szz1540自定心振动筛.doc

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本科综合能力训练

题目

SZZ1540自定心振动筛设计

学生姓名

学号

院（系）

机电工程学院

专业

机械设计制造及其自动化

指导教师

时间

2015年7月30日

摘要

随着筛分技术的发展，各行部门对筛分要求也有所不同，于是振动筛分机械也应运而生。

本文主要介绍振动筛在矿山中的意义以及振动筛的发展现状，并通过本次SZZ1540型自定中心振动筛设计，确定振动筛分原理，振动筛的分类与特点和设计方案的确定；及对物料的运动分析，对振动筛的动力学分析及动力学参数的计算，并进行合理设计振动筛的结构尺寸；激振器的偏心块的结构等设计与计算，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，皮带带轮的设计计算与校核，弹簧的设计计算及结构形式确定，轴的强度计算轴段设计，轴承的寿命设计计算及选型等，同时学会机械产品的标准化、系列化、通用化设计。

各式各类的振动筛与自定中心振动筛相比，一般振动筛由于皮带轮随着筛箱一起振动,因此,皮带及电动机因此疲劳，容易损坏,而自定中心振动筛在工作时，皮带轮不随筛箱振动，能自定中心旋转，便能很好的解决这个问题。

所以基于自定中心振动筛此原理与优点，对其的进行设计。

设计过程中运用理论与实际结合的分析方法，并通过标准的限制进行独立设计，最终通过UG软件辅助设计，实现概念化向可视化的设计，从而设计出单轴SZZ自定中心振动筛。

关键词：

自定中心，偏心轴，偏心轮，激振器，单轴式

目录

1.绪论 1

2.自定心振动筛的原理 1

2.1筛分的概念 1

2.2筛分作业的分类 2

3.设计依据 2

3.1自定中心振动筛的用途与原理 2

3.2物料特性：

4

4.自定中心振动筛的参数计算 4

4.1主要技术参数 4

4.2工艺参数——处理量的校核 5

4.3运动学参数 6

4.4动力学参数 6

4.5电动机的选择 8

5.主要零件的设计与计算 9

5.1偏心轮的设计 9

5.2轴承的选择 10

5.3带传动的设计计算 11

5.4轴承端盖的设计计算 13

5.5联轴器的选择 14

5.6轴的设计计算 14

5.7轴承座的设计计算 14

5.8键的选择 15

5.9弹簧的设计计算 15

5.10筛框的设计计算 17

6.心得体会 19

参考文献 20

致谢 21

第2页

1.绪论

如今，振动筛分机械已广泛应用于冶金、矿山、煤炭、化工、建筑、粮食等部门，可有效地对松散物料进行筛分、脱水、脱介等处理。

与此同时，振动筛分机械也样式百出，综合来看，大致可分为圆振动筛（YA型、YKR型）、直线振动筛（ZKX型）、自定中心振动筛（SZZ型）、椭圆振动筛等种类。

早期，振动筛出现在西方发达国家，时代渐进，国内振动筛可谓经历了从无到有，从小到大、从落后到先进的转变，同时完成了从仿制阶段、自行研制阶段、提高阶段的过渡。

如今振动筛系列产品也正朝着实现标准化、系列化和通用化的方向发展，同时三化程度也不断提高。

历史见证，我国振动筛分机械的发展是迅速的，并为我国经济发展、生产建设做出很大贡献，毋庸置疑，后期振动筛分机械的发展前景必然更加广阔。

振动筛分机械是矿山用的最多的设备之一，主要用于煤、矿石的准备筛分、检查筛分以及最终筛分等用，但是振动筛又是维修量比较大的设备。

随着设计的逐渐完善，自定中心振动筛能够很好的解决这一问题。

因为输入轴在稳定工作时，输入端可以自定中心的转动。

2.自定心振动筛的原理

2.1筛分的概念

广义的筛分是指将粒子群按粒子的大小、比重、带电性以及磁性等粉体学性质进行分离的方法。

一般讲，筛分是利用筛子把粒度范围较宽的物料按粒度分为若干个级别的作业。

具有圆形轨迹的惯性振动筛为圆振动筛，简称圆振筛。

这种惯性振动筛又称单轴振动筛，其支承方式有悬挂支承与座式支承两种，悬挂支承，筛面固定于筛箱上，筛箱由弹簧悬挂或支承，主轴的轴承安装在筛箱上，主轴由带轮带动而高速旋转。

由于主轴是偏心轴，产生离心惯性力，使可以自由振动的筛箱产生振动。

筛分作业是分类加工的重要环节，它广泛地应用于筛选长和选煤厂，对煤炭进行粒度分级、脱水、脱泥、脱介。

就煤炭加工而言，筛分技术和分选技术处于同等重要的地位。

筛分可以为其他选煤方法创造条件。

2.2筛分作业的分类

筛分作业一般分以下几类

（1）独立分筛

其目的是得到适合于用户要求的最终产品。

例如，在黑色冶金工业中，常把含铁较高的富铁矿筛分成不同的粒级，合格的大块铁矿石进入高炉冶炼，粉矿则经团矿或烧结制块入炉。

（2）辅助筛分

这种筛分主要用在选矿厂的破碎作业中，对破碎作业起辅助作用。

一般又有预先筛分和检查筛分之别。

预先筛分是指矿石进入破碎机前进行的筛分，用筛子从矿石中分出对于该破碎机而言已经是合格的部分。

检查筛分是指矿石经过破碎之后进行的筛分，其目的是保证最终的碎矿产品符合磨矿作业的粒度要求，使不合格的碎矿产品返回破碎作业中，如中、细碎破碎机前的筛分，既起到预先筛分，又起到检查筛分的作用。

所以检查筛分可以改善破碎设备的利用情况，相似于分级机和磨矿机构成闭路循环工作，以提高磨矿效率。

（3）准备筛分

其目的是为下一作业做准备。

如重选厂在跳汰前要把物料进行筛分分级，把粗、中、细不同的产物进行分级跳汰。

（4）选择筛分

如果物料中有用成分在各个粒级的分布差别很大，则可以筛分分级得到质量不同的粒级，把低质量的粒级筛除，从而相应提高了物料的品位，有时又把这种筛分叫筛选。

（5）脱水、脱介筛分

筛分的目的是脱除物料的水分，一般在洗煤厂比较常见。

此外，物料含水泥较高时，也用筛分进行脱泥。

3.设计依据

3.1自定中心振动筛的用途与原理

设计此自定中心振动筛针对经过颚式破碎机后的矿石进行的检查筛分，所以矿石的粒径相对均匀，筛分工况相对理想。

然后根据设计任务书，进行设计计算，及自己需要使用振动筛的作用场合。

自定中心振动筛振动原理如图：

图3-1自定心振动筛工作原理示意图

作平面运动的平面图形上存在瞬时速度中心。

皮带轮和偏心块通过键与振轴联成一个整体部件,现以这个部件作为研究对象.在这个部件上的任一垂直于轴线的截面或平面都随筛箱作平动运动〔牵连运动）,同时还以角速度绕偏心轴线作旅转运动（相对运动）。

因此这些平面的运动与筛箱不同,是作平面运动。

根据平面运动的性质,作平面运动的图形上,每一瞬时都存在唯一的瞬时速度中心,即瞬心。

在瞬心位置,绝对速度为零，此时平面图形内所有点的绝对速度就等于绕瞬心旋转的圆周速度,如同刚体绕定轴（此轴通过瞬心,并垂直该平面）转动的情形相同，如果此作平面运动的平面图形的瞬心位置始终保持不变,那么将振动筛的传动胶带轮的几何中心安装于瞬心位置.则胶带轮只绕其中心轴作定轴转动,不随筛箱振动,传动胶带就能稳定工作,不会出现反复伸缩现象。

显然,为使胶带轮只作定轴转动,不随筛箱振动,必须求出位置始终不变的瞬心。

根据理论研究结果可得：

=A；（3-1）

由此可知：

偏心轴的偏心距等于振幅的大小，由此可以设计偏心轴端对的偏心距，为轴端的设计提供了理论依据，并以此设计轴端。

与此同时，根据理论研究结果：

（3-2）

；

这个公式为偏心块设计计算提供了理论依据，是偏心块设计计算的方法。

依此确定偏心轮的外形尺寸。

3.2物料特性：

根据资料，查得矿石物料特性的情况

表3-1物料特性表

名称

散重比（）

颗粒组成

粒度组成

矿石

破碎石块

20-80

4.自定中心振动筛的参数计算

4.1主要技术参数

表4-1主要技术参数表

型号

筛面规格

（mm2）

筛面

倾角

生产能力

（m3/h）

振幅

（mm）

工作转速

（RPM）

电机

功率

SZZ1540

1500×4000

70-227

8

810

7.5KW

根据振动筛的主要技术参数及物料特性可选定筛孔尺寸为：

40mm

4.2工艺参数——处理量的校核

矿石的筛分

（4-1）

式中：

----筛面有效面积，

----单位筛分面积的平均容积处理量，

----材料的松散密度，

----修正系数

计算及查表得：

，根据筛面尺寸为40mm查表选定

，即选定给料中粒度小于筛孔尺寸一半的颗粒含量占20%

，即选定给料中最过大颗粒（大于筛孔）含量占40%

，筛分效率为80%

，即为破碎干料

代入数据得：

即处理量校核满足要求。

4.3运动学参数

4.3.1振动强度

（4-2）

预选的振动强度,一般在的范围内，选择=6。

实际振动强度的校核

符合条件（的范围为，取值为=6）

4.3.2抛射强度

预选抛射强度与振动筛的用途有关，此振动筛一般取

4.3.3筛面倾角：

4.3.4筛箱振幅：

4.4动力学参数

4.4.1参振质量

（4-3）

式中：

另外：

。

，，设计此机为坐式

取

4.4.2弹簧刚度

（4-4）

4.4.3块偏心振动器的偏心块质量和回转半径关系

（4-5）

可得：

4.5电动机的选择

已知工作转速

选定型号：

表4-2电机信息表

型号

额定功率/

转速/（）

重量/

7.5

1440

2.2

68

起动转矩的校核：

（4-6）

式中:

5.主要零件的设计与计算

5.1偏心轮的设计

根据设计计算，由振动筛设计任务的影响，所以设计四个偏心块，以平衡需要的激振力，设计结果为半圆扇形的偏心块，相较于圆形偏心块可产生更强的偏心能力，并且偏心块位于筛框两侧。

有助于减缓中间长段轴的受弯矩力情况，结构如图所示，大半径为200mm，小半径80mm孔直径60mm，轮厚度74.5mm。

材料为铸铁，密度

----参振质量，kg

-----振幅，m

----单个偏心块的质量，kg

偏心块的回转半径，m

代入数据，得

5.2轴承的选择

初步设计轴为三段轴，偏心块处于箱体内外两侧防止，故轴承只受径向载荷，且两段轴受力几乎相同，输入端的仅受到很小的不平衡力。

所以计算设计输入端的轴承，对称布置即可。

根据材料力学作图方法，受力、弯矩、扭矩图如下。

轴承的额定动载荷为：

（5-1）

式中：

C----轴承额定动载荷，N

P----当量动载荷P=R,N

----在轴承手册的有关表中选取，

=2.46=1.8=1=0.384=1

代入数据得：

根据振动器的工作特点，选取调心滚子轴承22316CC.

5.3带传动的设计计算

根据已选择电动机型号：

，可查得其额定转速为：

1440r/min。

功率：