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摘 要
現(xiàn)在中國在各種選煤廠運用的所有機器設(shè)備里,振動篩是出現(xiàn)麻煩次數(shù)比較多、維護工作量較大的機器之一。很多問題著重體現(xiàn)為篩箱出現(xiàn)斷梁、開裂現(xiàn)象,采用稀油進行潤滑的箱式振動器漏油、齒輪打齒、軸承溫升過高、異常聲響大等,還伴隨傳動帶跳帶斷裂等問題。這類故障直接導致振動篩的工作壽命,極大影響了生產(chǎn)運作。而本次設(shè)計的振動篩為GPS1025型高頻振動篩，該系列振動篩主要用于煤炭行業(yè)中物料分級、脫水、脫泥、脫介等作業(yè)。其工作可靠，篩分效率高，但設(shè)備自身較重。設(shè)計分析論述了設(shè)計方案，包括振動篩的分類與特點和設(shè)計方案的確定；對煤泥進行運動學上的研究，對振動篩的動力學參數(shù)進行考慮和計算，合理設(shè)計振動篩的構(gòu)造大小；電動機的應用與檢查；進行了主要構(gòu)件的設(shè)計與計算。繪制了GPS1025高頻振動篩的總裝配圖及主要零件圖；然后對于機器維護、應用、潤滑、密封還有噪聲方面的降低等情況，進行了大概的介紹，最后對于振動篩環(huán)保性能還有實際應用的經(jīng)濟效益進行講述。
關(guān)鍵詞：振動篩；激振器；高頻振動篩；低噪聲
V
ABSTRACT
Now, in all the machinery and equipment that China USES in various coal preparation plants, vibrating screen is one of the machines that have more trouble and maintain a larger workload. Appear many problems mainly embodied in screen box beam, cracking phenomenon, the thin oil lubrication for box type vibrator oil leakage, gear cutting, large bearing high temperature, abnormal sound, etc., also with jump problems such as fracture belt. This kind of fault leads directly to the working life of the vibrating screen, which greatly affects the production operation. The vibrating screen of this design is the GPS1025 high frequency vibrating screen, which is mainly used in the coal industry for material classification, dehydration, desilting, desiccation and so on. The work is reliable, the screening efficiency is high, but the equipment itself is heavier. The design analysis discusses the design scheme, including the classification and characteristics of the vibrating screen and the determination of the design scheme; The kinematics of coal slime is studied, the dynamic parameters of vibrating screen are considered and calculated, and the structure size of the vibrating screen is reasonably designed. Application and inspection of motor; The design and calculation of main components are carried out. The general assembly drawing and main parts drawing of the GPS1025 high frequency vibrating screen are drawn. Then, the paper introduces the maintenance, application, lubrication and sealing of the machine, and finally explains the environmental performance of the vibrating screen and the economic benefits of practical application.
Key words: shaker; Vibrator; high frequency vibrating screen
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1前言 1
1.2背景 1
1.3振動篩的分類 3
1.4篩分機械發(fā)展方向 4
2振動篩篩面物料運動理論 6
2.1滑行運動所需條件和參數(shù)的選取 6
3.工作原理和結(jié)構(gòu)組成 12
3.1圓振動篩的工作原理 12
3.2振動篩基本結(jié)構(gòu) 13
4.振動篩動力學基本理論 15
5.振動篩參數(shù)計算 20
5.1運動學參數(shù)的確定 20
5.2振動篩工藝參數(shù)的確定 21
5.3動力學參數(shù) 23
5.4電動機的選擇 23
6.主要零件的設(shè)計與計算 27
6.1軸承的選擇與計算 27
6.2激振器的設(shè)計 28
7振動篩的安裝維護及潤滑 30
7.1振動篩的安裝及調(diào)試 31
7.2維護與檢修 33
7.3振動篩的軸承潤滑的改進 33
8振動篩的降噪處理 35
8.1振動篩降噪措施 35
結(jié) 束 語 37
參 考 文 獻 38
致謝 40
附錄1：外文翻譯 41
附錄2：外文原文 50
低噪聲高頻振動篩設(shè)計
1 緒論
1.1前言
在選礦廠、選煤廠等等的工業(yè)設(shè)施里，煤泥進行使用和進一步加工之前，通常得分為粒度近似的幾個等級。煤泥經(jīng)由篩子表面的過孔分級稱為篩分。進行該工作的設(shè)備稱為篩分機械。
在工業(yè)設(shè)施中選擇的篩分機械形式有很多種結(jié)構(gòu)，如固定格篩、弧形篩、旋流篩，滾軸篩，簡篩、搖動篩，慣性振動篩和共振篩等。當前，因為慣性振動篩的結(jié)構(gòu)不繁雜、工作效率高，生產(chǎn)力大等優(yōu)點，所以在選礦廠、選煤廠及其它工業(yè)設(shè)施里被廣泛用于分級，脫水，脫介和脫泥工作。還有共振篩在工作應用中也有非常不錯的表現(xiàn)，只是因為沖擊裁荷比較大，所以它的構(gòu)件(如橫梁與側(cè)板)很容易受損壞。需要更深入的分析和改善。隨著煤礦開采能力和入洗原煤量的提高,作為物料分級篩選的主要設(shè)備——振動篩也不斷向大型化發(fā)展。
1.2背景
1.2.1振動篩的發(fā)展概況
篩分機器在國外已經(jīng)有了三百多年的發(fā)展歷史，振動篩出現(xiàn)前，篩分煤泥主要依靠人工來進行篩分。慣性篩出現(xiàn)在大概在一百年前，最早的慣性篩是依靠柴油機來提供動力的，職責用于對煤泥的分級工作。
在19世紀初，功能比較初具雛形的振動篩已經(jīng)出現(xiàn)，主要是用于分級的圓振動篩（單軸振動篩），隨著選煤、選礦業(yè)的發(fā)展用于脫水的直線振動篩（雙軸振動篩）逐漸發(fā)展起來。
圓振動篩（單軸振動篩）的發(fā)展經(jīng)歷了簡單慣性式向自定中心式的發(fā)展過程。直線振動篩經(jīng)歷了箱式振動器到雙電機拖動的筒式振動器（自同步技術(shù)），目前為箱式振動器與側(cè)邦式塊偏心單元體振動器（自同步技術(shù)）的并存時代。
當前的振動篩軸承大都使用振動設(shè)備的專用軸承，篩框的主要聯(lián)接件采用了虎克鉚釘或高強螺栓，篩面采用了不銹鋼篩面、聚鞍脂篩面等。使得結(jié)構(gòu)漸漸的比較合理，篩框受作用力設(shè)計上也是漸漸由靜態(tài)動力設(shè)計向以模態(tài)分析為基礎(chǔ)的現(xiàn)代動態(tài)設(shè)計階段發(fā)展。在振動篩的制造方面，主要焊接結(jié)構(gòu)件均采用了去應力和噴丸處理，對篩框的形狀誤差、主要構(gòu)件的形位公差、粗糙度控制等方面的要求越來越嚴。
雖然篩分機的結(jié)構(gòu)形式在發(fā)展過程中出現(xiàn)了許多種新型結(jié)構(gòu)及篩分方法，但通過實踐證明，許多看似理想的結(jié)構(gòu)型式被無情淘汰。因此，國際上一些篩分機制造廠家生產(chǎn)的振動篩結(jié)構(gòu)型式逐漸趨于近似，機型趨于穩(wěn)定，大家都不去研究結(jié)構(gòu)特別新奇，而是著重于把機器的安全性能，穩(wěn)定工作放在首要位置，正因如此才使得篩分機工作壽命大量增加，正常工作的機器壽命基本處于五年以上。
振動篩噪聲指標是影響工人身體健康的一個主要指標。過去箱式振動器由于采用齒輪傳動，噪聲通常達到90分貝以上，后來逐漸采用了自同步技術(shù)，噪聲由原來的90多分貝下降到85分貝左右。但自同步技術(shù)存在拋射角不穩(wěn)定，工作頻率不能有效調(diào)整等因素，使得箱式振動器的振動篩不但沒有被淘汰，甚至通過不斷改進結(jié)構(gòu)形式，提高齒輪加工精度，改善齒面嚙合狀態(tài)等方法，而重新發(fā)展起來，噪聲也從過去的90多分貝下降至85分貝左右。
1.2.2我國振動篩的發(fā)展概況
國內(nèi)振動篩的發(fā)展經(jīng)歷了五個階段：
（1）引進設(shè)備階段：20世紀50年代左右，國內(nèi)振動篩主要靠引進原蘇聯(lián)、波蘭等國的設(shè)備，面積一般在10平方米以下，如BHN、TYN-IIL、SXG-1（WK型）等。
（2）初步開發(fā)階段：從20世紀60年代，我國技術(shù)人員在引進國外振動篩的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)了類似50年代進口的產(chǎn)品，如SZZ、SSZ圓、直線振動篩（單、雙軸振動篩）系列。
（3）研究設(shè)計階段：20世紀70年代，我國技術(shù)人員對選煤廠仍在使用的進口設(shè)備進行了系統(tǒng)的調(diào)查研究，分析論證，并獨立研制出了單軸，雙軸系列振動篩，如DD、ZD、DS、ZS系列圓、直線振動篩（單、雙軸振動篩），并在選煤廠廣泛使用，最大規(guī)格12。
（4）新產(chǎn)品開發(fā)與引進技術(shù)階段：20世紀80年代，我國振動篩發(fā)展進入了一個全新時期，相繼開發(fā)的新型振動篩有ZD型等厚篩、旋轉(zhuǎn)概率篩和概率篩等新品種。同時，原鞍山礦山機械廠引進了美國RS公司的圓振動與直線振動篩系列產(chǎn)品，最大面積14.4m2,基本滿足了中小型選煤廠的生產(chǎn)需要，并在國內(nèi)大量推廣應用，唐山煤科院參考德國KHD公司技術(shù)，研制開發(fā)了ZK、YK系列振動篩。85年左右，洛陽礦山機械廠也引進了日本神戶制鋼的技術(shù)開始生產(chǎn)大型篩。
（5）大型振動篩開發(fā)研制階段：20世紀90年代，隨著大型選煤廠生產(chǎn)需要，原來的中小規(guī)格振動篩已滿足不了生產(chǎn)需要，雖然洛礦引進了日本神戶制鋼大型篩技術(shù)，但并沒有成功推廣應用，許多研究單位與制造單位也相繼開發(fā)超過3米寬的大型振動篩，但事故率高，不能被用戶認可。說明大型篩的研制存在一定難度。為此，原煤炭部把“大型直線振動篩的可靠性研究”列入國家“九五”科研攻關(guān)項目。原平頂山選煤設(shè)計院承擔了該項目，并首次研究成功2ZKP3660型大型直線振動篩，并于2000年投入使用，可靠性指標達到了引進產(chǎn)品的水平。目前該系列產(chǎn)品已在國內(nèi)大量推廣，將逐步替代進口產(chǎn)品。
2000年，平頂山選煤設(shè)計院研制出的自同步型2ZKZ3660大型直線振動篩也成功應用于兗礦集團東灘煤礦選煤廠；2002年，山西賽德篩選技術(shù)設(shè)備有限公司研制開發(fā)了JR3072香蕉篩，并形成了系列，投入實際運用，為取代大量進口的香蕉篩產(chǎn)品奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
我國的振動篩技術(shù)從無到有，從小到大。目前品種型號繁多，絕大部分中小型產(chǎn)品基本能滿足了用戶要求，大型產(chǎn)品技術(shù)已趨于成熟，尚需在振動篩制造方面更進一步提高。相信在不遠的將來，振動篩大量進口的局面將結(jié)束。
1.3振動篩的分類
（1）按振動篩振動頻率是否接近或遠離共振頻率分為共振篩和慣性振動篩。共振篩曾一度崛起，受到各國普遍重視，發(fā)展很快；但在生產(chǎn)實踐中，暴露出結(jié)構(gòu)復雜、調(diào)整困難、故障較多等缺點。而慣性振動篩由于激振器的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，便于維修，從而得到了廣泛的使用。慣性振動篩是靠固定在其中部的帶偏心塊的慣性振動器驅(qū)動而使篩箱產(chǎn)生振動。慣性振動篩按振動器的形式可分為單軸振動篩和雙軸振動篩。
（2）按振動篩按篩面工作時運動軌跡的特點，分為圓運動振動篩（簡稱圓振動篩）和直線運動振動篩（簡稱直線振動篩）兩大類。圓振動篩由于振動器安裝的位置偏差，實際篩箱運動軌跡一般為橢圓。即使直線振動篩，由于制造與設(shè)計偏差，通常篩箱的運動軌跡也不完全是直線，只是接近直線振動。圓振動篩因為一根軸就是激振器，所以又稱為單軸振動篩，直線振動篩的則是由兩根軸組成激振器，所以也稱雙軸振動篩。
（3）當然振動篩還有其它許多分類方法，例如，按照支撐彈簧的結(jié)構(gòu)不同，又有線形彈簧振動篩和非線形彈簧振動篩。按支承裝置安裝位置不同，可分為座式振動篩和吊式振動篩，按篩箱與水平面是否成一定角度安裝，可分為水平篩和傾斜篩。按工作頻率的高低，可分為高頻振動篩和低頻振動篩等等。
1.4篩分機械發(fā)展方向
綜合國內(nèi)外篩分機械發(fā)展現(xiàn)狀 ,篩分機械將向以下幾個方向發(fā)展。
（1）向大型化發(fā)展?，F(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展會讓公司規(guī)模擴張 ,生產(chǎn)工作極大提升。
（2）向重型超重型篩發(fā)展。大的工業(yè)項目需要處理外形很大的煤泥等 ,國外一家公司生產(chǎn)的產(chǎn)品可處理直徑達一米以上外形大的煤泥等。
（3）向理想工作軌跡振動篩發(fā)展。以提高各區(qū)段的工作能力和整個設(shè)備生產(chǎn)率為目標 ,尋找一種以理想狀態(tài)工作方式為基礎(chǔ)的新型篩分機成為篩分設(shè)備生產(chǎn)進步的一個目標。
（4）向反共振振動篩發(fā)展。以減輕整體設(shè)備重量、減少生產(chǎn)成本、提高使用壽命和穩(wěn)定為方向 ,提出全新的反共振振動篩機。
（5）向嚴格化、系列化、普遍化發(fā)展。這是便于設(shè)計、生產(chǎn)和減少生產(chǎn)成本的根本方法 ,德國公司生產(chǎn)的USL 和USK篩機的側(cè)板、篩板、橫梁、傳動軸均已實現(xiàn)嚴格化、普遍化 ,振動器也只有三種 ,同屬德國的一家公司生產(chǎn)的結(jié)礦篩和等厚篩也只達到了其中兩種標準，可見三化程度要求有多高。
（6）應用自同步技術(shù)。采用兩臺電機自同步技術(shù)以代替齒輪強迫同步 ,可使結(jié)構(gòu)變的簡單 ,減少異響 ,從而簡化了機器潤滑、維修和檢查等時效性的工作 ,減少機器出現(xiàn)問題。
（7）振動強度增大。設(shè)備的工作過程逐漸強化 ,以取得較大的速度和加速度 ,從而使工作效率得到提升。
（8）向空間發(fā)展。對于小型的煤泥等 ,不斷出現(xiàn)了旋流振動篩、錐型振動篩、蝶型振動篩、旋轉(zhuǎn)概率篩等 ,既縮小設(shè)備的體形 ,又使得工作效率得到大幅度的提升。
（9）向難篩分物料篩機發(fā)展。
（10）共振篩系列進步逐漸消失,慣性振動篩系列飛速發(fā)展。
2 振動篩篩面物料運動理論
2.1滑行運動所需條件和參數(shù)的選取
設(shè)備上顆粒的運動分析，如圖2-1所示：
圖2-1
設(shè)備上的動力學各個參數(shù)比如傾斜角度方向角度等等基本依靠所選取的煤泥等運動時候的狀態(tài)選取。設(shè)備上顆粒沿著工作軌跡運行時候的情況就作用到設(shè)備上的工作效率，因此為了有用的選擇設(shè)備篩的動力學依據(jù)，就一定要分析設(shè)備上的煤泥等的參數(shù)。
需要煤泥等在設(shè)備的槽體中不會出現(xiàn)被跑出去的情況，關(guān)鍵的地方應該讓物流和設(shè)備基座處于相互觸碰的狀態(tài)，這樣的原理就是能讓那些細小的顆粒垂直于基座的重力方向的力比因為設(shè)備搖晃而觸發(fā)的細小顆粒慣性力在垂直于基座方向的力大或者一樣。
又有上圖里可以看出，想要達到以上的要求的標準情況就是：
（2-1）
式中： G——物料的重量；
m——物料的質(zhì)量；
——振動篩槽體安裝傾角；
——槽體振動的圓頻率；
——設(shè)備振動幅度；
——振動方向角。
把式子G=mg帶到（2-1）式里，簡化后得：
（2-2）
設(shè)
D= （2-3）
式中： D——拋擲指數(shù)，即垂直于槽底方向的振動加速度分量與重力加速度分量之比；
g——重力加速度，g=9.8m/ 。
當D比一小或者等于一時，式（2-2）成立，煤泥一定不會被拋出，這個時候煤泥與槽底之間不再保持相互接觸的狀態(tài)。
2.2正向滑動與反向滑行
從上圖得到，能夠讓物料的細小顆粒往X方向做出滑行運動的作用力是物料平行于槽底方向的慣性力分力與重力分力的和，以P表示，即：
（2-4）
式中：——振動相位角。
而極限摩擦力 是正壓力N與靜摩擦力系數(shù)的乘積，即
（2-5）
上面公式里：——細小顆粒和設(shè)備之間的靜摩擦力系數(shù)；
N——正壓力，按下式計算
（2-6）
式（2-5）中的“”就是摩擦力的方向。當計算爭相滑行運動時就是負號，計算反向滑行運動時就是正號。正方向滑行運動就是指顆粒向出料端方向進行運動，反方向滑行運動就是于正方向相反的方向進行運動。
若需要讓煤泥等物質(zhì)做出正方向的運動，就得讓慣性力分力與重力分力的和比最大F0還要大，也就是
P> （2-7）
從（2-4）式子可以得到，當=1時，慣性力分力與重力分力的和達最大，而F0又是最小，這個時候（2-7）式就能簡化：
（2-8）
式中：——物料對槽底的靜摩擦力。
設(shè)
（2-9）
（2-10）
上式里： ——振動強度；（或稱機械指數(shù)），系振動加速度幅值與重力加速度之比；
n——設(shè)備每60s振動的次數(shù)；——正方向運動指數(shù)。
由上式看出，當正向滑行指數(shù)大于1時，物料可以出現(xiàn)正向滑行。
再由式（2-4）看出，當=1時，力P達到最小值，使物料出現(xiàn)反向滑行的條件是
P< （2-11）
也就是
（2-12）
若
（2-13）
式中： ——反向滑行指數(shù)。
當反向滑行指數(shù)>1時，物料可以出現(xiàn)反向滑行。
綜上所述，根據(jù)拋擲指數(shù)D，正向滑行指數(shù)以及反向滑行指數(shù)的大小，可以得到以下兩種滑行運動狀態(tài)：
(1)當D<1、>1、<1時，只出現(xiàn)正向滑行的運動狀態(tài)；
(2)當D<1、>1、>1時，在振動篩槽體的一個振動周期內(nèi)，將會出現(xiàn)正向滑行和反向滑行兩種運動狀態(tài)。
2.3物料顆粒滑行平均運動速度
正向滑行的相對速度對時間進行定積分，就可以得到每一次運動時間內(nèi)移動的距離，然后再除以其振動周期，就是物料正向滑動的平均速度，
即
= （2-14）
又有
=
設(shè) =，=，=，帶到上式里面，就能得出：
（2-15）
=
若 = （2-16）
式中： ——正向滑行的速度系數(shù)。
這時上面的公式就可以進行改寫為：
（2-17）
當==時，速度系數(shù)為
= （2-18）
再運用類似的方法就能得到顆粒反方向運動的平速：
=- （2-19）
式中之=，=，=，若設(shè)
= （2-20）
與此同時，該運動的速度就可以這樣表達
式中： ——反向滑行的速度系數(shù)。
（2-21）
當==時，速度系數(shù)為
= （2-22）
顆粒的兩個方向運動的總平均速度，就和兩個方向平均速度一樣，也就是
= （2-23）
得到理論上顆粒的平均速度之后，就能夠帶入（2-23）式子里算出顆粒運動的實際上的平均速度：
（2-24）
式中： ——料層厚度對物料平均速度的影響系數(shù)，其值一般為0.7~1。
3.工作原理和結(jié)構(gòu)組成
3.1圓振動篩的工作原理
機器設(shè)備篩子的表面開機啟動后的工作通道是圓形，那么該振動篩就稱為圓振動篩。圓振動篩主要由篩箱、激振器、篩網(wǎng)、振動器、減振彈簧等組成。這個篩分機器設(shè)備采用自同步工作原理以便于之后使用其它機械隊物料顆粒等做一系列的加工處理。
該振動篩和另外一種振動篩也就是直線型的相比其優(yōu)勢體現(xiàn)在：
（1）篩子表面的運動軌跡是圓形，煤泥在篩子的表面上工作軌跡比較不錯，所以有較高的工作效率；
（2）篩子的表面能夠在同一平面上安裝，所以減少了設(shè)備的高度；
（3）因為設(shè)備箱體晃動的加速度比較大，且常安裝成水平，因此經(jīng)常拿來用于物料的水泥介質(zhì)等脫離，也可用于煤泥的分級。
圖3-1激振器（圓振動篩）工作原理
該機器設(shè)備工作時候的原理如上圖所示。在各剎時位置中，兩個偏心塊離心力順著K方向的分力一直會出現(xiàn)疊加，而離心力于K方向相互垂直方向，分離一直會互相抵消。
由上圖看出，第一個和第三個的離心力因為疊加，使得激振力最大，第二個和第四個離心力則相互消除，所以激振力就沒有。
因為設(shè)備與篩子的表面為四十五度，因此篩子的表面振動角也是45度。煤泥被拋起后，在與篩面碰到相撞時小于篩孔的煤泥顆粒及水分篩透，從而可以完成水泥介質(zhì)的脫離分散與分級等各種工作。
本次設(shè)計的振動篩設(shè)備就與大部分圓振動篩結(jié)構(gòu)很接近。振動器的潤滑劑用的吸油，使的是軸承之間的距離間隙很大。設(shè)備晃動上的振動器為往返迂回運動，之后再由電動機被很多帶輪帶動，然后又經(jīng)過V帶傳送回去。
3.2振動篩基本結(jié)構(gòu)
圖3-2 GPS1025型圓振動篩
本次設(shè)計GPS1025振動篩（圖3-2）是高頻圓振動篩。該振動篩有兩種形式，分別為單雙層式的振動篩。設(shè)備箱體被下面的裝置支撐著，而支撐箱體的支承裝置又劃分為四組，就有壓板，座耳，彈簧和彈簧座。座耳為鉸鏈式，便于調(diào)整篩箱的角度。更換彈簧座可以把篩箱傾角調(diào)整成20°， 25°的位置。
3.2.1篩箱
篩箱是篩機的承載部件，由篩框、篩面及鏈接零件等組成。
(1)篩面：為適應大塊大密度的物料的篩分需要，振動篩的篩面需要有較大的承載能力，耐磨和耐沖擊性能。為減少噪聲，提高耐磨性設(shè)計中采用成型橡膠條，用螺栓固定在篩面拖架上。上層篩面采用帶筐架的不銹鋼篩面，下層篩面采用編織篩網(wǎng)。其緊固方式是沿篩箱兩側(cè)板處采用壓木、木契壓緊。中間各塊篩板之間則用螺栓經(jīng)壓板壓緊。
(2)篩框：篩框由側(cè)板、橫梁等部分組成。側(cè)板采用厚度為6—16mm的A5或20號鋼板制成。衡量常用圓形鋼管、槽鋼、方形鋼管或工字鋼制造。篩框必須要由足夠的剛性。篩框各部件的聯(lián)接方式有鉚接、焊接和高強度螺栓聯(lián)接三種、
3.2.2支承裝置和隔振裝置
支承裝置是一種彈性元件為了支撐設(shè)備的箱體，有吊、座兩種形式。
支承式是該機器設(shè)備所運用的方式，設(shè)備被彈簧固定在相應的一個底座上。使用這種方式的優(yōu)勢就在于其底座并不高，僅僅只用在設(shè)備箱體兩邊弄出可以放上彈簧的底座就可以了，這一整個過程也非常的容易，這樣也使得曬機緊密。
隔振裝置中的彈簧采用合金材質(zhì)螺旋式的彈簧，這樣的好處就是生產(chǎn)很快而且簡單，并且還能有效減少碰撞降低噪聲；能用的時間較長。缺點是體積較大；容易出現(xiàn)噪聲；調(diào)節(jié)剛度不方便；水平方向的剛度小，容易使機體產(chǎn)生水平方向的晃動。
3.2.3 傳動裝置
該設(shè)備所使用的傳動裝置為三角式皮帶，三角式皮帶的優(yōu)勢在于其不復雜的機構(gòu)還有振動器工作時候的速度也能通過它來調(diào)節(jié)。
4.振動篩運動學分析
圖4-1 圓振動系統(tǒng)力學模型圖
在圓振動篩中，因為選用柔性材料的彈簧，而設(shè)備篩分機器又處于超共振動的情況下進行運轉(zhuǎn)，所以彈簧的剛度對振動幅度帶來的消耗是可以無視的。而實際上還有許許多多圓振動篩進行運轉(zhuǎn)的時候晃動也是可以無視的，大約估算時能夠不予考慮。這個時候，在設(shè)備篩箱上的作用力只是設(shè)備工作時的力和偏心塊進行往復運動時的慣性力2，兩者之間需要彼此平衡（圖4-1）即
（4-1）
式中： ——篩箱（包括偏心塊）的計算質(zhì)量；
——篩箱沿振動方向的振幅
r——偏心塊質(zhì)心至回轉(zhuǎn)軸線的距離。
當上式的幾個參數(shù)能夠得知的時候，振動幅度的大概范圍就有：
（4-2）
若所需的單振幅及及振動質(zhì)體質(zhì)量已知時，則所需的偏心塊質(zhì)量矩可按下式計算：
但是由于存在一些部件會對設(shè)備運轉(zhuǎn)帶來一定的消耗，就要按照上圖建立相應的方程進行分析：
=
= （4-4）
、式中： ——合成慣性力作用線與水平面的夾角；
m——篩箱的計算質(zhì)量，
k——隔振彈簧在垂直方向的合成剛度， （4-5）
（4-6）
方程（4-4）有以下形式的特解：
而
=
=
=
=
，
因為y、x這倆方向上的彈簧的剛度皆不相同，所以振動的方向和激振力的方向合成出來后也皆不相同，其合成后的振幅和實際振動角就使用下式進行得出：
=
（4-7）
其中彈簧在y方向有著一定的彈簧剛度，可是在另一個方向上卻等于沒有，因此設(shè)備在x方向上的質(zhì)量比在y方向上的稍微少一點，不過實際振動角比激振力的振動角稍大。不過如果出現(xiàn)的情況，那么兩個方向上設(shè)備的質(zhì)量大約一樣，，因此以上需要大約的計算數(shù)據(jù)：
（4-8）
經(jīng)由上式得出的情況就和之前的分析結(jié)論完全符合。
設(shè)想激振力的作用力不經(jīng)由篩箱重心，篩箱將出現(xiàn)來回晃動。參照圖4-2，可創(chuàng)建篩箱重心沿x方向的振動方程及篩箱對其重心搖擺振動的運動微分方程，為了減少不必要的計算量，就忽略不計對設(shè)備工作運轉(zhuǎn)沒什么影響的摩擦力。
（4-9）
而
，
式中：——兩激振偏心塊對篩箱重心的轉(zhuǎn)動慣量之和；
——彈簧1和彈簧2的中心線與篩箱重心之矩；
——激振力作用線與x軸交點之坐標。
上述方程的特解：
（4-10）
振幅和擺動幅角分別為
（4-11）
而
（4-12）
式中： ——該振動系統(tǒng)的兩個固有頻率。
當工作頻率遠大于以上兩個固有頻率時，即，及，時，振幅的近似值為
（4-13）
為了使設(shè)備達到所需要的工作要求，那么就得=0，從上方式子得到，需要達到這些要求：
（1）=0，換算過來后就是l0為零，工作上的作用力應通過質(zhì)體重心。
（2）=0，也就是=0,而=的情況下，就得使=。
如果這些要求無法達到的時候，就需要校準振動幅角對篩箱各部位振幅的影響，振動幅角對于設(shè)備的影響處于百分之六到十一之間，那就是沒有任何關(guān)系的。
但是，有那么一小部分的設(shè)備，在振幅這一塊就得入料口要比出料口的大，所以這就需要設(shè)備上的激振力只有經(jīng)過設(shè)備箱體焦點的上方。所以在這個時候，進料端物料顆粒的速度就要提升，而排料端物料顆粒的速度就要下降。
5.振動篩參數(shù)計算
5.1動力學參數(shù)的選擇
振動方面的設(shè)備日常生產(chǎn)力需要進行這些運動工作：簡、非簡諧直線振動、圓周振動和橢圓振動等。有了上述的運動為基礎(chǔ)，才能讓顆粒按照工作軌跡運動。而振動設(shè)備選擇了不一樣的動力參數(shù)時，就能夠讓顆粒在工作軌跡里出現(xiàn)各種不一樣的運動狀況。
5.1.1.拋擲指數(shù)
通常情況都是根據(jù)設(shè)備工作時候的需求范圍來進行篩選，圓振動篩的數(shù)值適合在=2.5～4；不容易篩分的顆粒數(shù)值就選大的，反之亦然。篩分通過的孔是比較細時數(shù)值選大的，反之亦然。由設(shè)計條件，選取。
5.1.2.振動強度K
對此數(shù)值進行選取。就是根據(jù)材料的材質(zhì)還有零部件的剛度來選擇，而目前的技術(shù)參數(shù)考慮K值所選取的值在三到八之間，振動篩則是三到六之間。考慮本次的要求，振動強度的值選4。
5.1.3.篩面傾角
本次設(shè)計采用的圓振動篩取～，再根據(jù)振動幅度的值進行考慮后。
篩面傾角選擇為。
5.1.4.篩箱的振幅
篩箱振幅；生產(chǎn)篩子的主要依據(jù)，因此選擇篩選振幅的時候一定要符合實際，這樣顆粒之間才能夠篩分，降低物料的擁擠，為了更方便的進行分離。篩箱振幅的范圍在3到6毫米之間，實際選擇的時候就要由篩孔來進行參考。篩箱的振幅選擇為A=5mm。
5.1.5.篩子的振動頻率
:經(jīng)由還有選擇出的篩箱振幅就能算出篩子的振動頻率。
（5-1）
5.1.6.振動強度校核
篩子的振動強度由式（5-2）得：
（5-2）
又有要求，因此該數(shù)據(jù)可以達到標準。
算出后K的值：=3.97 ；
就得出了篩子的振幅為5，振動頻率為845和振動強度為4。
5.1.7.物料的運動速度
機器開機啟動之后進行篩分的煤泥的速度由下式：
（5-3）
選取≈0.1。
V =7.92m/s
5.2振動篩工藝參數(shù)的確定
由文獻[2]選取設(shè)計振動篩工藝參數(shù)：
5.2.1振動篩的工藝參數(shù)
篩面的長度和寬度
計算的式子： Fq
式中：Q——處理量，Q=450t/h
F——篩面的工作面積
q——單位時間處理量,q=50
就計算得出工作面積為9㎡,長度為8.4米，因此B=F/L=9/4.8=1.07m。
5.2.2.篩分效率
振動篩進行對顆粒的進程里，體現(xiàn)工作整個過程的指標就是生產(chǎn)的能力。也就是泛指的篩分效率。可以由下面的式子進行算出：
(5-4)
把顆粒還有設(shè)備上其他雜物完美的進行篩分，再由該過程的結(jié)果就能得出上面的兩個參數(shù)。所用篩分設(shè)備篩子表面的物理性質(zhì)，必須要與測試所使用的篩分設(shè)備一致。
篩分設(shè)備的生產(chǎn)能力與很多很多因素有著密不可分的聯(lián)系。根據(jù)所使用的具體效果不一樣對設(shè)備的標準也是不一樣的。
5.3動力學參數(shù)
振動器偏心質(zhì)量及偏心距的確定：由文獻[3]
設(shè)備開機工作進行運轉(zhuǎn)后，彈簧上的剛度會變小，因此下面式子里的K的數(shù)值能夠不計。
雙軸振動篩：
（5-5）
式中：—篩箱（包括偏心塊）算出后的質(zhì)量，M=1080kg；
—每根軸上的偏心塊質(zhì)量；
—篩箱沿振動方向的振幅，=5mm；
r —偏心距，r=30mm。
由式（3-13）得 ===87.5kg
大約得90KG
5.4設(shè)備電機的選擇
5.4.1設(shè)備電機功率計算
機器設(shè)備進行工作運轉(zhuǎn)的時候因為受到阻尼力的影響會損失一定的功率。
因此計算的公式為：
（5-6）
式中：M——總質(zhì)量；
—；
；
；
；
，。 由軸承的類型選取其值微0.002.
=14.3KW
所有有N=14.3KW。
5.4.2 選擇電機
由文獻[17]，選擇傳動電機型號為，其額定功率為，n
5.4.3電機的啟動條件的校核
慣性振動篩啟動之后，電動機就要對摩擦力和偏心質(zhì)量帶來的作用力進行抵抗，開始運行又存在著慣性帶來的影響，這樣失去的功率就不多，所以就要選擇工作后轉(zhuǎn)矩很高的電機，所以，一定要按照標準進行檢驗：
(5-7)
式中：——電機的其動轉(zhuǎn)矩；
——電機的額定轉(zhuǎn)矩；
——振動篩偏心重量的靜力矩與
=9550=9550=98.1 N·m (5-8)
= (5-9)
上式中的λ的值取2.1.
===1.73 (5-10)
所以 ==1.732.1=3.63
= (5-11)
得到
= + (5-12)
總質(zhì)量為
=2M (5-13)
==0.002900.06=2.27N·m (5-14)
其中
將摩擦力矩的大小帶進式子(5.13)就有 =22.27=4.54 N·m
為靜力矩
=900.069.8=52.92 N·m (5-15)
將與值帶入公式(5.12)得=4.54+52.92=57.5 N·m
將值帶入公式(5.11)得==35N·m
==0.357
得到=3.63,因此達到 ,所以這一次的檢查是達標的。
表5.2 電動機性能
型 號
轉(zhuǎn)速
功率
6.重要構(gòu)件的分析
6.1軸承的分析
6.1.1軸承的選擇
根據(jù)振動篩的工作特點，應選用大游隙調(diào)心滾子軸承。
按照基本額定動載荷來選取軸承
(6-1)
式中：——基本額定動載荷；
——當量動載荷；
=900.06()=42.2KN (6-2)
——壽命系數(shù)，=2.3～2.8 本次設(shè)計選取=2.5
——轉(zhuǎn)速系數(shù)，=（）=0.32
把計算得出的數(shù)據(jù)帶進式子中得 ==329.69KN
查閱資料有，選擇使用GB297—84，軸承型號3G3624，內(nèi)徑120mm，外徑260mm。
6.1.2使用壽命的計算
軸承的壽命公式為：
=() (6-3)
式中：的單位為10r
——為指數(shù)。對于球軸承，=3；對于滾子軸承，=10/3。
運算的時候，壽命單位用h表示比較便利。就可以把式子4.1用另外方式表達。表達的公式為：
=() (6-4)
式中：——基本額定動載荷=329.69KN ；
——軸承轉(zhuǎn)數(shù)；
——當量動負荷；
選取額定壽命為6000h。
將已知數(shù)據(jù)代入公式(4.2)得：
==16889>8000
到達標準，為合格。
因此設(shè)計中選用軸承的使用壽命為17426小時。
6.2激振器的設(shè)計
激振器就是當偏心塊進行運轉(zhuǎn)工作的時候為其提供所需要的動力。開機工作的時候只需把激振器加固在需求部件上，需求部件就可以得到相應的動力。 如圖所示：
圖6.1 結(jié)構(gòu)圖
7振動篩的使用
7.1振動篩的安裝及調(diào)試
7.1.1使用前的措施
該設(shè)備在工作運轉(zhuǎn)之前，一定要嚴格把控質(zhì)量。因為制造出來之后存在存放時間過久就會出現(xiàn)很多問題，比如零部件出現(xiàn)銹跡、使用壽命有消耗或移動的時候磕絆到出現(xiàn)損失等，出現(xiàn)了以上的情況必須立馬進行維護。還有激振器，剛生產(chǎn)出來時不容易生銹，為其添加了防銹油，完全使用前要把防銹油換成潤滑油。使用前一定要仔細閱讀產(chǎn)品說明書，才能得心應手使用。
7.1.2 安裝
1.篩機最好一整臺的從支撐點處將其吊起。
2．把篩機吊到之前已經(jīng)用金屬制造并安置好的機架上，用一定的設(shè)備對其進行輔正水平對齊，前后的高度也要對齊。
3.固定篩機的彈簧在拆卸前要對齊進行剛度上的檢查，就是拿剛度與其相仿的柔性材質(zhì)彈簧放于設(shè)備箱體兩側(cè)。
4.進行安裝的時候要把箱體其中一邊的彈簧用螺栓加固在機架上，然后才把另一邊的彈簧按照同樣的方式進行加固，結(jié)束之后，兩邊同時整理螺釘螺母緊固在一起。如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)很大的差錯，就換上柔性材料的彈簧。
5.設(shè)備安裝時候其篩子表面上的傾斜角度，可以依據(jù)物料顆粒在篩子里散落的大概樣子，整改角度在20°或是25°。
6.篩機萬一需要幫忙的真空裝置。則在進料端連上可以使氣水漏斗分開的裝置，把真空弄到差不多的值。如果發(fā)現(xiàn)氣會跑、真空的值無法提高，要趕快找問題并處理。
7.篩機每個零部件之間一定要緊固，每一個螺釘螺母不能有松動現(xiàn)象，整個機器里不能出現(xiàn)任何不正常的撞擊和聲音。篩機運動部分和周圍固定物之間最小間隙不得小于50毫米。
7.1.3 試運轉(zhuǎn)
篩分設(shè)備安裝全部完成之后,必須要進行一遍無物料的工作運轉(zhuǎn)，這樣才能看出這次安裝的效果是否合格,再對機器進行調(diào)節(jié)?？哲囋嚬ぷ鞯臅r長不應該低于九個小時。工作時間內(nèi)，觀察篩子發(fā)動時候有沒有異常聲響，工作起來設(shè)備性能等方面是不是平穩(wěn)，經(jīng)由其他設(shè)施觀察設(shè)備的振幅是否達到標準。設(shè)備工作時，設(shè)備振動不會出現(xiàn)搖晃現(xiàn)象。如果出現(xiàn)了該現(xiàn)象，問題應該是兩邊彈簧高度相距比較大、懸掛繩的拉力不平衡、轉(zhuǎn)動軸不水平或三角帶過緊，必須要對其調(diào)整恢復。工作之后的四小時里，軸承上的溫度會急劇提升，之后不會發(fā)生太大變化。如果工作后有不正常聲響或溫度提升非?？?，必須立馬停止工作，檢查軸是不是工作靈敏還有潤滑是不是有效果等，必須處理完問題后才能繼續(xù)工作。工作一天后停止工作然后檢查各連接零件是不是緊固，如果不緊固，加固后才能工作。試工作八小時后沒問題，再進行對機器安裝工作的驗收。
7.2維護與檢修
對設(shè)備進行檢查等一系列保養(yǎng)工作目的是為了清楚篩子的一切狀況，而且要及時維護和更換破壞、生銹的構(gòu)件來使得篩子的作用效果體現(xiàn)不受破壞。
7.2.1 維護
（1）日常維護
日常維護就是包含篩面，特別是篩面是否有松動情況，出現(xiàn)該情況就要趕快加固。按時對表面進行清潔工作，發(fā)現(xiàn)漆皮掉落的位置要趕快維護、把生的銹去除并噴漆，而露出的加工表面要噴上防銹劑來遏制住起銹。
（2）按時檢查
周檢：對篩面、支撐裝置等等各重要的零部件螺釘螺母是否松動情況進行檢查，如果出現(xiàn)該情況要及時加固。檢查篩子時，應該尤其觀察作用在飛輪上的不平衡重塊加固的是不是安全,如果不牢靠有松動,篩子工作時,不平衡重塊就會飛出飛輪，就有極大可能出現(xiàn)相當危險的情況。
月檢:檢查篩子表面上工作消耗的情況，如果在某一部分發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)破損要立馬進行必須的處理(如更換地方并另外加固篩子的表面。觀察篩箱側(cè)板所有螺釘螺母狀態(tài)，如果出現(xiàn)與側(cè)扳加固的并不牢固時，立馬進行更換并加固。
修理
對篩子進行按時檢查時出現(xiàn)的狀況，要及時處理。維護內(nèi)容就有立馬調(diào)節(jié)三角帶張力，換上新的帶，激振器從出廠到安裝工作應用必須有專人在干凈衛(wèi)生的地方進行。完全拆除后要仔細檢查其各個零部件磨損消耗的狀態(tài)，結(jié)晶箱體中的潤滑流過的通道使其沒有障礙干擾，洗干凈每個連接部位的干擾物，要對全部密封件進行更換還有其他不能用的零件。
維護設(shè)備時一定要著重考慮：
(1)激振器從出廠到安裝應用必須得讓專職人員進行，禁止不正規(guī)操作，有極大可能使得設(shè)備遭受在一定程度上的破壞。重新開機工作前要對其進行清潔。
(2)更換后的新設(shè)備要每過四到八小時還有繼續(xù)進行一次加固，一直到設(shè)備完全不會出現(xiàn)松動的情況。
7.2.2易見問題和處理
設(shè)備在工作時候遇到一些易見問題，產(chǎn)生的原因和處理的方法如表7-1：。
表7.1
易見問題
原因
處理方法
工作效果不佳
出現(xiàn)擁擠
停止工作并清洗
煤泥的含水量多
采取改變傾斜角度的方法
設(shè)備出料不平衡
入料口進行改善
篩子上煤泥太都
降低投入的物料
篩選的網(wǎng)有松動
進行加固
7.3振動篩的軸承潤滑的改進
機器設(shè)備運行時間長了之后就會發(fā)生很多異常現(xiàn)象，極大威脅了設(shè)備的工作性能。追溯其原因，還是因為周圍工作時粉塵太多使密封板出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。所以由測試再結(jié)合圖紙規(guī)范另外生產(chǎn)出新的密封板。
7.3.1措施
有大部分計算得出使用猶豫潤滑是效果拔群的因為其性能不錯，只是在投入實際運用之后，因為工作環(huán)境不利，還有設(shè)備生產(chǎn)和安裝時候的技術(shù)不高，密封性差還有不容易修繕就成了非常嚴重的缺點。所以，設(shè)備上軸承就必須得研發(fā)出新的潤滑方法。
7.3.2結(jié)果
經(jīng)過一系列嚴格的對比分析，通過上述各個方面對設(shè)備進行改善后設(shè)備的性能等等出現(xiàn)明顯的提升。在日常正常運行生產(chǎn)的前提之下，還防止了備用部件出現(xiàn)浪費的情況。
8振動篩的降噪處理
8.1振動篩降噪措施
通常在機器設(shè)備工作的過程由于各種因素的影響，會出現(xiàn)許多噪聲雖然無可避免但是不進行減低處理的話會對操作人員帶來威脅，而對本次設(shè)計的振動篩降低噪聲的措施如下：
（1）按時查看振動篩各個部件是否加緊牢靠
一開始應該先檢查是不是設(shè)備里有部件不牢靠，所以要立馬把設(shè)備里的所有部件加固不能出現(xiàn)松動的情況，尤其常常需要更換的一些重要部件，防止局部的松動而影響了整體的工作晃動從而出現(xiàn)太大的噪聲。
（2）使用新型材料代替老材料篩板
由于新型材料——聚氨酯其各方面性能不僅能滿足老材料金屬篩板的工作所需求性能還能對降低噪聲出現(xiàn)相當不錯的成果，所以使用新材料代替老材料也能有效降低噪聲。
（3）篩箱側(cè)板加約束阻尼層
因為設(shè)備箱體采用鉚接等工藝生產(chǎn)制造而成，這樣設(shè)備箱體的側(cè)板體積就很大，工作時候在各種作用力下就會出現(xiàn)很大的噪聲，又因為側(cè)板工作時候晃動的速度越小出現(xiàn)的噪聲也是越小，而在側(cè)板上加上約束阻尼層能有效的降低側(cè)板的晃動所以也能有效的降低噪聲。
（4）降低軸承內(nèi)外套之間的摩擦力
工作時候軸承內(nèi)外套之間摩擦力過大產(chǎn)生劇烈摩擦也會發(fā)出巨大的噪聲，降低措施就是其滾動體可以使用輕巧的材料或者內(nèi)部沒有材料使得重量大幅降低從而降低摩擦的強度減少噪聲。
（5）采取柔性輻板齒輪
設(shè)備進行工作的時候，因為內(nèi)部齒輪不停的相互嚙合，從中產(chǎn)生的噪聲也是要尤其重視的。很多機器設(shè)備采取的是常用的齒輪，自身就帶著大幅度的晃動效果，還有齒輪之間相互嚙合的程度更加的強烈，所發(fā)出的噪聲也是很強烈。
而使用柔性幅板齒輪，其特性以及各方面參數(shù)都能有效的使齒輪之間相互嚙合的時候降低碰撞程度，還能對其產(chǎn)生的能量進行消除，有效的降低產(chǎn)生的噪聲。
（6）更換柔性材料的彈簧
設(shè)備工作的時候，因為彈簧會和設(shè)備基座之間出現(xiàn)滑行運動。而該運動就會出現(xiàn)干摩擦，這樣使得產(chǎn)生的聲響相當強烈，會讓這個部位的噪聲變得很大很大，不過更換了柔性材料的彈簧后就能很有效的降低了摩擦從而降低了噪聲。
（7）溜槽加橡膠襯板
設(shè)備上的直線篩進料的口和排料的口，其中的溜槽的材料用的是鋼材，煤泥在溜槽里運動的時候相互之間會發(fā)生碰撞就會產(chǎn)生強烈的噪聲，所以就可以在入料口和排料口的溜槽外表面弄上一層橡膠襯板，降低物料與溜槽之間的碰撞強度從而降低噪聲。
結(jié) 束 語
這一次設(shè)計的GPS1025型高頻振動篩是依據(jù)世界在篩分機器設(shè)備上先進的技術(shù)之上，再通過實踐等而設(shè)計的振動篩。主要內(nèi)容也是對該篩分設(shè)備許多重要的零部件參數(shù)，型號等方面進行了設(shè)計；通過一次次查閱資料，從網(wǎng)絡上，書籍里，各種報刊雜志中獲取選取依據(jù)。之后也通過知道老師的悉心指導才突破一個又一個難點而設(shè)計出該振動篩。從內(nèi)部軸承、激振器、電機等校核計算再到安裝維護性能分析等等。
經(jīng)過這一段時間的不斷學習，自己對之前聞所未聞的篩分設(shè)備有了一定的認知，知道了不能只專注于理論上的知識，更主要的是為了生活實踐上的，要合理的把兩者結(jié)合起來，這對于以后自己各方面都有顯著的提高。與此同時自己也了解到了，我國最近一直在篩分機器這一方面大力發(fā)展、進步，也不斷出現(xiàn)了驚人的成果為生產(chǎn)制造解決了很多很多問題，不過距離世界上的頂尖水平仍然