单轴圆振动筛设计.docx

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单轴圆振动筛设计

题目

单轴圆振动筛设计

摘要

目前我国各种选煤厂使用的设备中,振动筛是问题较多、维修量较大的设备之一。

这些问题突出表现在筛箱断梁、裂帮,稀油润滑的箱式振动器漏油、齿轮打齿、轴承温升过高、噪声大等问题,同时伴有传动带跳带断带等故障。

这类问题直接影响了振动筛的使用寿命,严重影响了生产。

本次设计的振动筛为2YA1548型圆振动筛，该系列振动筛主要用于煤炭行业中物料分级、脱水、脱泥、脱介等作业。

其工作可靠，筛分效率高，但设备自身较重。

设计分析论述了设计方案，包括振动筛的分类与特点和设计方案的确定；对物料的运动分析，对振动筛的动力学分析及动力学参数的计算，合理设计振动筛的结构尺寸；进行了激振器的偏心块等设计与计算，包括原始的设计参数，电动机的设计与校核；进行了主要零部件的设计与计算，皮带的设计计算与校核，弹簧的设计计算，轴的强度计算，轴承的选择与计算，然后进行了设备维修、安装、润滑及密封的设计，最后进行了振动筛的环保分析。

关键词：

圆振动筛；单轴激振器；偏心轴

ABSTRACT

Atpresent,China'scoalpreparationplantalltheequipmentusedintheshakerismoreproblems,maintenanceofoneofthelargerequipment.Theseissuesinsieveoutstandingperformancemeoffbeam,crackhelp,lubricationoildilutethebox-typevibratoroilspills,fightingtoothgear,bearingtemperaturerisetoohigh,majorissuessuchasnoise,accompaniedbydancingwithbrokenbelts,suchasfaultzone.Suchissuesdirectlyaffectingthelifeoftheshaker,whichhasseriouslyaffectedtheproduction.Thisshakerdesignedforround2YAH1548-shaker,theseriesofmajorshakerinthematerialsusedinthecoalindustryclassification,dehydration,desliming,suchasreferralsfrom

Operations.Itsreliable,efficientscreening,buttheirheavyequipment.Designanalysisonthedesignoptions,includingtheclassificationandshakerfeaturesanddesignprogrammestobeconfirmed;materialsonthemovementoftheshakerandthedynamicsoftheparameters,todesignthestructureofvibratingscreensize;conductTheeccentricblockoftheexciter,suchasdesignandcalculation,includingtheoriginaldesignparameters,motordesignandverification;werethemaincomponentsofthedesignandcalculation,beltsandcheckthedesignandcalculation,thedesignofspring,theaxisofStrength,thechoiceofbearingsandcalculationandthenproceedtothemaintenanceofequipment,installation,lubricationandsealthedesign,ashakerfinalenvironmentalanalysis.

Keywords:

roundshaker，singleaxleVibrator，partialityaxle

目录

第1章绪论1

1.1概述1

1.1.1振动筛特点1

1.1.2振动筛的分类1

1.1.3筛分工艺原理1

1.2振动筛的发展历程1

1.3振动筛的研究及发展方向2

1.4研究意义3

1.5振动筛的工作原理3

第2章圆振动筛的基本结构5

2.1圆振动筛的结构及优点5

2.2圆振动筛的工作原理5

2.3圆振动筛的基本组成6

2.3.1筛箱的设计6

2.3.1.1筛框的设计6

2.3.1.2筛面的设计6

2.3.1.3筛面托架的设计6

2.3.2激振器的设计8

2.3.3阻尼器的选用9

2.3.4圆振动筛的传动与支承10

2.3.4.1传动方式的选取10

2.3.4.2支承形式和隔振装置的设计10

第3章振动筛参数的选择计算12

3.1工艺参数的选择计算12

3.1.1圆振动筛筛面上物料的运动分析12

3.1.2抛掷指数

的确定18

3.1.3振动强度

的选取18

3.1.4筛面倾角

的确定18

3.1.5振幅

和频率

的确定18

3.1.6振动强度的校核19

3.1.7物料的运动速度19

3.1.8筛面的长度和宽度19

3.1.9验算生产率18

3.1.10筛分效率20

3.2动力学参数的选择计算20

3.2.1圆振动筛的动力学分析20

3.2.2振动筛幅频曲线及工作状态23

3.2.3偏心块的质量及偏心距的确定24

3.3电动机的选择25

3.3.1电动机功率的计算25

3.3.2电动机启动条件的校核26

第4章主要零件的设计计算28

4.1轴承的选择计算28

4.1.1轴承的选择28

4.1.2轴承的寿命计算28

4.2传动带的设计计算29

4.2.1传动带的选取29

4.2.2传动比29

4.2.3带轮基准直径的确定29

4.2.4带速的计算29

4.2.5中心距和带的基准长度的确定29

4.3轴的设计计算32

4.3.1轴的设计特点32

4.3.2轴的常用材料32

4.3.3轴的最小直接的确定32

4.3.4轴的强度校核33

4.4弹簧的设计验算36

4.4.1弹簧刚度的计算36

4.4.2弹簧钢丝直径的计算37

4.4.3弹簧中经的计算37

4.4.4弹簧圈数和节距的计算37

4.4.5弹簧间距和螺旋角的计算38

4.4.6弹簧的验算38

第5章振动筛的安装维护及润滑40

5.1振动筛的安装与调试40

5.1.1振动筛的安装40

2.1.2振动筛的调试40

5.2振动筛的维护与检修40

5.2.1维护40

5.2.2检修40

5.2.3常见故障处理41

5.3振动筛轴承润滑的改进41

第6章设备的环保42

结论43

参考文献44

致谢45

附录46

如需要完整文档及cad图等其他文件，请加球球：

一九八五六三九七五五

第1章绪论

1.1概述

振动筛依靠机械或电磁的方法使筛面发生振动，筛面的振动引起物料运动，从而使物料散开、离析而达到筛分的目的．

1.1.1振动筛的特点

振动筛工作时，筛面产生强烈的振动，使得入筛物料迅速离析，并使小颗粒穿过料层到达筛面。

由于振动，使物料在筛面上产生跳动，增加了物料的进筛机会。

同时，也减少了筛孔堵塞现象，从而使物料能迅速筛分。

与其它筛子相比，振动筛的处理能力大，能耗也较小。

并且它的构造简单、重量轻、操作维修也较方便。

由于振动筛具有上述特点，使它在工业生产中得到了非常广泛的应用。

在碎石料生产中，振动筛主要用于中、初级石料的筛分分级。

1.1.2振动筛的分类

现有的振动筛种类很多，按照振动筛的工作原理和结构的不同，振动筛可分为偏心振动筛、惯性振动筛和电磁振动筛三种；按振动频率与共振频率的差距来分，振动筛可以分为共振筛和惯性振动筛。

在惯性振动筛中还可分为圆动筛、直线振动筛以及椭圆振动筛。

1.1.3筛分工艺原理

在筛分过程中，粒度小于筛孔的散性物料将通过筛孔，并从给料中分离出来。

筛机的振动将使被筛物料相对于筛面的一定角度获得加速度，在一个短时的自由飞跃之后落回到筛面上。

这时将开始一个颗粒和筛孔尺寸的较量，使产生颗粒通过筛孔的概率。

随着这种较量次数的增加，透筛的概率也增加。

由于各种振动筛的构造和运动方式有别，因此其性能也各异。

1.2振动筛的发展历程

传统意义上的振动筛分设备是靠一定频次的电机振动来实现颗粒状物体通过筛网从而实现物料的分级的，由于是开放式筛分，物料筛分过程粉尘大，物料筛分过程中无形中造成浪费和损失，并导致自然环境和工作环境的极大污染。

同时，振动筛分对物料有极大的要求，如比重、粘性、化学特性，又导致许多比重小的物料无法通过筛网，许多高目数筛分要求的物料无法实现筛分。

自1984年开始，梁学增教授着力研发能够实现物料快速、环保和精确筛分的筛分设备，经过历时8年的技术攻关，在结合空气动力学理论和机械工程理论下，研发出中国第一台气流筛粉机——HLQS-100，并于1992年申请了气流筛粉机的第一项国家专利，填补了中国在中高目数物料筛分设备缺失的空白，目前已经在气流筛上拥有4项国家实用新型和发明专利。

进入21世纪以来，又经过将近10年的不断改进和提高，日臻完善，形成了系列化产品，能适应不同细度不同产量的各种难筛物料的筛分要求，实现了节能、高效和环保的客观效果。

经过将近30年的发展，3代技术科研革新，现在气流筛粉机已经日益成熟，广泛应用于化工、食品、建材、涂料等几十个行。

1.3振动筛的研究及发展方向

1.3.1国外的研究及发展方向

国外从16世纪开始筛分机械的研究与生产，在18世纪欧洲工业革命时期，筛分机械得到迅速发展，到本世纪筛分机械发展到一个较高水平。

国外筛分设备仍以发展振动筛为主，振动筛向标准化、通用化和系列化方向发展；向大型化方向发展，但最大到55m2，已够用了；增大筛面倾角，提高筛分效率；发展细粒筛分设备，筛孔尺寸小到0.1～0.3mm；旋流筛使用逐渐增多；共振筛发展停滞。

1.3.2国内的研究及发展方向

由于工业发展缓慢，基础比较薄弱，理论研究和技术水平落后，我国筛分机械的发展是本世纪近50年的事情，大体上可分为三个阶段。

1）仿制阶段：

这期间，仿制了前苏联的ГУП系列圆振动筛、BKT-11、BKT-OMZ型摇动筛；波兰的WK-15圆振动筛、CJM-21型摇动筛和WP1、WP2型吊式直线振动筛。

这些筛分机仿制成功，为我国筛分机械的发展奠定了坚实的基础，并培养了一批技术人员。

2）自行研制阶段：

从1966年到1980年研制了一批性能优良的新型筛分设备，1500mm×3000mm重型振动筛及系列，15m2、30m2共振筛及系列，煤用单轴、双轴振动筛系列，YK和ZKB自同步直线振动筛系列，等厚、概率筛系列，冷热矿筛系列。

这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但是它们的研制成功基本上满足了国内需要，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路。

3）提高阶段：

进入改革开放的80年代，我国筛分机的发展也进入了一个新的发展阶段。

成功研制了振动概率筛系列、旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、自同步重型等厚筛系列、重型冷热矿筛系列、驰张筛、螺旋三段筛的研制，粉料直线振动筛、琴弦振动筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得成功

积极开展筛分技术研究，提高原煤干式深度筛分技术，降低分级下限和增加煤炭品种，着重解决粒度细、水分高和粘度大的难筛物料的分级技术；为满足大露天矿选用，研制重型分级筛，适用于500mm以下物料筛分；为提高筛板的寿命和效果，着重发展焊接筛网，非金属筛面；共振筛有被淘汰之势，应大力发展块偏心圆振动筛和直线振动筛。

1.4研究意义

进入二十一世纪，工业对振动筛的要求越来越高，特别是在我国，对于这方面的研究还不是很深入，因此，今后应当优先发展量大面广的优良机型；探索新的筛分理论，发展新型筛分机；发展大型、重型、特重型筛分设备，限制生产并逐步淘汰生产效率低，设计陈旧的老产品。

选择此课题的目的和意义具有如下几点:

（1）提高振动筛的筛分效率，降低振动筛的操作难度，提高振动筛的使用寿命。

（2）提高振动筛的通用性。

（3）针对筛选过程中可能出现的环境污染，设计低耗，低噪音，高效能的新型振动筛势在必行。

（4）提高产品在市场的竞争力，提升机械制造的力量。

1.5振动筛的工作原理

1.5.1振动筛的工作原理

总体说来，振动筛是由产生振动的机构，将振动传递给筛框，筛框可以自由振荡，使筛面上的颗粒产生几乎是垂直于筛面的跳动或者其它运动轨迹。

振动筛是利用振子激振所产生的复旋型振动而工作的。

振子的上旋转是筛面产生平面回旋运动，而下旋转则使筛面产生锥面回转振动，其联合作用的效果则使筛面产生复旋型振动。

其振动轨迹是一复杂的空间曲线。

调节空间相位角，则可以改变筛面运动轨迹的曲线形状并改变筛面上物料的运动轨迹。

振动筛的实际筛分过程比较复杂：

不同粒度的碎散物料进入筛面后，只有一部分颗粒与筛面接触，而在接触面的这部分物料中，不全是小于筛孔的细粒，大部分小于筛孔尺寸的颗粒，分布在整个料层的各处。

由于筛箱的振动，物料层被松散，小颗粒就可以穿过间隙，转移到下层或运输机上。

而大颗粒不能通过，因此，大颗粒在运动中，位置不端升高，从而对颗粒进行了分层，大颗粒在上面，小颗粒在下面，实现了粗、细颗粒分离，完成筛分。

1.5.2圆振动筛的工作原理

圆振动筛主要是由筛箱、筛网、振动器及减振弹簧等组成。

振动器安装在筛箱侧板上，并由电动机通过皮带带动旋转，产生的惯性力迫使筛箱产生振动，使加到筛机筛面上的物料产生抛掷运动，从而使一定粒度的物料颗粒透过筛孔，实现筛分操作。

作圆远动的圆振动筛，筛面以较高的角速度运功。

物料在筛面上的运动轨迹也成一抛弧线，但其抛射角不是自由选定的，而是取决于筛面运动的角速度。

为了保证物称面上有足够的移动速度，就须在安装筛子时确定一个适当的角度范围。

第2章圆振动筛的基本结构

2.1圆振动筛的结构和优点

2.1.1圆振动筛的结构

主要由筛箱、激振器、悬挂（或支承）装置及电动机等组成。

电动机经三角皮带，带动激振器主轴回转，由于激振器上不平衡重物的离心惯性力作用，使筛箱获振动。

改变激振器偏心重，可获得不同振幅。

2.1.2圆振动筛的主要优点

1）由于筛箱振动强烈，减少了物料堵塞筛孔的现象，使筛子具有较高的筛分效率和生产率。

2）构造简单、拆换筛面方便。

3）筛分每吨物料所消耗的电能少。

4）采用橡胶隔振弹簧，寿命长、噪声小、过共振区平稳。

2.2圆振动筛的工作原理

圆振动筛工作原理见图2.1。

主要靠偏心轴的重块和安装在轴两端的飞轮及胶带轮的重块运动产生振动力，物料沿筛面成一定方向进行抛射和移动。

当主轴围绕0-0轴线回转时，筛箱的重心也必然回绕这根中心线回转。

筛箱和不平衡重块所产生的离心力方向相反。

因此，适当地调整和确定两者之间的重敛，就能使振动器回转轴线不变，筛子在垂直平面上作圆运动。

图2.1单轴圆振动筛的工作原理

2.3圆振动筛的基本组成

本课题设计的单轴圆振动筛由筛箱、激振器、传动装置、隔振装置和隔振装置等主要部件组成。

2.3.1筛箱的设计

筛箱是筛子的承载部件，它是一个组合的框架，一般由筛框、筛面以及筛面托架等部件组成。

2.3.1.1筛框的设计

振动筛的筛框由侧壁钢板及横梁组成。

侧板主要用来承受物料和筛箱的重量，并将激振力传递到筛框的各个部分。

侧壁板常用厚度

低碳钢板制成。

横梁主要用来承受筛板和物料的重量及它在工作中的惯性力。

横梁一般多用钢管、槽钢和工字钢制成。

对于圆振动筛来说，用钢管作横梁，其受力状态较好。

筛箱要求有良好的刚性，以此承受振动。

因此，在筛箱下部采用刚性较强的托架联接两侧壁板。

各构件之间的联接，一般采用铆接、焊接或高强度螺栓联接。

铆接结构的尺寸非常准确，对振动负荷有较好的适应能力。

本次设计中，筛箱部件的连接采用铆接。

筛箱的横梁应使筛面中部凸起，以利于横向张紧筛网，使其与筛面连接牢固。

由于单轴圆振动筛是用于筛分粗粒级颗粒，所以网丝的直径比较大，因此在筛箱中部有一个凸起，如图2.2所示。

2.3.1.2筛面的设计

筛面是筛子直接与物料接触的重要部件，其性能的好坏不但影响生产率和筛分效率，而且对延长筛分机的使用寿命，提高作业率和降低生产成本有重大意义。

筛面的种类很多，常用的筛面可分为5种：

板状筛面、编织筛面、条缝筛面、棒条筛面和非金属筛面。

不同的筛面用途不同，一般按被筛物料的粒度及工艺要求来选择。

为适应大块大密度的物料的筛分与煤矸石脱介的需要，振动筛的筛面需要有较大的承载能力，足够的强度，最大的有效面积，耐磨和耐冲击性能，筛孔不容易堵塞，在物料运动时与筛孔相遇的机会多。

为减少噪声，提高耐磨性，本次设计中采用成型橡胶条，用螺栓固定在筛面拖架上。

上层筛面采用带框架的不锈钢筛面，其筛孔尺寸为

；下层筛面采用编织筛网，其筛孔尺寸为

。

筛面的张紧程度对筛面的使用寿命影响极大。

不同的筛面，固定的方法不同，一般可分为四种：

木楔压紧、拉钩压紧、螺栓压紧和斜板压紧。

本此设计中，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。

图2.2横梁的结构

2.3.1.3筛面托架的设计

筛面托架是一个整体框形构件，用来托住筛面。

本次设计中，筛面托架由槽钢、扁钢以及角钢焊接而成，焊后并进行校正处理，加工工艺比较精细。

本课题设计的筛面托架的结构简图见图2.3。

图2.3筛面托架结构简图

2.3.2激振器的设计

激振器是振动筛中主要部件之一，常用的激振器有单轴式与双轴式之分。

单轴式主要做为圆振动筛的激振源。

双轴式激振器主要用于直线振动筛、椭圆振动筛以及概率筛等筛分机上。

因此选用单轴式激振器。

激振器普遍采用偏心轴式和偏心块式两种。

从减少设备重量，减少传动中心弯矩，偏心质量可调等观点出发，当前多采用偏心轴和偏心质量兼有的组合形式。

因此选用的激振器结构如下：

主轴的两端分别装有偏心胶带轮和偏心配重轮，偏心配重分别布置在两偏心轮和主轴上。

主轴由一对向心球面滚子轴承安装在轴承座上，为便于装卸，轴承内圈通过锥形定衬套口与轴相连，两轴承座之间用套管封闭安装。

其结构如图2.4所示。

上述单轴激振器的结构特点：

（1）胶带轮和不平衡轮上的轴孔中心与轮缘几何中心不同心，轮子有偏心，轴颈无偏心，容易加工制造。

（2）配重质量分别布置在主袖和偏心轮上，可以使主轴弯矩最小，从而减小主釉的断面尺寸。

（3）偏心质量可调，增减懒心块数星即可改变激振力，以达到改变筛箱振幅。

（4）采用自动调心的向心球面滚子轴承，有利安装与设备运行，使用紧定衬套与轴结合，便于轴承装卸。

（5）激损器轴承座与筛箱用锥形套9连接，便于激振器整体装卸，用锥形套定心，精度高。

（6）轴承密封,内侧用一般的毛毡圈密封，外侧采用双迷宫式密封，工作可靠。

图2.4激振器的结构

2.3.3阻尼器的选用

单轴圆振动筛式一种惯性振动筛，不论启动还是停机，均的通过共振区。

特别是停机工况，当激振器转数等于固有频率时，其振动十分强烈，造成工作弹簧有离位趋势。

为改善这种工况，常用摩擦式阻尼器，其构造如图2.5所示。

正常工作时，由橡胶制成的摩擦块4，在阻尼器弹簧3的作用下，紧紧压在筛箱侧板上，并随侧板一起运动。

两者之间保持正常接触，无任何相对运动。

当振动筛通过共振区时，筛箱振幅猛增，这时摩擦块4的振幅受到筒体阻挡，致使摩擦块与侧板产生相对运动，因此产生摩擦，吸收能量，限制筛箱振幅的增长。

图2.5摩擦式阻尼器

2.3.4圆振动筛的传动与支承

2.3.4.1传动方式的选取

一般振动筛的传动方式主要有两种：

直接传动和非直接传动。

（1）直接传动：

直接传动是由电动机通过联轴器直接驱动激振器。

它克服了皮带传动的缺点，加工制造也变的简单。

（2）非直接传动：

非直接传递又分采用非挠性联轴器和采用挠性联轴器两种。

采用非挠性联轴器：

电动机通过皮带减速后，直接驱动激振器工作。

这样结构简单，可以任意选择激振器的转速。

但是皮带拉力作用于传动轴的一端，使筛箱容易产生横向摆动，电机轴本身受弯矩大；振动筛启动或停车过程中，经过共振区时，振幅跳动大，胶带容易松弛，产生掉带和打滑；胶带过紧，电机轴上弯矩过大，容易烧毁电机。

采用挠性联轴器:

电动机经皮带减速后，在通过轮胎联轴器吧动力传给激振器。

比较以上几种传动方式，选用非直接传动。

也就是电动机通过皮带减速后，直接驱动激振器工作。

2.3.4.2支承形式和隔振装置的设计

振动筛的支承方式有吊式和座式两种。

吊式采用的吊挂装置包括螺旋形压缩弹簧、钢丝绳、防摆锤、吊环、钢绳卡等零部件。

座式支承装置由弹簧、弹簧的上、下支座、定位块、筛箱耳轴和摩擦阻尼器等组成，如图2.4所示。

弹簧上支座与筛箱耳轴连接。

采用金属螺旋弹簧减振时，其支座下方没有减振摩擦阻尼器。

图2.4弹簧支承装置

本次课题设计中，圆振动筛采用座式的支承方式。

阻尼器在前面已经讲过，它的调整是通过调节螺栓，使弹簧由自由高度170mm压缩到30mm左右。

经常反复调节，直到过共振区振幅比较小和筛子停车较平稳为止。

减振弹簧：

在圆振动筛中，减振弹簧既是主振弹簧，又是隔振弹簧。

它的作用有：

（1）系统的固有频率为弹簧刚度与参振质量的函数，当筛子质量确定后，振动的固有频率就取决于弹簧的刚度。

因此弹簧刚度决定着弹性系统的工作状态和筛分机工作的稳定性。

（2）弹簧刚度大，传给基础动负荷亦大。

因此，适当选掸弹簧的刚度，可以减小传给基础的动负荷。

隔振装置中的弹性元件有金属螺旋弹簧、橡胶弹簧、复合嫩黄和充气弹簧等多种形式。