橢圓振動篩設計【含三維SW模型】【含6張CAD圖紙】
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摘 要
橢圓振動篩是一種做橢圓形振動、多層數(shù)、高效新型振動篩。橢圓振動篩采用筒體式偏心軸激振器及偏心塊調節(jié)振幅，物料篩淌線長，篩分規(guī)格多，具有結構可靠、激振力強、篩分效率高、振動噪音小、堅固耐用、維修方便、使用安全等特點，該振動篩廣泛應用于礦山、建材、交通、能源、化工等行業(yè)的產(chǎn)品分級。隨著國民經(jīng)濟和工業(yè)的快速發(fā)展，在礦山、建材環(huán)衛(wèi)等行業(yè)中，對物料的篩分、脫水脫介的處理的質量要求越來越高?，F(xiàn)有的市場卻不能夠提供此類振動篩。本設計是針對橢圓振動篩進行結構設計，包括傳動系統(tǒng)、激振器、激振器傳動軸、振動篩軸。本次設計采用普通的鋼板篩面，篩分效果好，分級顆粒較好。該橢圓振動篩機處理能力強，篩分效率高，具有技術參數(shù)合理，結構強度、剛度高，運轉可靠，噪音小，維修方便等特點。
關鍵詞： 振動篩 橢圓篩 激振器
Abstract
Elliptical vibrating screen is an oval vibration, number of layers, efficient new shaker. Elliptical vibrating screen with tube type eccentric shaft vibration exciter and the eccentric block to adjust the swing, the material screen drip line, screen size and more, has the advantages of reliable structure, strong exciting force, high screening efficiency, the vibration noise is small, sturdy and durable, convenient repair, the use of security features, for product classification, building materials, transportation, mine energy, chemical and other industries widely of the vibrating screen. With the rapid development of the national economy and industry, in the mining, building materials and other industries, environmental sanitation, screening the material quality of dehydration treatment is more and more high and medium. The current market is not able to provide this kind of vibrating screen. This design is for the elliptical vibrating screen is designed, including the drive system, vibrator, vibrator shaft, the shaft vibration sieve. This design uses the ordinary steel plate screen surface, good screening effect, better classification of particles. The elliptical vibrating screen machine processing capacity, high screening efficiency, has the reasonable technical parameters, structural strength, high stiffness, low noise, reliable operation, convenient repair
Key words: Vibration sieve, elliptical sieve, vibration exciter
目錄
摘 要 1
Abstract 2
目錄 3
第一章 緒論 3
2.1篩面的傾角 7
2.2 振動方向角 8
2.3振幅 8
2.4 振動次數(shù)n 8
2.5物料的運送速度 9
第三章 橢圓振動篩工藝參數(shù)的計算 10
3.1 生產(chǎn)率的計算 10
3.2 篩面的長和寬的確定 10
3.3 篩面設計 11
3.4 篩面開孔率的計算 12
3.5 篩分效率 12
第四章 橢圓振動篩動力學分析與參數(shù)計算 13
4.1 振動篩的動力學分析 13
4.2單軸振動篩的工作狀態(tài) 16
4.4 激振器偏心質量偏心距 17
第五章 電動機的選擇 19
第六章 篩箱的設計 22
6.1側板和橫梁 22
6.2篩箱結構的焊接 22
6.3篩面的固定方法 22
第七章 帶傳動的設計 23
第八章 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 27
8.2.1壽命校核 27
8.2.2靜強度校核 28
結 論 29
參考文獻 30
第一章 緒論
最近幾年，節(jié)能、環(huán)保、減耗成了國家可持續(xù)發(fā)展的主要方向。我國既是生產(chǎn)大國又是能源消耗大國。如何高效的利用資源已成為重要的國家發(fā)展戰(zhàn)略。中央的發(fā)展規(guī)劃給振動振動篩械行業(yè)帶來了重大的發(fā)展機會。中央政府在《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》已明確指出要研制有重大影響的重大技術裝備，其中包括大型冶金設備、大型篩分洗選設備等。振動機械主要運用于鋼鐵、電力等能源行業(yè)以及交通道路行業(yè)。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，技術的進步，振動篩械廣泛應用于礦山、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?；旌显谝黄鸬男问酱嬖?，有些物料甚至含有許多水分或其它有用或無用的介質。為了正確合理的使用物料和滿足產(chǎn)品的質量要求。所以要對物料的篩分、分級、洗滌、脫介、脫水之用。篩分設備技術水平的高低和質量的優(yōu)劣，關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 。
基于振動篩的不同的運動軌跡、采用不同的篩分方法、并針對國民經(jīng)濟中各行業(yè)的特殊要求、形成了各種形式的振動篩分設備、并使其在工業(yè)門得到廣泛應用、在治金工業(yè)部門、選礦廠普遍采用振動篩對礦石進行預先篩分和檢查篩分、用振動篩對磨礦機的產(chǎn)品進行分級以提高精礦品位、在煤炭工業(yè)部門、用振動篩作為精煤和末煤的脫水、脫介、針對6mm以下含水7%~14%的潮濕細煤粒的分級采用了高頻細篩來解決脫水問題、在水利電力部門、火電廠對煤預先篩分是通過高頻振動篩來實現(xiàn)的、在水電站的建設工作中如三峽工程需要各種振動篩對沙石進行分級、在交通部門針對鐵路石渣的清沙和初泥進行篩選、及對瀝青混泥土的石頭進行篩選、其在高速工路建設中起著重要的作用、在化工部門、對于化工原料和產(chǎn)品的篩分、化肥和復合肥的分級、都離不開振動篩、此外、針對環(huán)保部門的垃圾處理及水煤漿在電廠的應用、振動篩均成為關健篩分設備
振動篩在工業(yè)上正式應用，有上百年的歷史，大體上可以分為三個階段：
(1) 仿制階段： 上世紀50 年代，我國的篩分設備極為落后，生產(chǎn)上使用的都是從前蘇聯(lián)引進的TY11型橢圓振動篩；波蘭的Wp1 型和Wp2型吊式直線振動篩。為適應生產(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，初步奠定了我國振動篩械的基礎。
(2) 自行研制階段： 通過對用戶的走訪和調研，1967年由洛陽礦山機械研究所、鞍山礦山機械廠、北京煤礦設計院、沈陽煤礦設計院、平頂山選煤設計研究院組成了聯(lián)合設計組，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)品設計工作。1974 年，兩個系列設計工作完成，并投入生產(chǎn)制造，基本上滿足了當時國內(nèi)中、小型選煤廠建設的需要。在此基礎上，由洛礦所、鞍礦廠、西安煤礦設計院、東北大學等9個單位又組成了礦用基型振動篩設計組。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，進行了2ZKB2163 直線振動篩，YK1545 和2YK2145 橢圓振動篩、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，并通過了技術鑒定，在工業(yè)上得到了廣泛的應用，這標志著我國振動篩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；河北開灤礦務局范各莊選煤廠引進了德國KHD 公司制造的USK 橢圓振動篩、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 橢圓振動篩、PWP 直線振動篩；山西西山礦務局西曲選煤廠和淮北礦務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。這些篩機技術參數(shù)先進、結構合理、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)技術人員去美國和德國進行技術考察，并進行技術引進。1980 年鞍礦廠從美國RS公司引進TI和TH 型振動篩制造技術，轉化為國內(nèi)型號定為YA 系列橢圓振動篩和ZKX 系列直線振動篩，在國內(nèi)得到廣泛應用。1996年鞍礦廠又引進了德國KHD公司USK系列橢圓振動篩和USL 系列直線振動篩制造技術，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，轉化后國內(nèi)型號定為ZK系列振動篩，該篩結構緊湊、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)品和制造技術的引進，拓寬了我國振動篩械設計制造人員視野，他們從中了解和學習到了先進國家設計制造振動篩的理論、方法、設計技術、制造工藝，生產(chǎn)管理，業(yè)務水平也大大提高。
工業(yè)的發(fā)展對振動篩的品種和質量要求愈來愈高、從而使振動篩的發(fā)展提高到了一個新的階段、綜合國內(nèi)外振動篩的狀況、振動篩向以下幾個方向發(fā)展：
(1) 向高效率高產(chǎn)量化發(fā)展：工業(yè)的現(xiàn)代化進程促使企業(yè)規(guī)模增大、生產(chǎn)能力大大提高、需要高效高產(chǎn)能振動篩與之配套
(2) 向標準化、系列化、通用化發(fā)展：這是便于設計、組織專業(yè)化生產(chǎn)、保證質量和降低成本的途徑
(3) 振動強度的增大：篩機的振動過程逐漸強化、即提高篩機的振動參數(shù)、以取得較大的速度和加速度，從而提高生產(chǎn)能力和篩分效率、如冠宇機械廠有限公司生產(chǎn)的高頻振動篩所采用的振為2940轉/分
(4) 向輕型、環(huán)保、結構簡化方向發(fā)展：80年代的老式振動篩、換網(wǎng)特別不方便、壓網(wǎng)螺栓每層就有48支、換一個網(wǎng)時間最少要4個鐘、且高目數(shù)的粉體容易從螺栓處泄漏出去。
基于以上發(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)振動振動篩械的廠家在國內(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計和研發(fā)的基礎上參考了大量的文獻資料，振動篩YA型運動軌跡為橢圓,利用激振器中偏心軸旋轉產(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型振動篩的設計過程中,在振動篩的下部設計了行走裝置,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)保性能好且不受工作場地的限制的振動篩。就目前市場的現(xiàn)狀我們設計了一種移動方便且不受場地和環(huán)境限制的振動篩。
第二章 橢圓振動篩主要參數(shù)確定
振動篩的適用范圍很廣泛，幾乎生活中的方方面面在加工和制造時都需要用到各種類型的振動篩！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)，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。由于橢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。隨著篩面傾角的加大，物料在篩面上的運動速度加快，振動篩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，則振動篩降低篩分效率增加。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)品質量要求一定時，就應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～
雙軸振動篩用于預先分級：a=0～
雙軸振動篩或共振篩用于脫水、脫介：a=-5～
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，橢圓振動篩一般認為=。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。由于篩分的物質為石料，屬于難篩物質取值小，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?。?
單軸振動篩用于預先分級： 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后按下式計算。
對于單軸振動篩：
轉/分
則代如計算如下:
為了方便后面的計算，在這里橢圓正到820轉/分。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/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)驗公式計算:
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[4]表6-4可知：=0.8把上面的數(shù)據(jù)代入上面的公式可得：
=0.41m/s
以上把振動篩的所有參數(shù)已經(jīng)選定，為后面的設計做好了基礎。
第三章 橢圓振動篩工藝參數(shù)的計算
橢圓振動篩的參數(shù)包括篩面的長度和寬度、篩子的生產(chǎn)率和篩分效率。
3.1 生產(chǎn)率的計算
振動篩的生產(chǎn)率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由參考資料[4]公式6-58可知：。
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[4]表6-6，6-7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 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,算出每層相應的生產(chǎn)能力所需要的篩面面積,對于雙層篩，應該按單層篩逐層進行計算，算出每層相應的生產(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，可按照參考資料[4]公式6-56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。篩面寬度受結構限制，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[4]6-56公式得：
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，所以橢圓正為1.5m。則篩面的長度為。
3.3 篩面設計
篩面是振動篩用以完成篩分過程的重要工作部件。每臺振動篩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橢圓孔篩面，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系，由下式計算： ＝ka
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
橢圓篩孔
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,板上的孔選用橢圓孔,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
橢圓孔：
對于下層方孔：
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：
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：=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)篩分結果可算出篩下級別含量。篩分所用篩面的尺寸和形狀，應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。
第四章 橢圓振動篩動力學分析與參數(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)是由振動質量（篩箱和振動器的質量）、彈簧和激振力（由回轉的偏心塊產(chǎn)生）構成。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，以便找出振動質量、彈簧剛性、偏心塊的的質量矩和振幅的關系，合理的選擇彈簧的剛性和確定偏心塊的質量矩。
單軸橢圓振動篩的振動系統(tǒng)。為了簡化計算，假定振動器轉子的回轉中心和機體（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，而以振動器轉子的旋轉中心作為坐標系的原點。
偏心塊質量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中心做回轉運動（相對運動），則其重心的絕對位移為：
式中 r——偏心質量的重心至回轉軸線的距離；
——軸之回轉角度，，為軸之回轉角速度，t為時間。
偏心塊m運動產(chǎn)生的離心力為：
式中為偏心質量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）。
當振動器做等速橢圓周運動時，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：
式中M為振動為機體的計算質量，其式可按下式確定：
式中 ——振動機體質量；
——篩子上的物料重量；
——物料結合系數(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： ；
則振動篩體質量為：
由參考資料[5]公式17-6-15：
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：
式中
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：
上式為標準橢橢圓方程，即機體的運動為橢橢圓。
當，時，即當彈簧剛性很小時，機體做橢圓周運動，其運動方程為：
從振幅的計算式可知，當時，即自振頻率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 振幅和轉子角速度的關系圖
（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，篩子的構造也比較簡單。目前設計和應用的振動篩，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。
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。若由于結構的限制，振動器旋轉軸的中心在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。
單軸橢圓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。
4.4 激振器偏心質量偏心距
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：
由參考資料[1]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。
第五章 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：
激振器所做之單元功按下式計算：
根據(jù)上式可以求得篩子的運動速度：
若取機體振幅，振幅周期，則振動器振動一次所作之功：
振動器為克服運動阻力的功率消耗為：
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：
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：
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]表20—1則電動機選用Y160L—4型普通電機。
電動機的轉速
式中 ——電動機的轉速；
—— 傳動比，在這里我們?nèi)。?
—— 激振器轉速。
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)
滿載轉速（r/min）
額定轉距
最大轉距
質量（kg）
同步轉速1500 r/min （4級）
Y160L－4
11
1460
2.2
2.3
114
第六章 篩箱的設計
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。它由側板、后檔板、下橫梁和上橫梁組成。側板是由鋼板制成利用橫梁將兩側傍連接起來，使篩箱成為整體結構，為了加強側板的剛度，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側板和橫梁
側板和橫梁是主要受力構件，由于篩箱是借助于側板支撐在機架上，所以側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篩箱結構的焊接
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件發(fā)生動力變形，這種變形往往是橫梁或側板斷裂的重要原因。所以加強篩框結構的剛度。特別是連接部件的剛度是重要問題,在 橫梁間設置縱向小梁.橫梁上鋪設篩板,橫梁與側板相接處采用較大彎鋼等都是提高剛度的有效措施。
篩框結構常用的連接方式有鉚接和焊接兩種.鉚接結構尺寸準確而且無內(nèi)應力.對振動有較好的適應能力,但制造工藝繁雜,焊接結構施工簡便。焊接結構施工簡便,但由于焊縫復雜,內(nèi)應力大.在強烈的振動負荷下往往產(chǎn)生焊縫開裂甚至構件斷裂,為了清除焊接結構的內(nèi)應力,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。
第七章 帶傳動的設計
上述設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，轉速為1460r/min，而激振器的轉速為820r/min，軸間的距離大約為700mm，每天工作為16h。下面對帶輪進行設計。
1、設計功率:由表5—10查得工況系數(shù)=1.2
=1.2x11=13.2KW.
2、 選擇帶型：根據(jù)=13.2KW和=1460r/min由圖
5—10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：
由表5—4去取
4、 驗算傳動比誤差：
傳動比
原傳動比
則傳動比誤差：
5、驗算帶速：
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
（1）處定中心距由前面可知：=700mm
（2）初算步長：
〈1〉確定基準長度：
由表5—2知取=250mm
〈2〉確定中心距a：
安裝時所需最小中心距：
張緊或補償所需最大中心距：
7、計算帶輪包角：
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：
由表5—9查得=0.96
由表5—9查得=1.03
12、單根V帶初拉力：
由表5—1查C型帶q=0.19kg/m
13、軸壓力：
由上面的計算可以得出帶的根數(shù)為4根，電動機的帶輪直徑為257mm，軸壓力為1571 N。
第八章 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：
圖8—1 振動篩激振器機構圖
1、偏心軸 2、可體 3、側板 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)
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橢圓柱滾子軸承（2000型）或主要承受徑向力的調心滾子軸承（3000型）。
由于激振器的偏心質量產(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，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)圈和軸一起旋轉時滾動體在保持架中可靈活自轉，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，所以在此選用調心滾子軸承2011型，由前面的設計可知： 軸的轉速為820r/min，下面對其進行校核：
8.2.1壽命校核
確定：
查手冊可以知：基本額定動載荷，基本額定靜載荷
計算值并確定e的值：
由表8—9根據(jù)=0.0285，e=0.24；
計算當量動載荷P：
由表查得：x=0.65，y=0；
計算軸承的壽命：
由表8—7查得=1（常溫）；由表8—8查得=1.8~3.0，取=2，為調心滾子軸承的壽命指數(shù)=10/3；
則
一般振動篩和礦山破碎設備的軸承壽命為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
〈1〉計算當量靜載荷 由表8—11得
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
〈2〉按表8—12表取安全系數(shù)
〈3〉計算工作額定靜載荷
靜強度校核合格。
上面的計算得出了選用的滾動調心軸承2000型是和是的，無論從壽命和靜強度都達到了要求。
結 論
振動篩在各行各業(yè)發(fā)揮著不可替代的重要作用，目前振動篩正朝著超大處理量、超細粒度篩分的方向發(fā)展。隨著工業(yè)化的進程，隨著對產(chǎn)品要求的不斷提高，隨著人們對高質量生活的不斷追求，各行各業(yè)對振動篩的需求越來越大，相信在科技人員和廣大職工的不懈努力下，一定會有更多更好的振動篩產(chǎn)品問世。
在設計過程中，我們查看了許多同種類型振動篩的設計，并進行了一些改進，以使這次設計的起振動篩在技術上能有所創(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，簡短的設計過程中，自己學到了很多的東西。本次課題針對橢圓形振動篩的設計，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振動篩械的篩分效率低、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。
3、偏心橢圓振動軌跡有助于篩分的能力等。
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致謝
通過這一階段的畢業(yè)設計，我受益匪淺，不僅鍛煉了良好的邏輯思維能力，而且培養(yǎng)了棄而不舍的求學精神和嚴謹作風?；仡櫞舜萎厴I(yè)設計，是大學三年所學知識很好的總結。
此次關于橢圓振動篩設計不僅重溫了過去所學知識，而且學到了很多新的內(nèi)容。相信這次畢業(yè)設計對我今后的工作會有一定的幫助。所以，我很用心的把它完成了。在設計中體味艱辛，在艱辛中體味快樂。最后，我要感謝我的指導老師老師，他對我的畢業(yè)設計進行了多次的修改和提出許多寶貴的建議，我的畢業(yè)設計才得以順利完成。同樣我也要衷心的感謝教育過和指導過我的各位老師，感謝給予我?guī)椭呐笥褌?，謹獻上我最真摯的祝福。
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