框,主要检查主梁和全部横梁焊缝情况,并仔细查看焊接处是否有局部
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