生產(chǎn)能力為60th的雙軸直線振動篩設(shè)計

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摘 要本次我要設(shè)計的是生產(chǎn)能力為 60 t/h 的雙軸直線振動篩，本著節(jié)能，減耗，環(huán)保的原則，從整體布局到個別零件的設(shè)計和選用上都進行了改進，包括篩箱和篩面的設(shè)計和固定，激振器的形狀，支撐方案的設(shè)計等等，還包括軸采用空心，偏心塊取代偏心軸，單電機帶動取代雙電機帶動等，另一方面采用座式結(jié)構(gòu)，淘汰了以前的懸掛結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)更安全，占地面積更小。對于篩筐，齒輪的材料選擇方面有比較高的要求，現(xiàn)采用高強度，高沖擊韌性的鋼材，不僅提高了耐用度，還減輕了整個結(jié)構(gòu)的重量；在連接件的選用上采用了耐用的十字聯(lián)軸器，螺栓連接代替焊接，本設(shè)計還包括對產(chǎn)品的潤滑，日常保養(yǎng)等措施。關(guān)鍵詞： 振動篩 激振器 偏心塊 橫梁 IAbstractI would like to design this is the production capacity of 60 t / h of biaxial straight shaker, in saving energy, reducing consumption, the principle of environmental protection, the overall layout of individual components on the design and selection have carried out improvements, including the Screen Me and the screen surface and the design is fixed, the shape of Vibrator, support the design and so on, including the use of hollow shaft, replace the eccentric block eccentric shaft, motor-driven replace the two-motor driven, on the other hand used structure , Eliminated the previous suspension structure, making the structure more secure, covers an area smaller. The sieve basket, gear selection of materials have relatively high demand, is now using high-intensity, high-impact toughness of steel, not only enhance the durability, but also reduce the weight of the entire structure in the connector on the choice of using a durable Cross coupling bolts connecting instead of welding, the design also includes the products of lubrication, routine maintenance, and other measures.Keyword: Vibrating separator, vibrator, partial piece, beam 0目 錄摘 要 ⅠAbstract Ⅱ第 1 章 緒論 11.1 課題研究背景及意義 11.2 振動篩的發(fā)展史 11.3 振動篩在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 21.4 振動篩在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用 31.5 振動篩的工作原理、分類及特點 41.5.1 振動篩的工作原理 41.5.2 直線振動篩的工作原理 4第二章 總體方案的確定 72.1 直線式振動篩的選擇 72.2 篩箱的設(shè)計 72.2.1 篩箱部件的連接 82.2.2 篩箱的支撐 82.2.3 篩框的材質(zhì) 82.3 篩面的設(shè)計 .92.3.1 篩面種類 92.3.2 篩面的固定 .102.3.2.1 木楔壓緊 .102.3.2.2 拉鉤張緊 .1112.3.2.3 螺栓壓緊 .112.3.2.4 斜板壓緊 .112.4 激振器 .122.5 支撐形式與隔振裝置 .13第三章、雙軸直線振動篩的設(shè)計計算 143.1 振動篩上物料的運動分析和工藝參數(shù)的選擇 .143.1.1 直線振動面上的物料運動分析 .143.1.1.1 篩面的運動方程 .143.1.1.2 物料的運動分析 .143.1.1.3 拋擲指數(shù) 的討論 15vK3.1.2 工藝參數(shù)的選擇 .163.1.2.1 處理量要求 .183.1.2.2 拋射強度 的確定 18vK3.1.2.3 振動篩的振幅 A 的確定 .183.1.2.4 篩面傾角 .19?3.1.2.5 振動方向角 .19?3.1.2.6 篩下物最大顆粒 .193.1.2.7 物料層厚度 203.1.2.8 篩分方式 .203.2 總體設(shè)計計算步驟 .203.2.1 計算振動篩篩面面積 .203.2.2 振動次數(shù)的計算 .2023.2.3 物料運動速度的計算 .203.2.4 驗算生產(chǎn)率 .213.2.5 估算振動篩的重量 .213.2.6 激振器偏心塊的質(zhì)量及其偏心距的確定 .213.2.7 隔振彈簧剛度的確定 .213.2.8 篩箱的設(shè)計 .213.2.9 電動機的選擇 .223.3 壓縮彈簧的設(shè)計 .223.3.1 初算彈簧所承受的載荷 .233.3.2 彈簧材料和直徑 .233.3.3 彈簧的剛度和變形計算 .233.3.4 彈簧的校核 .243.3.5 結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 .263.3.6 疲勞強度校核 .263.3.7 穩(wěn)定性計算 .273.4 齒輪的設(shè)計 .273.4.1 選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù) 283.4.2 按齒面接觸強度計算 .283.4.3 計算載荷系數(shù) .283.4.4 計算模數(shù) .293.4.5 齒輪的設(shè)計計算 .293.5 軸的計算與設(shè)計 .30 33.5.1 初步估算軸的最小直徑 .313.5.2 軸的各段長度的直徑設(shè)計 .313.5.3 對軸的受力分析 .313.6 圓軸法蘭的設(shè)計 .333.7 軸承壓蓋的設(shè)計計算 .343.8 密封件的設(shè)計計算 .353.9 偏心塊的設(shè)計與計算 .363.10 聯(lián)軸器的設(shè)計 363.10.1 聯(lián)軸器的類型選擇 373.10.2 規(guī)格的選擇與計算 373.11 鍵的選擇 373.11.1 軸與偏心塊連接處鍵的選擇 373.11.2.1 電動機與帶輪的連接處鍵的尺寸 373.12 螺栓的強度校核 383.12.1 橫聯(lián)合梁與篩板連接處螺栓的強度校核 383.13 帶輪的設(shè)計計算 383.13.1.確定計算功率 .39CAP3.13.2 計算帶的速度 393.13.3 確定 v 帶的基準長度和傳動中心距 393.13.4 確定帶的根數(shù) z 403.13.5 計算預(yù)緊力 400F第四章 日常維護保養(yǎng)以及故障排除 .4244.1 日常維護保養(yǎng) 424.2 潤滑 434.3 檢修周期以及大小修 434.4 故障分析以及排除 44結(jié)論 45附錄一 目前篩分機的分類形式 .46參考文獻 48謝詞 490第 1 章 緒論1.1 課題研究背景及意義 隨著工業(yè)的發(fā)展，篩分在國民經(jīng)濟各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，在冶金、礦山、煤炭、水電等部門的工藝流程中，篩分起著分選、分級、脫泥、脫水和脫介等作用。篩分設(shè)備技術(shù)水平的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣，關(guān)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 度，從而直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。 1.2 振動篩的發(fā)展史用篩分機把碎散物料篩分成不同的顆粒，已經(jīng)有悠久的歷史。從英國煤炭工業(yè)的文獻記載，在 1589 年提到煤的篩分。為了向市場提供各種顆粒的商品煤，廣泛的對煤進行篩分，是到 19 世紀下半業(yè)才盛行起來。固定篩是古老的篩分機。當時，有的固定篩用若干木條構(gòu)成，也叫棒篩，后來出現(xiàn)了有傳動機構(gòu)的棒條篩。這就是沿用至今的輥軸篩。為滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，圓筒篩，搖動篩和振動篩也先后問世。與固定篩相比，雖然輥軸篩，圓筒篩和搖動篩的工作效率有較大的改善，而且仍不失為結(jié)構(gòu)簡單和工作可靠，但是卻步能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。因此，早在 60 年代，這些篩子在我國就開始被逐漸淘汰。固定篩不消耗動力和非常簡單可靠的結(jié)構(gòu)，仍具有很強的生命力，目前仍大量用于初步篩分。振動篩采用拋射式篩分，篩子每振動一次，物料便被拋射一次，相對篩面沖擊一次，被篩分物料的折中特點使得振動篩的篩分效率高，生產(chǎn)能力大，因此被廣泛使用。在振動篩產(chǎn)生以后，人們開始重視建立和發(fā)展篩分理論。早期的篩分理論形成于50 年代初，它是以單個顆粒為研究對象而發(fā)展起來的，一般稱為單顆粒運動理論。該理論系統(tǒng)的描述了振動篩對物料進行拋射式篩分時，單個顆粒的運動情況，進而提出了篩分機特性值，即振動強度 K，和篩分特性值，即拋射強度 ，VK經(jīng)過長期實踐，人們發(fā)覺按照上述篩分理論設(shè)計的振動篩，對細物料進行篩分時的生產(chǎn)能力太小，遂意識到以單個顆粒物料的運動狀態(tài)代表成群的物料運動狀態(tài)具有交大的片面性。隨著研究工作的深入，自 1965 年開始逐步建立起顆粒在篩面上的運動理論。該理論以力群為研究對象，根據(jù)物體在碰撞時傳遞能量的原理，提出了篩面上整個料層中不同位置顆粒的速度變化規(guī)律，突破了單顆料理論關(guān)于振動強度小于 3.31的臨界值。在此基礎(chǔ)上，建立了薄層篩分法和變傾角篩分法，研制出等厚振動篩。用統(tǒng)計學(xué)方法研究碎散物料在篩面上透篩概率，稱為概率篩分理論。該理論是由瑞典的摩根森于 1951 年最先提出的，故在該理論指導(dǎo)下設(shè)計的振動篩稱為摩根森概率篩。在力群運動理論的知道下，近代振動篩的拋射強度和振動強度普遍提高。如德國和美國直線振動篩 K 值達 4.4，有的甚至達 6.7， 值達 3.5 以上。振動概率篩 K 值達vk5.5-7，弛張篩 K 值甚至達到 30。這些參數(shù)強化的振動篩適應(yīng)了近代篩分作業(yè)的特點——細粒物料增多，水分和黏性增大，以及篩分粒度下降和要求的分級，脫水效率提高等。隨著工業(yè)企業(yè)的發(fā)展和篩分機設(shè)計制造技術(shù)的進步，自 70 年代以來，世界上一些國家先后研制出了大型振動篩，篩寬在 3.6m 以上的已不罕見。如日本身剛所生產(chǎn)的振動篩達 4.8x7.2 ，德國 K.H.D 公司生產(chǎn)的振動篩寬達 5.5m，面積約為 50 。振動2m 2m篩大型化標志著篩分機技術(shù)已達到先進水平。零部件標準化，通用化和產(chǎn)品系列化，生產(chǎn)專業(yè)化，是近代機械工業(yè)的重要標志，篩分機械也不例外。如德國 K.H.D 公司生產(chǎn)的 USK 圓振動篩和 USL 直線振動篩，其激振器可以通用，同一個篩框既可以裝分級篩面，也可裝脫水篩面。又如美國振動篩，其基形已經(jīng)穩(wěn)定，主要力量放在改進結(jié)構(gòu)，簡化制造和應(yīng)用新技術(shù)的方面。有的篩子除激振器外，篩框也作成單體結(jié)構(gòu)，可以在現(xiàn)場組裝，極大地方便了制造，運輸和維修。前蘇聯(lián)早在 60 年代中期就組織了篩分機產(chǎn)品整頓，統(tǒng)一基型，減少雜亂型號，在此基礎(chǔ)上 提高產(chǎn)品的系列化程度。國外許多篩分機械公司都是科研，設(shè)計，制造和銷售的聯(lián)合體，專業(yè)化程度高，產(chǎn)品繼承性好，經(jīng)過多年改進，使產(chǎn)品逐步完善和提高。1.3 振動篩在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀建國 50 多年來，我國的篩分設(shè)備走過了一個從無到有，從小到大，從落后到先進的發(fā)展過程，前后經(jīng)歷了測繪仿制，自行研制和引進提高 3 個階段。目前國內(nèi)篩機產(chǎn)品種類有圓振動篩、直線振動篩、橢圓振動篩、高頻振動篩、弧形篩、等厚篩、概率篩、冷礦篩、熱礦篩、節(jié)肢篩等，旋振篩和各種振動給料機械，多達 50多個系列近 1 000 種規(guī)格，產(chǎn)品已在冶金、礦山、煤炭、輕工等許多行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，基本上滿足了國內(nèi)國民經(jīng)濟建設(shè)的需要。 由于我國東部經(jīng)濟發(fā)展較快， 篩分機械制造企業(yè)也主要分布在東北、華北、華東和中南地區(qū)，尤其是鞍山、新鄉(xiāng)地區(qū)，這兩個地區(qū)的篩分機械產(chǎn)值約占全國總產(chǎn)值的 50％左右，可是在西部地區(qū)，還沒有一家像樣的篩分設(shè)備制造企業(yè)。我國篩分設(shè)備制造企業(yè)雖然很多，但是真正具備實力的很少。21.4 振動篩在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用當今社會很多行業(yè)中都會應(yīng)用到振動篩，大部分的振動篩的作用是對物品的分級或者脫水。像冶金，機械，水利，建筑和建材，鐵路等部門，經(jīng)常為了提高物品的精度，常常利用振動篩對其物品進行分級。在煤炭工業(yè)部門，振動篩的作用不僅是分級，好多振動篩還用于對煤炭的脫水或者脫介，甚至用于除泥。隨著社會的發(fā)展,對篩分機的品種與質(zhì)量提出了更高的要求,目前它正處在迅速發(fā)展過程中。1.5 振動篩的工作原理、分類及特點1.5.1 振動篩的工作原理將顆粒大小不同的碎散物料群,多次通過均勻布孔的單層或多層篩面,分成若干不同級別的過程成為篩分。理論上大于篩孔的顆粒留在篩面上,稱為該篩面的篩上物,小于篩孔的顆粒透過篩孔,稱為該篩面的篩下物。碎散物料的篩分過程,可以看作由兩個階段組成:一是小于篩孔尺寸的細顆粒通過粗顆粒所組成的物料層到達篩面；二是細顆粒透過篩孔。要想完成上述兩個過程,必須具備最基本的條件,就是物料和篩面之間要存在著相對運動。為此,篩箱應(yīng)具有適當?shù)倪\動特性,一方面使篩面上的物料層成為松散狀態(tài)；另一方面,使堵在篩孔上的粗顆粒閃開,保持細顆粒透篩之路暢通。實際的篩分過程是:大量粒度大小不同,粗細混雜的碎散物料進入篩面后,只有一部分顆粒與篩面接觸,而在接觸篩面的這部分物料中 ,不全是小于篩孔的細粒,大部分小于篩孔尺寸的顆粒,分布在整個料層的各處。由于篩箱的振動,篩上物料層被松散,使大顆粒本來就存在的間隙被進一步擴大,小顆粒乘機穿過間隙,轉(zhuǎn)移到下層或運輸機上。由于小顆粒間隙小,大顆粒并不能穿過 ,因此,大顆粒在運動中,位置不斷升高。于是原來雜亂無章排列的顆粒群發(fā)生了分離,即按顆粒大小進行了分層,形成了小顆粒在下,粗顆粒居上的排列規(guī)則。到達篩面的細顆粒,小于篩孔者透篩,最終實現(xiàn)了粗、細粒分離,完成篩分過程。然而，充分的分離是沒有的，在篩分時，一般都有一部分篩下物留在篩上物中。細粒透篩時，雖然顆粒都小于篩孔，但它們透篩的難易程度不同，和篩孔相比，顆粒越易，和篩孔尺寸相近的顆粒，透篩就較難，透過篩面下層的顆粒間隙就更難。振動篩一般分為三大類為圓運動振動篩、直線運動振動篩和共振篩。31.5.2 直線振動篩的工作原理直線振動篩是采用慣性激振器來產(chǎn)生振動的，其振源有電動機帶動激振器，激振器有兩個軸，每個軸有一個偏心重，而且以相反的方向旋轉(zhuǎn)，又稱雙軸振動篩，由兩個齒輪嚙合以保證同步。當兩個偏心重的圓盤轉(zhuǎn)動時，兩個偏心重產(chǎn)生的離心力 F，在x 軸的分量總是抵消，在 y 軸的分量相加，其結(jié)果在 y 軸方向產(chǎn)生一個往復(fù)的激振力，使篩箱在 y 軸方向上產(chǎn)生往復(fù)的直線軌跡振動。還有一種情況是振源采用的是振動電機，這時需要布置兩臺，他們的軸線方向必須與振動篩縱向軸線方向一致。兩臺振動電機對稱布置在篩箱的上方，下部和兩側(cè)均可以。（1.1）trmPy?sin20??tsi式中 ， —不平衡重的質(zhì)量和， ，單位為 ；??0mKg—不平衡重塊所產(chǎn)生的激振力，單位為 ；PN—轉(zhuǎn)動時間，單位為 ；Ts—不平衡重質(zhì)心回轉(zhuǎn)半徑, 單位為 ；r—不平衡重的回轉(zhuǎn)角速度，單位為 ；?srad—在振動方向上的激振力, 單位為 ；y N—每個偏心塊的質(zhì)量，單位為 。0mKg由上式可見，雙軸慣性激振器，當作同步反向回轉(zhuǎn)的時候，產(chǎn)生定向的簡諧力，此力通過篩箱的質(zhì)心，使篩箱作定向往復(fù)直線振動。直線振動篩的篩面傾角通常在 8 以下，篩面的振動振動角度一般為 45 ，篩面在0 0激振器的作用下作直線往復(fù)運動。顆粒在篩面的振動下產(chǎn)生拋射與回落，從而使物料在篩面的振動過程中不斷向前運動，物料的拋射與下落都對篩面有沖擊，致使小于篩孔的顆粒被篩選分離。篩子的篩分效率及生產(chǎn)能力同篩面的傾角，篩面的振動角度，物料的拋射系數(shù)有關(guān)。為了保證篩分效率高，篩子的生產(chǎn)能力大，必須選擇合適的4值。 yKα βζ1—3 直線振動篩的工作原理圖 1—3 為直線振動篩的工作原理圖，篩面上的顆粒產(chǎn)生的拋射條件是 ，另?cosgay?此時的角 為開始拋射角 ，則?L????cos)sin(2gAL??第二章 總體方案的確定2.1 直線式振動篩的結(jié)構(gòu)特點與優(yōu)點2.1.1 振動篩的結(jié)構(gòu)特點5圖 2－１上圖片為箱式激振器結(jié)構(gòu)的振動篩，激振力的方向與水平成 45 度。箱式激振器結(jié)構(gòu)緊湊,,一臺振動篩上有安裝有兩個激振器,安裝與水平成 45 度,激振器的四個偏心重成雙的布置在箱體的外部,箱體內(nèi)有一嚙合的齒輪,其作用是保證兩對偏心重旋轉(zhuǎn)方向相反,轉(zhuǎn)速相等以及兩者相位關(guān)系正好相互對正,以使篩箱作直線往復(fù)運動.直線振動篩由于篩箱傾斜角小,篩子的高度減小,便于工藝布置.由于篩面是直線往復(fù)運動,上面的物料層在跳動和下落過程中受到壓實的作用,有利于脫水,脫泥,脫液和重介選礦時脫除重介質(zhì).2.1.2 直線振動篩的優(yōu)點（1）直線振動篩的動力平衡與物料在篩面上的運動狀況較好。（2）物料在篩面上的移動不是依靠篩子的激振力，故篩面一般水平安裝，所占廠房高度較低。（3）由于篩箱運動中有較大的加速度，所以特別適合于煤炭的脫水、脫泥和脫介。當然，也用于物料的分級。（4）直線式振動篩激振器由于激振器與篩面呈 傾角，故篩面上物料的拋射角?45為 。物料在拋起時被松散，在與篩面相遇撞擊時水和小于篩孔的顆粒透篩，從而實?5現(xiàn)脫水、脫泥、脫介和分級。（5）直線振動篩的激振器分為箱式和筒式兩種。這種激振器的主要區(qū)別在于軸的長短和不平衡重的形式：箱式激振器采用帶偏心塊的短軸；筒式激振器則采用長偏心軸。62.2 篩箱的設(shè)計篩箱是篩子的承載部件，由篩框及固定在它上面的篩面組成。它是由側(cè)板，橫撐，加強板和橫梁組合而成。側(cè)板是用鋼板制成，利用橫梁將兩塊連接起來，使篩框成整體結(jié)構(gòu)，側(cè)板用以傳遞激振力，激振器用螺栓連接在測板上。為了加強側(cè)板的剛度，在測板兩側(cè)采用雙層的鋼板，并在適當部位鉚接角鋼補強。橫梁和橫撐都采用無縫鋼管給料溜槽和排料溜槽用螺栓固定在篩幫上。螺栓連接可以克服采用焊接法引起篩箱易破裂的缺點。在需要時，溜槽可用耐磨鋼板制成，或表面襯以橡膠。圖 2—2 振動篩簡圖側(cè)板和橫梁是篩框主要的受力部件，由于篩箱是借助側(cè)板支承，所以側(cè)板承受著物料和篩箱的重量，并將激振力傳遞到篩框的各部分。側(cè)板一般用 810 毫米的鋼板和角鋼組合而成，從側(cè)板的結(jié)構(gòu)來看，它對 x～x 軸的慣性矩較大，所以，在垂直方向上的抗彎能力較大；但是，它對 y～y 軸的慣性矩較小，不利于承受水平方向的力量。所以，在有可能產(chǎn)生水平方向力量的地方，應(yīng)當適當?shù)剡M行補強。橫梁承受篩板和物料的重量及它在工作中的慣性力。橫梁可以采用槽鋼、工字鋼、無縫鋼管、箱型梁和壓型梁等幾種。采用鋼管作橫梁，由于它在和各方向的慣性矩相同,所以受力狀態(tài)較好,它特別適用于圓形運動的篩箱。但是，由于鋼管在與側(cè)板鉚接時比較困難，所以其使用收到一定的限制。應(yīng)當注意，由于梁的彎矩和長度平方成正比，所以從強度觀點來看，篩箱的寬度不宜過大，目前一般的篩箱很少大于 2.5 米。篩箱的剛度是指它抗彎變形的能力。在篩子工作時，篩框受振動產(chǎn)生的高頻慣性7力可使局部構(gòu)件發(fā)生動力變形，這種變形往往是橫梁或側(cè)板斷裂的一個原因。所以，加強篩框結(jié)構(gòu)的剛度，特別是連接部位的鋼度是個重要的問題。在橫梁間設(shè)置縱向小梁、橫梁上鋪設(shè)篩板、橫梁與側(cè)板連接處采用較大的彎鋼板以代替角鋼等措施都是提高篩箱整體剛度的有效方法。2.2.1 篩箱部件的連接篩箱的部件，如給料和排料溜槽、橫梁和橫撐原來是焊接在篩幫上的。但是，這種焊接結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，在工作一定時間后，常常導(dǎo)致破裂。近年來，為提高承載能力都改用鉚釘或螺栓連接。2.2.2 篩箱的支撐篩子安裝方式取決于現(xiàn)場的條件，或是架在機座上，或是懸吊在承重結(jié)構(gòu)上。目前座式篩子占多數(shù)，因為這種支撐方式比較簡單，對廠房的高度要求較低，對篩子也沒有特殊的安全要求，但是要傳給地基一定的水平力和垂直力。2.2.3 篩框的材質(zhì)我國目前一般采用 A3 碳素鋼。這種材料的可焊性良好，但彈性和沖擊韌性較低，因此最好采用 A5 普通碳素鋼。對于大型篩子，應(yīng)該采用高強度和高沖擊韌性的鋼材，其常用的材料是 16Mn 或鍋爐鋼板。采用優(yōu)質(zhì)鋼材可以提高材料的強度，而且還能減輕篩框的重量，對篩箱結(jié)構(gòu)能帶來一定好處。篩框結(jié)構(gòu)常用的連接方式有鉚接、焊接和螺栓連接三種。鉚接結(jié)構(gòu)的尺寸準確而無內(nèi)應(yīng)力，對振動負荷有較好的適應(yīng)能力，但制造工藝繁雜；焊接結(jié)構(gòu)施工簡便，但是由于焊縫復(fù)雜，內(nèi)應(yīng)力大，在強烈的振動負荷下往往發(fā)生焊縫開裂甚至造成構(gòu)件斷裂。焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的原因是由于焊接時構(gòu)件僅在局部地方受熱，構(gòu)件各部分溫度變化不均勻，發(fā)生不同程度的膨脹和收縮。因為，焊接時金屬受熱要膨脹，距焊縫越近的金屬膨脹越大，但這些膨脹程度不同的金屬是處在同一個構(gòu)件上，必然互相牽制和影響。踞焊縫近的金屬在高溫下不能自由地伸展，而被周圍溫度低的金屬所阻止，這樣溫度高的金屬就發(fā)生了壓縮性變形，冷卻以后，這部分金屬比原先的尺寸要短。可是，冷卻時她由于周圍金屬的牽制，縮短不能全部實現(xiàn)，造成這部分金屬存在拉應(yīng)力，其他部分金屬也發(fā)生了與之平衡的壓應(yīng)力。所以，焊接時金屬受熱不均勻是使構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形的原因。由于這些內(nèi)應(yīng)力，就降低了構(gòu)件承受動負荷的能力。在強烈的振動下，構(gòu)件容易在內(nèi)應(yīng)力大的地方產(chǎn)生開裂。8要消除焊接后的內(nèi)應(yīng)力，最常用的方法是高溫退火處理，這個方法是將構(gòu)件均勻加到 600～650 攝氏度，并保溫一定時間，然后緩慢冷卻。顯然，若采用上述方法，結(jié)構(gòu)龐大的篩子就需要很大的加熱爐，這在一般的制造廠是難以辦到的。根據(jù)上述原因，在使用和修理振動篩時，一般不宜在篩箱上焊接輔助部件，在受力大的地方尤其是不允許的。如果側(cè)板或橫梁上出現(xiàn)裂縫，可以先在裂縫末端鉆一個小孔（5 毫米左右） ，以防止裂縫發(fā)展。若需要焊接，可以用扁鏟將裂縫完全消掉，比較仔細地進行焊接。所以，在本次設(shè)計中對于重要地方的連接采用螺栓連接，螺栓的材料是 。Cr402.3 篩面的設(shè)計篩面是篩子的主要工作部件。其性能的好壞不但影響生產(chǎn)率和篩分效率，而且對延長篩分機的使用壽命，提高作業(yè)率和降低生產(chǎn)成本有重大意義。篩分機對篩面的基本要求是：有足夠的強度，最大的有效面積（篩孔總面積與整個面面積之比） ，耐腐蝕，耐磨損，有最大的開孔率，篩孔不易堵塞，在物料運動時與篩孔相遇的機會較多。前一種要求影響工作的可靠性和使用壽命，后面三種要求關(guān)系到篩子的工作效果。篩面的開孔率為篩孔總面積與篩面面積的比值，用百分比來表示。開孔率越大，顆粒在每次與篩面接觸時，透過篩孔的機會就越多，從而可以提高單位面積的生產(chǎn)率和篩分效率。開孔率與篩孔的形狀，篩絲的直徑有關(guān)，篩絲直徑小，開孔率增大，但篩絲太小，強度不夠，影響篩面的使用壽命。篩面的材質(zhì)要具有耐磨損，耐疲勞和耐腐蝕的性質(zhì)。用作大快分級篩面時，采用高碳鋼。強烈沖擊的篩面，可選用高錳鋼制作。應(yīng)用這些材質(zhì)制作篩面時必須淬火處理，以提高硬度和耐磨效果。用于脫介，脫水，脫泥等濕式篩分作業(yè)時，通常采用不銹鋼篩面較適宜。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，聚氨酯橡膠篩面現(xiàn)實了他的優(yōu)越性，使用壽命長，不易堵篩篩孔，噪音小，但是價值昂貴。2.3.1 篩面種類與選擇常用的篩面有篩板、篩網(wǎng)、條縫篩和網(wǎng)狀絲布四種，前兩種主要用在煤炭的分級篩分上；后兩種用在洗煤廠的脫水、脫泥和脫介質(zhì)中。正確地選用和篩面，就能提高篩分效果和工作的可靠性，從而發(fā)揮篩子的應(yīng)有能力。篩板是最牢固的一種篩面。主要用在大塊物料的篩分上。根據(jù)一般選煤廠使用的經(jīng)驗，篩孔在 25 毫米以上的大塊分級，應(yīng)當采用篩板，這樣篩面的壽命較長，對篩分效率都影響不大。篩板的開孔率一般為 40%左右。9篩網(wǎng)突出的優(yōu)點是開孔率大，可達總篩網(wǎng)面積的 70%。但是與篩板比較，使用壽命較差，所以一般只用在細顆粒的分級上。在選煤廠往往用于篩孔小于 30 毫米的煤炭分級。篩網(wǎng)一般利用篩框兩邊的特制夾板從橫向拉緊。篩網(wǎng)拉緊可提高其使用壽命，所以工作中應(yīng)經(jīng)常注意它的張緊程度。條縫篩板廣泛地用在煤的脫水、脫泥和脫介質(zhì)中。我國選煤廠用條縫篩板的材質(zhì)有銅和不銹鋼（1Cr8Ni9）兩種。不銹鋼篩板比銅篩板價格高 2～3 倍，但是它的強度大、耐磨損，使用壽命比銅篩板高 2～3 倍，脫水和脫介的效果也較好。所以從減輕檢修工作量、提高篩分效果來看，應(yīng)用不銹鋼篩板比較有利。對于篩條式的篩板，很多時候是篩條并無磨損或磨損不嚴重，但由于穿條圓孔不規(guī)整，篩條和穿條松動，在工作中產(chǎn)生沖擊，使穿條斷裂，最后導(dǎo)致篩板損壞。為了避免穿條的斷裂，可以提高穿條的材質(zhì)，采用能承受一定反復(fù)載荷的彈簧絲（如60Si2Mn 鋼絲或中碳鋼絲） 。也可采用一些措施來避免穿條和篩條的相對運動，如在篩板的兩頭篩條下邊另焊角鋼；將穿條兩頭鉚死或焊死；在穿條圓圈處將篩條焊在一起等。這些都能有效地增加篩板的使用壽命。網(wǎng)狀絲布一般用于煤泥脫水，它類似編織粗布，開孔率可達 40～50%。網(wǎng)狀絲布的種類很多，常用的材質(zhì)有不銹鋼、紫銅、磷銅、黃銅和尼龍等。絲布的材質(zhì)對其使用壽命影響很大，當用作煤泥或末精煤脫水時，銅絲布大約只能使用兩個月，而不銹鋼和尼龍絲布的強度較大、耐磨，使用的壽命比銅絲布高約三倍。尼龍絲布遇水有微小的膨脹，伸長性較大當松弛而出現(xiàn)小窩，同時親水性也比不銹鋼絲布大些，所以泄水效率低，在使用尼龍絲布時，最好選用稍大一些的篩孔。沖孔鋼板固定就是把絲布直接固定在沖孔鋼板上，為了防止螺栓把絲布磨損，在絲布上可墊以薄橡皮。2.3.2 篩面的固定為了保證篩面工作的可靠性，篩面固定的方法，也有很大的影響能力，這對金屬絲或金屬條所制成的篩面表現(xiàn)得尤為突出。因為如果篩網(wǎng)的固定比較松弛， 篩子振動時，篩網(wǎng)就要產(chǎn)生局部振動，使篩子產(chǎn)生局部的撓曲，嚴重時要導(dǎo)致篩絲的斷裂。通常鋼絲只能承受 1～2 百萬次的反復(fù)彎曲，假設(shè)由于篩網(wǎng)固定松弛而使鋼絲彎曲變形的頻率等于篩箱的振動頻率（設(shè)為 1000 次/分） ，則鋼絲只要工作 2000 分鐘（即 33 小時），就可達到疲勞極限?？梢娬_的篩面的固定方法，使篩面工作中不會松動同樣具有重要的意義。歸納起來篩面的固定方法有以下四種：木楔壓緊，鉤拉張緊，螺栓固定和斜板壓緊。102.3.2.1 木楔壓緊沖孔篩板和條縫篩面可用木楔將篩面固定在篩幫上。在篩箱兩側(cè)壁上，對稱的焊接兩條長角鋼，在其上方間隔一定距離焊接一段短角剛，并與長角鋼各成傾斜。篩面支撐 在兩角鋼之間，用木楔和木條壓緊。木楔遇水后膨脹，可以把篩面壓的很緊，此方法簡單可靠，更換篩面方便。2.3.2.2 拉鉤張緊對編制篩網(wǎng)或厚度小于 6mm 的篩板，可以將篩板或篩網(wǎng)末端彎成鉤形；如果篩絲直徑小，則用薄鋼板與橡膠墊把篩網(wǎng)邊緣包住，在彎成鉤形，然后在用拉鉤及螺栓固定。2.3.2.3 螺栓壓緊直接用螺栓將篩面壓緊在篩框上的連接方式適用于篩絲較粗大的編制篩網(wǎng)，以及厚度大于 8mm 的篩板，棒條篩面，橡膠篩面和其他篩面的中部固定。螺栓的形式以前常用 U 形，這種結(jié)構(gòu)簡單，可靠，但拆除麻煩。近年來改用 J 形螺栓，較 U 形螺栓使用方便。2.3.2.4 斜板壓緊該方法是通過篩框兩側(cè)幫上的螺栓、斜板等將篩面兩邊固定在篩框上通常用于中等粒級篩分的薄鋼板沖孔篩面、橡膠和聚安脂篩板的固定。篩面鋪設(shè)在框架上，框架可以用角鋼或扁鋼制成。在框架上可以鋪設(shè)具有一定剛性的篩面，例如沖孔篩板、條縫篩板、壓焊的格條篩板、鋼絲編織篩網(wǎng)以及各種形式的塑料篩面等。鋼制篩面則與框架鑄在一起。篩面的標準長度是 3600 毫米。寬度是1800 毫米。篩板用螺栓夾座固定在橫梁上，在螺栓夾座上有硫化橡膠墊（圖 2－4） 。與其它固定篩板的方法相比，這種篩板與橫梁的連接方式具有下列優(yōu)點：（1）全部固定螺栓從篩板上放入、旋緊。（2）因為螺栓放在橡膠墊內(nèi)，可避免磨損11圖 2－4 螺栓夾座固定篩面結(jié)構(gòu)簡圖2.4 激振器激振器是一個長軸和一個短軸帶動偏心塊的組合體，兩個軸用齒輪傳動連接在一起，每跟軸上安裝有兩個偏心塊，見 2-5 圖。軸承的不平衡重塊由兩部分組成：主要不平衡重塊固定在軸上；可調(diào)不平衡重塊用螺栓固定在主要不平衡重塊上。改變可調(diào)不平衡重塊的位置，可使慣性力的調(diào)整范圍為最大慣性力的 15~100％。這就可根據(jù)實際生產(chǎn)需要，把篩子調(diào)整到適當?shù)墓ぷ鳁l件，而不必改變篩子的轉(zhuǎn)數(shù)。激振器的結(jié)構(gòu)特點：（1）產(chǎn)生慣性力的不平衡重塊裝在一個剛性極大的軸上，因此可采用承載能力極大的滾柱軸承。（2）采用滾珠軸承可簡化潤滑系統(tǒng)，因為其它軸承需要用昂貴的循環(huán)潤滑油，而滾珠軸承只需通過潤滑孔或集中注油器加油，或是用油脂潤滑，簡單而便宜。（3）由于激振器比較大，重量比較高，所以需要安裝在橫梁上，這樣才會使其受力狀況良好。（4）激振器是可拆卸的。當軸承損壞時，可拆下整個激振器更換。（5）偏心輪成對布置在箱體外，便于調(diào)整偏心輪上的配重，從而調(diào)節(jié)篩箱振幅，還可避免偏心輪回轉(zhuǎn)時撞擊箱內(nèi)潤滑油，引起發(fā)熱。（6）箱體作成整體式，沒有剖分面，承受較大的激振力時比較合理，制造簡單，12但拆裝比較困難。2—5 圖為本設(shè)計方案的激振器結(jié)構(gòu)簡圖2.5 支撐形式與隔振裝置振動篩的支撐方式有吊式和座式兩種。吊式采用的吊掛裝置包括螺旋形壓縮彈簧，鋼絲繩，防擺錘，吊環(huán)，鋼繩卡等零部件。篩子通過四組吊掛裝置吊掛在上層樓板上。改變鋼絲繩的長度可以調(diào)整篩面傾角。防百錘安裝在鋼絲繩的上方，起作用是防止篩箱產(chǎn)生橫向擺動。篩子工作時產(chǎn)生橫向擺動是難免的，這是因為鋼絲繩有其自振頻率，當篩子工作頻率等于鋼絲繩的自振頻率時，就要發(fā)生共振，此時鋼絲繩就會產(chǎn)生強烈的偏擺，篩箱發(fā)生不穩(wěn)定的共振。為了避免此現(xiàn)象，可以改變防擺配重在繩上的位置，來改變鋼絲繩的自振頻率，防止共振現(xiàn)象產(chǎn)生，達到防擺目的。如果鋼絲繩的長度比較短，即在 1250mm 以內(nèi)時，也可不設(shè)防擺錘。座式結(jié)構(gòu)的地層隔振裝置采用剛度大的彈簧，它的作用有：（1）系統(tǒng)的固有頻率為彈簧剛度與參振質(zhì)量的函數(shù)，當篩子質(zhì)量確定后，振動的固有頻率就取決與彈簧的剛度。因此彈簧的剛度決定著彈性系統(tǒng)的工作狀態(tài)和篩分機工作的穩(wěn)定性。（2）彈簧剛度大，傳給基礎(chǔ)動負荷亦大。因此，適當?shù)倪x擇彈簧的剛度，可以減小傳給基礎(chǔ)的動負荷。隔振裝置中的彈性元件有金屬螺旋彈簧，橡膠彈簧，符合彈簧和充氣彈簧等多種形式。133—6 彈簧的固定形式14第三章、雙軸直線振動篩的設(shè)計計算3.1 振動篩上物料的運動分析和工藝參數(shù)的選擇振動篩的工藝參數(shù)是指振幅、頻率、振動方向角、篩面傾角、篩面長度、寬度和生產(chǎn)能力等。這些參數(shù)通常是根據(jù)物料的運動狀態(tài)來選取。物料的運動狀態(tài)決定了篩分機的篩分效果和生產(chǎn)能力。在振動篩面上聚集的顆粒大小不同，形狀各異的碎散物料群，只有下層物料與篩面接觸，其余的只是間接的受到振動篩的影響，他們既各自獨立運動，又相互干擾。因此，物料在振動篩面上的運動是復(fù)雜的。為了尋找篩分機各工藝參數(shù)與物料運動狀態(tài)之間的關(guān)系，直到 1950 年克洛克豪斯博士提出了單個顆粒在振動篩面上的運動理論。這種純理論性的分析方法，可以提供定性的結(jié)果，在實際應(yīng)用中，在考慮一些實際影響因素后，有些結(jié)論還是有價值的，并為振動篩設(shè)計所應(yīng)用。3.1.1 直線振動面上的物料運動分析3.1.1.1 篩面的運動方程直線振動篩的篩面是沿著振動方向作簡諧振動，篩面的位移方程式可用下式表示：（3.1）tAS??sini?式中 S——篩面移動的位移；A——篩面的振幅；——激振器軸回轉(zhuǎn)相位角， = ；??t?——軸的回轉(zhuǎn)角速度；?t——時間篩面運動時的唯一，速度和加速度分別等于在平行于篩面的 x 方向和垂直于篩面的 y 方向的分量。3.1.1.2 物料的運動分析篩面以不同的振次和振幅作連續(xù)振動時，篩面上的顆?？赡艹鲰椪蚧瑒樱聪蚧瑒雍吞鴦拥炔煌倪\動狀態(tài)。振動篩均采用拋擲狀態(tài)下工作，故就拋擲運動的理論15加以研究。物料顆粒在直線振動篩面上的受力情況如圖 5—6 所示，篩面傾斜安裝，與水平面夾角為 ，篩面沿 S 方向振動，當篩分機工作時，作用在顆粒上里的平衡方程式可表?示為：（3.2）NGmA??????cossin2（3.3）F?icoα α2—7 圖物料的運動分析式中 N——篩面對物料的法向反力F——篩面對物料的靜摩擦力顆粒拋擲運動的條件：顆粒給篩面的正壓力 N=0所以 ????cossin2mgmAd?消去 m ，得物料的拋擲指數(shù) ，因此，由上式可知（3.4）3.1.1.3 拋擲指數(shù) 對設(shè)計的影響vK物料開始與篩面一起運動，當相位角 時，物料開始跳離篩面，接著物料按d??α αdV?sin1?dgico ???cosin2gAKV?16拋物線運動軌跡向前運動，直至 (其中 為跳動終止角)時，物料落回到篩面上，z??z又與篩面一起運動或相對滑動。經(jīng)過一個周期后即相位角 時，物料又被拋d????2起，進行下一個循環(huán)。為了選取合理的拋擲指數(shù) ，必須先分析物料每次拋擲的時間vK對一個振動周期之比，即跳躍指數(shù) ，為此應(yīng)該找出拋擲指數(shù) 、跳躍指數(shù) 和跳動Di vDi終止角 之間的內(nèi)在聯(lián)系。z?當顆粒離開篩面并沿垂直于篩面方向的運動方程式為（3.5）?cos2mgdty??將上式積分可以得到顆粒沿垂直于篩面方向的速度方程：（3.6）)cs(ddty?式中， —顆粒拋離篩面時初速度 在 軸方向的分速度。vy（3.7）ddAy??cos??由于 ，以 ，并將上式一并帶入式 得：t? )cos(ddtgy???（3.8）)(cossddgy?????由圖 2 可見：顆粒跳離篩面的法向位移，方程可用下式表示：（3.9）???ttddtyy式中的 是顆粒開始起跳時的縱坐標，即 ，將式ddAy?sin?代入 中，并進行積分運算：)(cossddgAy??????? ???tdydtgAzdtt zdz? ???)](coscos[in??（3.10）2)(ssi 2dzdzddA????式中， —顆粒跳動一次后落到篩面上，篩面上顆粒原所在點 的新相位（即z d轉(zhuǎn)動到 處） ，故稱 為跳動終止角。 ；dz dz???17—跳動角；?—顆粒跳動一次后又落回到篩面上的縱坐標，即：zyzzA?sin?將 ， 等代入式zzysid??dmAg???sincos2?則得：tAzdt dzdz? ???? )](cs[in??（3.11）)cos1(2i??dtg上式反映了顆粒跳動起始角 與跳動角 之間的關(guān)系，圖d??， ?vdK1sin?2covd??， （3.12）?12?vdKtg又因跳躍指數(shù) 與跳動角 的關(guān)系式為：Di?或 （3.13）??2?ii?將公式 及式 或 代入公式 中，12?vdKtg???2?DiDi? )cos1(2in????dtg便可求的拋射強度與跳躍指數(shù)的關(guān)系： 1}sin)co(2{2????v（3.14）i2??DD?18由上式可作出圖所示的 與 的關(guān)系曲線。vKDi當跳躍指數(shù)為 ， ，此時拋擲指數(shù) Kv＝1，脫離角 ，顆粒在篩面0?Di??90?d?上已近似為 的切線速度向前滑動。當跳躍指數(shù) 為 1 時， ＝3.3，此時跳動角A?DivK，脫離角 ，即顆粒在這個脫離角拋射時，顆粒騰空的時間，恰恰是??2?'417?d?篩面振動一次的時間。拋射強度在這個范圍內(nèi)，理論上可以認為充分利用篩面振動次數(shù)，即每振動一次物料就有一次透篩的機會，所以一般振動機械常取 ＝1～3.3。因v此將 帶入公式得：篩分機振動所需的振動頻率 ：'4017??d? 1n（3.15）Agn21cos5??在單顆粒理論中 稱之為第一臨界轉(zhuǎn)速。1n當跳躍指數(shù) 為 2 時， ＝6.36，此時跳動角 ，脫離角 ，即顆粒DivK??4?'29??d?在這個脫離角拋射時，顆粒騰空的時間，恰恰是篩面振動兩次次的時間。因此將帶入公式得：篩分機振動所需的振動頻率 ：'29??d? 2n（3.16）Agn22cos75??在單顆粒理論中 稱之為第二臨界轉(zhuǎn)速。n由此可見 Kv 值越大， 越小，即物料顆粒在篩面上起跳的早，拋出的高；反之，d?Kv 值越小， 越大，d3.1.2 工藝參數(shù)的選擇3.1.2.1 處理量要求生產(chǎn)條件： =60 噸/小時；Q3.1.2.2 拋射強度 的確定vK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19用物料的跳動狀態(tài)。當 =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，vK這時好使物料顆粒在篩子的每一個振動周期能接觸篩孔，故在一般情況下 80t/hQ經(jīng)驗算，合格 。3.2.5 估算振動篩的重量由經(jīng)驗知大中型振動篩： =0.5 噸/ ·篩面q2米∴，振動篩總重 =振動篩單位面積的重量 篩面面積M?=0.5*8.57=4.3t3.2.6 激振器偏心塊的質(zhì)量及其偏心距的確定由現(xiàn)場經(jīng)驗，要滿足已知工作條件，應(yīng)取偏心距為 90 ，即 =90 mr對于雙軸振動篩，有 ， (3.20)??mrAMⅡ2??式中， ―振動篩的重量―單個偏心塊的重量m22― 振幅A―偏心距r由上代入數(shù)據(jù)得： ttm091.243.????3.2.7 隔振彈簧剛度的確定振動篩取頻率比 =4～5， (3.21)pZ??現(xiàn)取 =5Z對于雙軸振動篩彈簧剛度的計算公式為：?????2pmMK???2)(Zm??(3.22)其中雙軸圓振動篩的角速度: ω= = =94.2 弧度／秒60n?9?則 (3.23)2)((zK??代入數(shù)據(jù)得，K= 1590.9 mN每臺篩子由 8 個彈簧支承，則每個彈簧剛度為(3.24)1?代入數(shù)據(jù)得, ＝198.86 1K2振動篩傳給地基的動載荷為 (3.25)AKT?代入數(shù)據(jù)得, ＝6363.6 TN3.2.8 篩箱的設(shè)計篩箱為 鋼板制成，其厚度取 10 mm，采用座式結(jié)構(gòu)Mn163.2.9 電動機的選擇