1842_自定中心振動篩設(shè)計

1842_自定中心振動篩設(shè)計,自定中心振動篩,設(shè)計 目 錄引言 ..................................................11.緒論 ................................................21.1 振動篩的應(yīng)用 ......................................................................................................21.2 振動篩的發(fā)展現(xiàn)狀 ..............................................................................................21.2.1 國外研究現(xiàn)狀 ..................................................................................................21.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ..................................................................................................32.振動篩設(shè)計的基本原理 ................................42.1 篩箱系統(tǒng)的自振頻率 ..........................................................................................42.2 篩箱的激振振幅 ..................................................................................................62.3 自定中心振動篩的設(shè)計條件 ..............................................................................93.自定中心振動篩的參數(shù)選擇 ...........................114.自定中心振動篩設(shè)計計算 .............................144.1 篩子尺寸的確定 ................................................................................................144.2 中心軸軸承的選擇及軸徑確定 ........................................................................154.3 激振重量的配置 ................................................................................................184.4 支承彈簧計算 ....................................................................................................204.5 激振電機選擇 ....................................................................................................244.6 皮帶傳動計算 ....................................................................................................264.7 中心軸強度、剛度以及軸承壽命驗算 ............................................................284.8 共振問題 ............................................................................................................305.結(jié)論 ...............................................32參考文獻 .............................................33致謝 .................................................34南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1引言隨著社會的發(fā)展，振動篩在許多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，它是利用振動原理完成物料篩分的機械設(shè)備?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于采礦、冶金、水利、電力、輕工業(yè)、建筑、煤炭、石油化工、交通運輸和鐵道等工業(yè)部門中，用于完成各種不同的工作，成為重要的篩分設(shè)備。另外，振動篩是振動設(shè)備中行業(yè)需求量較大、發(fā)展最快的設(shè)備，它利用孔狀或縫隙狀的篩網(wǎng)把大小不一的顆粒狀混合物料篩分出來，生產(chǎn)過程中不僅可以將物料篩分成成品；而且還可以為下道工序做分級準備；甚至可以為破碎生產(chǎn)提供需要的物料顆粒。還可以用于脫泥、脫水等工作，以提高物料的精度，篩分出需要的物料。振動篩設(shè)備質(zhì)量的優(yōu)劣和操作水平的高低，直接關(guān)系到生產(chǎn)效率的高低、物料精度的高低和節(jié)約能源的程度。因此，直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)成不和經(jīng)濟效益。振動篩以簡單的結(jié)構(gòu)、強大的處理能力等有點在各種篩分設(shè)備中占有無法取代的地位。特別是近幾年，世界各國越來越重視振動篩篩分技術(shù)的研究，而且在普通振動篩的基礎(chǔ)上提出許多改進措施，比如優(yōu)化振動篩的動力學(xué)參數(shù)，設(shè)備朝著大型化發(fā)展，改變零部件材料等。并且現(xiàn)在企業(yè)都要求生產(chǎn)活動的自動化，智能化，因此就要求了振動篩與其他的設(shè)備相互配套，如螺旋輸送機、振動給料機等設(shè)備一起完成整個生產(chǎn)過程，達到節(jié)約生產(chǎn)成本，節(jié)約人力的目的。隨著振動篩在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，對國民經(jīng)濟的作用也越來越重要。所以，發(fā)展量大面廣的優(yōu)良機型；探索新的篩分理論，發(fā)展新型篩分機；發(fā)展大型、重型、特重型篩分設(shè)備，限制生產(chǎn)并逐步淘汰生產(chǎn)效率低，設(shè)計陳舊的老產(chǎn)品，有著重要的意義。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文21.緒論1.1 振動篩的應(yīng)用在鐵路線路大修工作中，由于無縫線路的鋪設(shè)，行車速度和列車密度的增高，傳統(tǒng)的“大揭蓋”的施工已不適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展需要，為此需對枕底清篩機進行不斷研究、設(shè)計、制造和實驗等工作。鐵路道床清篩機用的振動篩，過去都采用固定中心振動篩，如下圖（a ）所示。運用結(jié)果表明，固定中心振動篩的最大缺點是，篩箱側(cè)壁由于受到固定軸所給予的周期性反力作用，軸孔附近易于產(chǎn)生疲勞裂縫。為了避免上述缺點，經(jīng)過調(diào)查研究，先后改用了自定中心振動篩，如下圖（b） ，從而使該問題得到有效解決。另外振動篩還廣泛應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)中，其中主要應(yīng)用于煤炭、冶金、建材、化工等部門。圖（a ） 圖（b）1—篩箱側(cè)壁； 2—固定軸； 1—篩箱側(cè)壁； 2—浮動軸；3—激振輪； 4—激振塊； 3—激振輪； 4—激振塊；5—支承彈簧； 6—篩面。 5—支承彈簧； 6—篩面。固定軸振動篩與浮動軸振動篩比較1.2 振動篩的發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀國外從 16 世紀開始篩分機械的研究與生產(chǎn)，在 18 世紀歐洲工業(yè)革命時期，篩分機械得到迅速發(fā)展，到本世紀，篩分機械發(fā)展到一個較高水平。德國申克公司可提供 260 多種篩分設(shè)備，STK 公司生產(chǎn)的篩分設(shè)備系列品種較全，技術(shù)水平較高，KHD 公司生產(chǎn) 200 多種篩分設(shè)備，通用化程度較高，KUP 公司和海因南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文3勒曼公司都研制了雙傾角的篩分設(shè)備。美國 RNO 公司新研制 DF11 型雙頻率篩，采用了不同速度的激振器。DRK 公司研制成三路分配器給料，一臺高速電機驅(qū)動。日本東海株式會社和 RXR 公司等合作研制了垂直料流篩，把旋轉(zhuǎn)運動和旋回運動結(jié)合起來，對細料一次分級特別有效。英國為解決從濕原煤中篩出細粒末煤，研制成功旋流概率篩。前蘇聯(lián)研制了一種多用途兼有共振篩和直線振動篩優(yōu)點的自同步直線振動篩。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀由于工業(yè)發(fā)展緩慢，基礎(chǔ)比較薄弱，理論研究和技術(shù)水平落后，我國篩分機械的發(fā)展是本世紀近 50 年的事情，大體上可分為三個階段。(1) 仿制階段：這期間，仿制了前蘇聯(lián)的 ГУП 系列圓振動篩、BKT-11、BKT-OMZ 型搖動篩；波蘭的 WK-15 圓振動篩、CJM-21 型搖動篩和 WP1、WP2 型吊式直線振動篩。這些篩分機仿制成功，為我國篩分機械的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，并培養(yǎng)了一批技術(shù)人員。(2) 自行研制階段：從 1966 年到 1980 年研制了一批性能優(yōu)良的新型篩分設(shè)備，1500 毫米×3000 毫米重型振動篩及系列，15m2、30m2共振篩及系列，煤用單軸、雙軸振動篩系列，YK 和 ZKB 自同步直線振動篩系列，等厚、概率篩系列，冷熱礦篩系列。這些設(shè)備雖然存在著故障較多、壽命較短的問題，但是它們的研制成功基本上滿足了國內(nèi)需要，標志著我國篩分機走上了獨立發(fā)展的道路。(3) 提高階段：進入改革開放的 80 年代，我國篩分機也進入了一個新的發(fā)展階段。成功研制了振動概率篩系列、旋轉(zhuǎn)概率篩系列，完成了箱式激振器等厚篩系列、自同步重型等厚篩系列、重型冷熱礦篩系列、弛張篩、螺旋三段篩的研制，粉料直線振動篩、琴弦振動篩、旋流振動篩、立式圓筒篩的研制也取得成功。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文42.振動篩設(shè)計的基本原理2.1 篩箱系統(tǒng)的自振頻率所謂篩箱系統(tǒng)，乃是圖 2.1(a)所示振動篩箱體和支承彈簧的統(tǒng)稱。為了便于分析，我們將此系統(tǒng)用圖 2.1(b)所示質(zhì)量—彈簧力學(xué)模型來代替。按等效條件，此模型中的質(zhì)量為：ｍ= （2—gGP?1）式中 G——激振塊重量；P——除激振塊外篩箱體全部重量（包括參振部分的石渣） ；G——重力加速度模型中彈簧的剛度 K 等于振動篩支承彈簧的合成剛度（稱總剛度） 。（a）圖 2.1 振動篩彈力模型在圖 2.1(b)、 （ 2—3）中，1—1 為彈簧的未受力位置；2—2 為質(zhì)量 m 的靜平衡位置。若 1—1 到 2—2 位置的變形量為 δ，則Kδ=mg （2—2）南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文5圖中 3—3 位置，為質(zhì)量 m 的一般位置。將坐標軸 x 原點放在靜平衡位置 2—2，質(zhì)量 m 在 3—3 位置的坐標即為 x;速度和加速度就分別為 和 。這里 t 代表dt2x時間。質(zhì)量 m 在 3—3 位置的受力如圖 2.1(b)所示，其上 mg 為重力；K（δ+x）為彈簧的反力；R 為運動阻力，設(shè)此阻力是與運動速度大小的一次方成正比（比例常數(shù)為μ） ，則 R=μ 。在分析系統(tǒng)的自振頻率時，暫不考慮激振力的作用。這樣，按牛頓dtx第二定律可得m =mg-K(δ+x)- μ2tt將（2—2）式代入，經(jīng)移項簡化得：+ . + x=0 （2—2dtxmtK3）這是一個二階常系數(shù)線性齊次微分方程。在 mgcos a南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文13由此得出激振輪每分鐘的轉(zhuǎn)速為：n>30 rg2cos??為了充分保證石渣能從篩面跳起，設(shè)計時一般取n=(45～54) （3—1）rg2cos這也就是篩箱激振頻率的估算式。在按（3—1）選取激振頻率時，不應(yīng)選得過低，否則小石塊和污土慣性力就太小，不易從篩孔中甩出去，從而影響篩分效率；也不宜過大，否則篩箱受到的動載荷就太大，從而對篩箱結(jié)構(gòu)的強度不利。在振動篩設(shè)計中，采用機械指數(shù) k 來表示單位石渣或箱體重量的離心慣性力，k 的表達式為：（3—2）grk2??可見，機械指數(shù) k 乃是振幅 γ 和頻率 ω 的綜合指標。由（3—1）式可算出：為了充分保證石渣能從篩面跳起，機械指數(shù)應(yīng)為：=（2.25～3.24）cosagr2??當篩面傾角 a=15°時，由此可得 k=2.18～3.13；當 a=25°時，k=2.04～2.94。具體計算國產(chǎn)礦用各中自定中心振動篩的機械指數(shù) k，得到 k 的最大值為7.55；最小值為 2.52，對細粒（粒度小于 40 毫米）篩分、生產(chǎn)能力小（每小時 30噸以內(nèi)）的設(shè)備重量較輕（不足 1 噸）的篩子，k 值偏高；而對中粒（粒度最大為100 毫米）篩分、生產(chǎn)能力較大（每小時處理 30 噸）和設(shè)備較重（3 噸多）的篩子，k 值偏低。對道床清篩機的振動篩來說，進入篩子的最大粒度不超過 100 毫米，生產(chǎn)能力最小約為 150 噸/小時。因此建議將機械指數(shù) k 值取在 3～4 之間，小型清篩機的振動篩取高限，大型清篩機的振動篩取低限。綜合考慮，振動篩的參數(shù)選擇如下：篩面傾角：a=24°篩箱振幅：γ=4 毫米激振頻率：由（3—1）式得南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文14n=(45～54) =（678～814）次/分42cos9810???暫取 n=800 次/分，對應(yīng) ω= 弧度/秒。8.3?驗算機械指數(shù)，由式（3—1）得機械指數(shù)k= ??9.2810.4?此數(shù)接近 3，稍低。最后選定 840 次/分，對應(yīng) ω= 弧度/ 秒，k=3.15。8304???南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文154.自定中心振動篩設(shè)計計算4.1 篩子尺寸的確定篩子尺寸主要是根據(jù)“要保留石渣的最小尺寸”來確定。如按規(guī)定道床石渣的最小尺寸為 20 毫米，則篩孔尺寸就選 20~25 毫米之間，篩面傾角大的取高限，篩面傾角小的取低限。如每小時進入篩子的石渣量較大，為了提高篩分效率，往往采用雙層篩，在確定上層篩面篩孔尺寸時，最好先對石渣粒度做一大致分析，定出中等粒度的石渣尺寸（所謂中等粒度，是指在這個粒度以上和以下的石渣量均約為50%）上層篩面的篩孔尺寸取與中等粒度石渣的尺寸相適應(yīng)，目的要使上層篩面篩下的石渣重量，約為總石渣量的一半。石渣層數(shù)和尺寸，主要根據(jù)：“單位時間進入篩子的石渣量”來確定每小時清篩一百米以上的清篩機，如系采用自定中心振動篩，一般為雙層為宜。篩面面積 S按下式計算：（米 2） （4—1）0qQS?式中 Q——每小時篩下的石渣量 噸/小時；q0——每小時每平方米篩面面積能篩下的石渣污土量 噸/米 2?小時。q0 是與篩孔尺寸有關(guān)的量，篩孔尺寸大，q 0 也大；反之亦然。設(shè)計時，q 0 與篩孔尺寸的關(guān)系，建議采用下表：表（4—1） q 0與篩孔尺寸關(guān)系 篩孔尺寸（mm） 20 30 40 50 60 70q0（t/m 2?h） 24 25 28 31 35 39考慮到篩分道渣的特點，在用于單層篩時直接用上表中的 q0；而用于雙層篩時上層篩用上表中的 q0，下層篩則將上表中的 q0 乘以系數(shù) 0.9。這樣，就可以用（4—1）式計算篩面面積。篩面的長度與寬度，一般是在 2:1~2.5:1 之間。篩分效率要求高的取高值；單位時間清篩的石渣量高的取低值。設(shè)計技術(shù)要求為：清篩進程為 200m/小時，石渣中 40mm 以上的石渣占總量的南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1650%， 20mm 以下的占總量的 25%，每米道床的石渣體積為 1.5m3，石渣的緊方容重2.0t/m3。因此確定上層篩孔尺寸為 45mm，用 7 毫米的優(yōu)質(zhì)鋼絲編織而成；下層篩面篩孔尺寸為 22 毫米，用 5 毫米的優(yōu)質(zhì)鋼絲編織而成。篩面面積：每小時進入篩子的石渣量為 200 米/小時 ×1.5 米 3×2.0 噸/米 3=600噸/小時。上層篩面，Q=600×50%=300 噸/小時。按篩孔尺寸為 45 毫米，查表（4—1）經(jīng)估計 q0=30 噸/米 2?小時，再由（ 4—1）式得上層篩面面積為 S=300/30=10.0 米 2。下層篩面，Q=600×25%=150 噸/小時，按篩孔尺寸為 22 毫米查表（4—1）得，=24.2 噸 /米 2?小時，再由（ 4—1）式得下層篩面面積為 S=150/（24.2×0.9）=6.9 米2。綜合以上計算，將上下層篩面面積均取成 8.4 米 2，并取篩面尺寸的長×寬=2.0米×4.2 米。篩箱結(jié)構(gòu)尺寸：按篩面尺寸即可確定篩箱的長度和寬度。上下層篩面間的高度，取下層篩面上的石渣最大尺寸的三倍，這里取 45 毫米×3=135 毫米；上層篩面以下上的篩箱高，取上層篩面上的石渣最大尺寸的三倍，這里取 80 毫米×3=240 毫米；估計中心軸套直徑為 400 毫米，這樣篩箱高取 800 毫米。按規(guī)定用某振動篩的定型產(chǎn)品，取篩箱板厚為 12 毫米；八根橫梁，每根橫梁取直徑為 60 毫米、厚 8 毫米的無縫鋼管，即可確定篩箱的結(jié)構(gòu)尺寸。繪出篩箱各部分構(gòu)圖，而估計篩箱重量為2000 千克。4.2 中心軸軸承的選擇及軸徑確定為了完成這項內(nèi)容，需分以下三個步驟來進行：1.計算篩箱箱體的重量：在篩箱結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)確定的條件下，組成篩箱的每個零部件尺寸及重量也就確定，這樣即可計算箱體總重。同時要附帶計算出箱體重心位置，因為在篩箱側(cè)板上開中心軸軸孔時，要求軸孔中心位置是在通過箱體重心的鉛垂線上，并按技術(shù)要求，左右偏差在 50 毫米的范圍內(nèi)。這是保證在振動過程中箱體的穩(wěn)定和篩分效率的提高。2.計算參振石渣重量：要計算出參振石渣重量，必須先計算出篩面上平均全部石渣重量，為此必須先計算石渣在篩面上的流速。石渣在篩面上的流速，可近似的按如下公式計算：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文17υ=0.2kg （4—2）??????????1821/3?trn式中 υ——石渣在篩面上的流速 毫米/秒a——篩面傾角 度n——振動頻率 次/分r——振幅 米g——重力加速度 g=9.81 米/秒 2kg——排出能力的修正系數(shù)，它與篩面上每米篩寬每小時通過的石渣量有關(guān)，具體關(guān)系見表（4—2）表（4—2） 排出能力修正系數(shù)（千克） q(t/m?h) 45 50 60 70 80 100 120 150 200 250 300kg 1.61 1.45 1.29 1.16 1.05 0.93 0.88 0.83 0.78 0.76 0.75當石渣在篩面上的流速計算出來后，篩面上的石渣重量 Qm 即按下式計算Qm=Ql/υ （4—3）式中 Q——單位時間進入篩子的石渣重量；l——篩面長度；υ——石渣在篩面上的流速。實驗證明：篩子在振動時，停留在在篩面上的石渣重量約為篩面上全部石渣重量的 30%，即約有 70%的石渣跳動在空間不隨篩子振動。設(shè)篩面上全部石渣重為Qm，參振石渣重為 P1，則Qm=Ql/υ （4—4）式中 Q——單位時間進入篩子的石渣重量；l——篩面長度；υ——石渣在篩上的流速。由此計算出參振石渣重量。上層篩面：每小時每米寬篩面上通過的石渣量 q=600/2.0=300 噸/米·小時，按此查表（4—2） ，得 kg=0.75。篩面長為 4.2 米。這樣，即可由（4—2） 、 （4—3） 、 （4—南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文184）三式，分別計算出上層篩面石渣流速 υ1、全部石渣重量 Qm1、參振石渣重量 P11各為：υ1= 0.2×0.75× =542 毫米/秒???????????82498054/32tgQm1=600×4.2/（3.6×542）=1.3 噸P11=1.3×30%=433 kg下層篩面：每小時每米寬篩面上通過的石渣量 q=（600×50%）/2.0=150 噸/米·小時，按此查表（4—2） ，得 kg=0.83。篩面長為 4.2 米。這樣，即可由（4—2） 、（4—3） 、 （4—4）三式，分別得υ2= 0.2×0.83× =600 毫米/秒???????????182198054/32tQm2=300×4.2/（3.6×600）=0.61 噸P12=0.61×30%=200 kg全部參振石渣重量為：P 1= P11+ P12=433+200+633 kg，設(shè)計時圓整取 700 kg。3.選擇中心軸軸承和確定中心軸軸徑：以箱體重與參振石渣重相加，再乘以機械指數(shù) k，就得振動時作用在兩側(cè)篩箱板軸孔的總的離心慣性力，這個力就是選擇軸承所必要的軸承載荷，再結(jié)合中心軸轉(zhuǎn)速按《機械零件》的原則，即可選擇中心軸軸承。軸承選定后，即可按軸承內(nèi)圈直徑確定出中心軸軸徑?？紤]到清篩機要在彎道作業(yè)，軸承需要有一定的承受軸向載荷的能力；而且兩側(cè)軸承孔的同心度又較差，軸承內(nèi)外圈軸線需要有一定的相對偏斜；另外為了減小軸孔單位面積上的壓力，這里采用了中寬系列的雙列向心球面滾子軸承。初估參振重量為 2000+700=2700 kg，作業(yè)時離心慣性力為 2700×3.15=8505 kg。兩側(cè)各用一相同軸承，故每個軸承所受的名義徑向載荷為：R=1/2×8505=4253 kg查冶金工業(yè)出版社 1972 年版《機械零件設(shè)計手冊》表 19—6，取動負荷系數(shù) fd=2.5,顧實際徑向負荷為：Fr=fdR=2.5×4253=10633 kg而實際的軸向負荷 Fa=0，所以 Fa/Fr=0 l2,為使前后支承彈簧在工作過程中受力能接近相等；（二）在作業(yè)過程中，由于箱體實際上除作前述振動外，還作繞中心軸的“點頭”振動。箱體上除了中心軸而外的各點合成軌跡均為長短軸不相同的橢圓。根據(jù)理論推導(dǎo)，當 1> 2 時，入渣端篩面上各點的軌跡為長軸水平、l短軸鉛垂的橢圓[見圖 4.2（b）]。由于入渣端篩面上的石渣層較厚，需要有教大的鉛垂抖動幅度來松開石渣層，所以，讓 1 > 2,旨在使清篩效率能進一步提高。l整個篩箱有四個支座，每個支座由兩個相同的并聯(lián)的彈簧支承，也就是整個箱體由八個相同的并聯(lián)彈簧支承。按（2—22）式或（4—8）式，支承彈簧的總剛度應(yīng)為：K= =1310 kg/cm9162?每個支承彈簧的剛度為：K0=1310×1/8=164 kg/cm所以，在彈簧的計算中，要求彈簧剛度能近似的等于 164/厘米。以下計算所用符號，引用《機械零件設(shè)計手冊》第二十二章。彈簧最小工作負荷P1=（2000+2900 ）× 1/8=613 kg南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文24彈簧最大工作負荷P2=P1+Rp=613+0.5×164=695 kg彈簧的材料選用 60Si2Mn,查《機械零件設(shè)計手冊》表 22—3，按一類工作考慮，[τ]=4500 kg/cm2; τj=7500 kg/cm2;G=8×105kg/cm2。取 C= ，查《機械零件設(shè)計手冊》表 22—6，K=1.26，所以彈簧絲直徑8.5?dD為：1.69cm?????4508.692.16.12?CKP取直徑 d=1.7cm=17 毫米；彈簧中徑 D2=5.8×17=100 毫米。驗算許用極限負荷 P3：P3= kgKDdj 150706.1832 ?????由于 P3=1150 千克>1.25P 2=1.25 ×695=869 千克，所以滿足強度要求。彈簧在 P2作用下的變形為：F2=P2/K0=695/164=4.238 cm彈簧工作圈數(shù)為：n= 5???345324106987..DPGd總?cè)?shù) 1=n+1.5=6.5n驗算彈簧剛度 P＇：P＇= cmkgnd/167508.34324???由于 P＇=167kg/cm 與要求的剛度 K0=164kg/cm 接近，所以剛度也滿足要求。彈簧圈間距δ=f 3= cn4.1567???節(jié)距 t=d+δ=1.7+1.4=3.1cm=31mm采用 YⅡ 型右旋彈簧，其自由高度為H=δn+(n 1-0.5)d=1.4×5+(6.5-0.5) ×1.7=17.2 cm驗算穩(wěn)定性指標 b南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文25b= 72.102?DH由于 b=1.72GR=11.988 千克?米,滿足起動要求，所以就選 J03-132M-4型電動機為激振電機，功率為 11 千瓦；轉(zhuǎn)速為 1500 轉(zhuǎn)/分。4.6 皮帶傳動計算皮帶計算包括：計算皮帶輪尺寸；選定皮帶類型和確定皮帶的根數(shù)與長度。要完成這一部分內(nèi)容，就需要知道皮帶輪的速比；皮帶輪的中心距以及單根皮帶所傳遞的功率。當激振電機選定后，按裝在電機上的小皮帶輪轉(zhuǎn)速即確定。而大皮帶輪轉(zhuǎn)速是與激振頻率相等的，這是作為參數(shù)被選定的。所以，兩皮帶輪轉(zhuǎn)速比是已知的。在已知速比的條件下又知道大皮帶輪直徑，則小皮帶輪直徑就可算出。當激振酊劑選定后，皮帶所要傳遞的功率即確定，按此就可以選擇皮帶類型和確定皮帶根數(shù)。激振電機是安裝在清篩機的機架上，這樣，就基本確定了皮帶輪的中心距。按照兩個皮帶輪的直徑和中心距，可以計算皮帶長度；根據(jù)皮帶類型和計算長度，就可以選定皮帶。由激振電機到激振輪是采用三角皮帶傳動。計算及引用符號來自《機械零件設(shè)計手冊》第十章。按前，大皮帶輪計算直徑 D2=560 毫米，而大皮帶輪轉(zhuǎn)速應(yīng)為 840 轉(zhuǎn)/分，電動機轉(zhuǎn)速為 1500 轉(zhuǎn)/分，故小皮帶輪計算直徑為：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文29= =314 毫米12nD?50846?大皮帶輪上的軸孔直徑為 60 毫米，但軸孔中心應(yīng)向激振塊對面偏離輪緣中心 5毫米；根據(jù) J03-132M-4 型電動機查手冊，電動機軸徑為 38 毫米，此即小皮帶輪軸孔直徑。皮帶速度用= =24.5 米/秒106??nDv?106534?比較適當。三角皮帶的計算長度：??ADAL?????422121?= ??035635602??=3579 毫米按傳遞功，查《機械零件設(shè)計手冊》表 10—4 取 C 型帶輪；再按表 10—2，采用標準值 L=3594 毫米的皮帶。皮帶繞轉(zhuǎn)次數(shù)為：秒次 /8.63594210???LVU由于 U=6.8 次/秒<20 次/秒，所以不會造成皮帶壽命的顯著下降。皮帶實際中心距為： 毫 米1072102????????A安裝皮帶必需的 Amin=A-0.015L=1053 毫米補償皮帶伸長的 Amax=A+0.03L=1215 毫米小皮帶輪包角為：а≈180o- = =166o???6012D???60173458三角皮帶根數(shù) Z 按下式計算：210KN?式中 N=11 千瓦；K 1=0.7（查表 10—6） ；K 2=0.95（查表 10—7） ；N 0=7.9 千瓦（查南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文30表 10—5） ，以上查表均引自《機械零件設(shè)計手冊》 。于是得到：1.295.07.???Z圓整取 Z=3，即采用三根 C3594 的三角皮帶。皮帶作用在軸上的拉力為：千 克086sin32sin0 ??SQ4.7 中心軸強度、剛度以及軸承壽命驗算中心軸是連同激振輪一起轉(zhuǎn)動的，軸內(nèi)應(yīng)力基本上不作周期性交變，所以，中心軸只作靜應(yīng)力強度驗算。在篩箱內(nèi)部裝有中心軸的軸套，護套直徑稍大于月牙部分的直徑，驗算中心軸剛度的目的，是在檢驗它在動載荷作用下產(chǎn)生撓度后是否碰到他外層護套。道床清篩機每天凈作業(yè)時間不會超過三小時，每年按三百天作業(yè)計算，一年作業(yè)時間最多 1000 小時，所以軸承壽命取 4000～8000 小時也就足夠了。驗算軸承壽命所用軸承載荷，應(yīng)該是中心軸強度計算中所求的最大軸承反力。將中心軸取出，其上下受力見圖 4.4：圖 4.4 中心軸受力圖P1——激振重 G1的離心力（ =1964 千克） ；gRGP21??P2——激振重 G1的離心力（ =7449 千克） ；22q——P2沿長度 =0.51 米的分布力（q=14704 千克/米） ；l南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文31P3——激振重 G1的離心力與皮帶拉力和（P 3=P1+Q=2172 千克）由靜力平衡條件分別求得軸承反力：FA=5696 千克： F B=5939 千克并按彎矩概念求得：MA=-304420 千克?毫米= -0.3044 千克?厘米MB=-336660 千克 ?毫米= -0.3367 千克?厘米MC=531520 千克?毫米=0.5315 千克?厘米MD=355455 千克?毫米=0.3555 千克?厘米MX=531520+3732 -7.352x2=2692-14.704 =0, 得 =254 毫米，dX xMmax=644500+2692 254-2.46?2542=1118106 千克?毫米=1.118 105 千克?米按功率計算轉(zhuǎn)矩公式，求得電動機通過皮帶傳動而作用在大皮帶輪上的轉(zhuǎn)矩為：M=975000?11 0.95/840=12448 千克?毫米=0.0124 ?105 千克?厘米所以動力的輸入端（B 端）的扭矩為：Mn=M=0.0124 105 千克?厘米作出彎矩圖和扭矩圖如圖 4.4 所示，由圖可見，最大彎矩值為 Mmax=1118106 千克?厘米。按￠120 毫米等截面軸考慮，截面抗彎模量W= =170 厘米 332d?考慮到彎矩及扭矩基本上不是周期變化的，即使變動，因其變動量較小，所以只需驗算此軸的靜力強度。軸的材料采用 45 號剛，強度極限 σb=6000 千克?厘米 2,查燃料工業(yè)出版社 1972 年出版的《機械設(shè)計手冊》表 6—203，酌取其彎曲應(yīng)力[σ]=2000 千克/厘米 2。由于最大應(yīng)力σmax=Mmax/W=111810/170=658 千克/厘米 2 <2000 千克/厘米 2亦即 σmax <[σ],所以軸的強度是足夠的。實質(zhì)上此軸并非等截面，中間部分直徑為186 毫米，軸在這一部分的應(yīng)力最大值更大，可見，此軸強度是相當高的。由此可以斷定，此軸中間部分的最大撓度肯定遠小于軸與軸套間隙 10 毫米，因此可以不再南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文32驗算此軸的剛度。由于最大軸承反力 FB=4854 千克，取動荷系數(shù) fd=2.5,姑實際徑向負荷為 P=2.5 ?5939=14848 千克。查《機械零件設(shè)計手冊》表 19—13，3264 型軸承的額定動負荷C=58600 千克。軸的轉(zhuǎn)速為 840 轉(zhuǎn)/分，這樣，此軸承的壽命為Lh= 小時37512586041????????比原定的 5000 小時要少，但此清篩機可使用 4 年左右，壽命不算短。4.8 共振問題共振問題是振動篩設(shè)計中的一個十分重要的問題，如處理不當，將會引起皮帶松脫、支承彈簧折斷、篩條折斷及車底架劇烈振動等現(xiàn)象發(fā)生。所以在振動篩設(shè)計中，應(yīng)考慮以下幾個主要方面的共振問題。1.箱體的共振問題：前面談到，自定中心振動篩一般都是在超篩箱系統(tǒng)共振條件下工作的，因此在“開車”和“停車”過程中，都要通過篩箱系統(tǒng)的共振區(qū)。如果在篩箱上沒有阻尼裝置，當通過共振區(qū)時，箱體振幅會大幅度增加，在這種情況下必將引起皮帶松脫等現(xiàn)象的發(fā)生。所以，對自定中心振動篩來說，阻尼裝置是必不可少的。2.支承彈簧的共振問題：因在上節(jié)“支承彈簧計算”部分已經(jīng)談過，這里就不再重復(fù)。3.篩面共振問題：篩面好象是一塊彈性薄板，它與篩箱連接在一起，由于連接情況不同，篩面的自振頻率也不同，目前很難用理論計算。連得牢繃得緊的篩面，剛度大自振頻率就高；反之自振頻率就低。如篩面的自振頻率與石渣在其上跳動的頻率相接近，則篩面是在共振狀態(tài)下工作下工作，結(jié)果構(gòu)成篩面篩條將易于產(chǎn)生裂斷現(xiàn)象。為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，在設(shè)計和安裝篩面時，應(yīng)盡可能使篩面與篩箱連得牢繃得緊，有可能還要讓篩面有向上的“拱度” ，以曾大篩面的剛度，使其自振頻率遠高于激振頻率，從而杜絕篩面產(chǎn)生共振的可能。4.車底架的共振問題：車底架的自振頻率可以用近似的理論來計算，但很煩，而且計算結(jié)果又和實際出入很大，不足以作為設(shè)計依據(jù)。因此，為防止車底架產(chǎn)生共振，在設(shè)計車底架時，除要滿足強度條件外，還要有足夠剛度，對車底架的中梁來說，其許用撓度宜小于 /800～ /1000；從構(gòu)造來說，還要求中梁有一定拱度，跨ll度越長，拱度越大，跨長 =20 米的中梁，其拱度、不應(yīng)低于 /800～ /1000；在設(shè)ll南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文33計時對車底架剛度的增加還要留有余地，因為在使用后由于結(jié)構(gòu)松弛，車底架剛度還有一定程度減??；另一方面因為振動篩試運轉(zhuǎn)后，對車底架還有可能增加要求。因此建議，在安裝振動篩前，可先用儀器來測量車底架的自振頻率，如測出的頻率振動篩的激振頻率接近，在車底架剛度不能再增加時，可以減小振動篩的激振頻率，其方法是減小小皮帶輪的直徑，并按（1—4）式相應(yīng)減小支承彈簧剛度，只要將激振頻率減小到小于車底架自振頻率的 20%～30%即可。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文345.結(jié)論在這次設(shè)計過程后，我比較系統(tǒng)的了解機械設(shè)備的總體設(shè)計，并進一不熟練了機械設(shè)計手冊的查詢。自定心振動篩運轉(zhuǎn)過程中，只有運轉(zhuǎn)時浮動軸成為振動中心，相對固定，才可能保持皮帶傳動的皮帶不會松脫折斷。而自定中心振動篩的軸是浮動的，沒有固定支架使其保持在同一位置不動。所以，如何使浮動軸的位置在運轉(zhuǎn)過程中保持不變是此設(shè)計的關(guān)鍵。本文采用使篩箱的激振振幅 A 與皮帶輪輪心對篩箱重心的偏心矩 r 相等的方法，使浮動軸在運轉(zhuǎn)過程中相對固定，因此要使激振塊重量 G、除激振塊外振動篩箱（包括參振石渣）的全部重量 P、偏心距 r、激振塊相對輪心的偏心距 R、彈簧總剛度 K 和振動頻率 ω 滿足：GR=Pr,Gk=Gω 2,這就是自定心振動篩的設(shè)計條件。在振動篩工作過程中，雖由于篩內(nèi)石渣量的不同，P 會產(chǎn)生一定波動，但通過計算知引起軸的波動量并不大，不會使皮帶發(fā)生折斷。另外激振頻率對振幅的影響也相當重要，起動時必須快速通過其自振頻率，遠離共振區(qū)，才能避免產(chǎn)生共振。在此次設(shè)計中，對軸的強度驗算也十分重要，這也使又復(fù)習(xí)了一遍材料力學(xué)。此次設(shè)計使我們受益匪淺，為我們以后到單位工作起到了一個良好過度。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文35參考文獻[1].璞良貴，紀名剛主編.機械設(shè)計.第七版.北京：高等教育出版社，2001；[2].孫桓，陳作模主編.機械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2002；[3].成大先主編.機械設(shè)計手冊（機械振動）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004；[5].蔡春源主編.新編機械設(shè)計手冊.遼寧.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1993。[4].聞邦椿，劉樹英編著. 機械振動學(xué).北京：冶金工業(yè)出版社，2000；[5].王昆，何小柏，汪信遠主編.機械設(shè)計課程設(shè)計.北京：高等教育出版社，1995；[6].徐鶴齡主編.振動篩和離心篩設(shè)計.北京：人民鐵道出版社，1979；[7].廖念釗，古瑩奄，莫雨松，李碩根，楊興駿編.互換性與技術(shù)測量.第四版.北京：中國計量出版社，2000；[8].劉鴻文主編.材料力學(xué).第四版.北京：高等教育出版社，2004[9].Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. 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