直线振动筛设计说明书.docx
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直线振动筛设计说明书
1引言
无论是地下还是露天采矿场开采出来的煤炭或矿石，或经过破碎的物料，或是其他工业所需的天然原料、人工原料，某些颗粒状的工业产品，在未处理前常常是以各种大小不同的颗粒混合在一起的形式存在。
在选矿厂、选煤厂或者其他的工业部门中，物料在使用或者进一步处理前，常常需要分成粒度相近的几个级别。
物料通过筛面的集中过孔成为筛分。
筛分所用的机械成为筛分机械。
筛分机械种类繁多，一般常用的有惯性振动筛、共振筛和固定筛。
其中惯性振动筛按照筛网运动的轨迹又分为圆振动筛和直线振动筛。
我这次的设计主要研究直线振动筛的设计。
直线振动筛是采用惯性激振器来产生振动的，其振源有电动机带动激振器，激振器有两个轴，每个轴上有一个偏心重，而且以相反方向选装，故又称双轴振动筛，由两齿轮啮合以保证同步。
当两个带偏心重的圆盘转动时，两个偏心重产生的离心力F,在x轴的分量相互抵消，在y轴的分量相加，其结果在y轴方向产生一个往复的激振力，是筛箱在y轴方向上产生往复的直线轨迹振动。
直线振动筛的特点如下：
由于筛面倾角小，筛子的高度减小，便于工艺布置。
由于筛面是直线往复运动，上面的物料层一方面向前运动，一方面料层在跳起和下落过程中受到压实的作用，有利于脱水和脱泥、脱液和重介选矿时脱除重介质。
ZKB1545直线振动筛是在消化吸收国外先进筛机技术的基础上研
制成功的，结构先进，坚固耐用，振动器采用可调节激振力大小的块偏心结构，调整方便，两组无强迫联系的振动器在电动机直接驱动下按自同步原理实现同步运转。
2直线振动筛的工作原理和结构组成
2.1直线振动筛的工作原理
直线振动筛是采用两台振动电机同步反向旋转，产生反向激振力，迫使箱体带动筛网作纵向、直线往返运动。
颗粒在筛面的振动下产生抛射与回落，从而使物料在筛面的振动过程中不断向前运动。
物料的抛射与回落都对筛面有冲击，致使小于筛孔的颗粒被筛选分离。
直线振动筛的筛面倾角通常在8度以下，筛面的振动角度一般为45度，筛面的激振器的作用下作直线往复运动。
颗粒在筛面的振动下，产生抛射和回落，从而使物料在筛面的振动中不断向前运动。
物料的抛射与下落都对筛面有冲击，致使小于筛孔的颗粒被筛选分离。
筛子的筛分效率及生产能力（处理量）同筛面的倾角、筛面的振动角度、物料的抛射系数有关。
为了保证筛分效率高、筛子的生产量大，必须选择合适的抛射系数值。
2.2直线振动筛的结构组成
直线振动筛主要由筛箱、激振器、联轴器、振动电机、减振弹簧、支撑装置等组成。
吊式直线振动筛
1—筛箱；2—箱式激振器；3—电动机；4—悬挂装置图
3ZKB1545直线振动筛的设计计算
3.1运动参数的选择
3.1.1筛面倾斜角
筛面与水平面之间的夹角称为筛面倾角〉。
筛面倾角与筛分处理量及筛分效率密切相关。
随着筛面倾角的加大，物料在筛面上的运动速度加快，筛分机的处理量也随之加大。
但是物料在筛面上的停留时间缩短，筛分效率降低。
如果筛面倾角减小，则筛分机降低筛分效率增加。
筛面倾角的大小决定了要求的生产率和筛分效率。
所以产品质量要求一定时，就应该有一个合理的倾角。
筛面倾斜角关系到筛分能力和效率。
倾斜角越大，筛分能力就越大，但筛分效率却越小，反之亦然。
根据实践经验，所选用的较合理的筛面倾斜角一般如下：
直线振动筛或共振筛用作筛分：
a=0°〜10°直线振动筛或共振筛用作脱水、脱介a=-5°〜0°故倾角a=0°。
3.1.2振幅
振幅A是根据被筛物料的粒度及性质来选用的。
对于粒度较大的选用较大的振幅，粒度较小的选用较小的振幅。
振动筛的振幅通常按照下列数据选取：
直线振动筛A=3.5〜5.5mm,这里选择振幅A=4mm
3.1.3振动倾斜角B
直线振动筛和和共振筛大体上水平安装，只有给以一定的振动倾斜角，才能使被筛分物料向前移动。
振动倾斜角大，物料抛掷高，筛分效率提高，适用于难筛物料。
振动倾斜角小，物料运动速度快，筛分能力增大，适用于易筛物料。
振动倾斜角的选择范围通常是30。
〜65°，目前常用的是45°。
3.1.4振动强度k的选择
振动强度k是指筛箱运动的加速度与重力加速度的比值，它是反映机器强度的指标，k值越大，筛分机的强度越高，但根据目前机械水平，k值一般取在8以内。
K=AW2/g,根据本次设计的条件，筛面面积为6.5m2，w为筛箱振动角频率，w=（2XnXn）/60。
经查表筛箱振动频率为970HZ。
所以k取4.2。
3.1.5抛射强度Kv
抛射强度就是颗粒受惯性力后，在垂直于筛面方向上的分加速度与颗粒在此方向的重力加速度分量之比。
显然，筛箱的加速度和抛射角越大，抛射强度Kv也越大。
Kv=kXsinB/cosa=2.97。
3.1.6振动频率
f=0.5X[（gXKvXcosa）*（n2XAXsinB~16.15
n=fX60心970r/min
3.1.7物料沿筛面的运送速度
物料沿筛面的运动速度一般为0.12〜0.4m/s，现选v=0.15m/s。
3.2工艺参数的选择
3.2.1筛面的长度和宽度
为了提高筛分机的能力和效果，就要适当的确定的筛分机的长度和宽度。
一般的说，当筛分的其他条件相同时，生产率主要取决于筛面宽度，筛分效率则主要决定于筛面长度。
根据本次设计处理量的要求，选择直线振动筛筛面长度为4500mm,宽为1500mm。
3.2.2生产率的计算
Q=FXq
F—筛面工作面积（m2）
q—单位筛面面积生产率（t/m2Xh）
Q=6.5X3.2=20.8（t/h）
3.2.3筛分效率
在筛分时，由于各种原因，有一部分的细粒级物料未能通过筛孔而夹杂于粗粒级并随筛上产品排出。
因此，筛分效率是指实际得到筛下产物重量与入筛物料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料的重量之比。
筛分效率一般用百分数表示，通常按下式计算：
E=100（a—B）/aX（100—B）
式中a——给料中筛下产物含量百分数
B——筛上产物中筛下粒级含量百分数
由于资料有限，不妨设a=15%，B=20%,代入上式
E=100X（20%—15%）/20%X（100—5%）=25%
在筛分作业中，筛分效率是衡量筛分过程的质量指标。
但在这里，由于条件限制只作理论分析。
3.3动力学参数的确定
3.3.1振动筛参振质量的计算
M=筛面积X（m2）X（550〜600kg/m2）XKs
式中Ks单层筛Ks=1,双层筛Ks=1.2
M=6.5X550X仁3575kg
3.3.2激振器偏心块质量及偏心距的确定
由经验知，要满足振动筛的要求，偏心距取值范围在100mm左右，取r=100mm，则有（M+8n）XA=8mr
所以m=MAZ8X（r-A）二3575X0.004/8X（0.1-0.004）〜18.6kg
3.3.3弹簧刚度k计算
（1）刚度对筛子工作的影响
刚度的大小要影响振动筛工作频率所处的区域。
因为筛子的工作频率要影响筛分效果，所以它主要根据物料在筛面上的工作状态而定。
而筛子的自振频率又取决于所采用的弹簧刚度。
因此，如果筛子的工作频率已定，则采用的弹簧刚度不同，筛子工作频率所处的区域就不同，这样就会影响筛子工作的稳定性。
因此，确定筛子所用的弹簧刚度时，应该使工作频率处在振动曲线平滑段（远离共振点）。
（2）弹簧刚度计算
刚度的计算方法有压缩量法和频率比法，二者基于同一理论，但出发点不一样，二者相比，压缩量法更为直观。
故本次设计选用压缩量法计算刚度。
贝U:
K总=w/△h=3575X9.8-32〜1094.8N/m
其中w—参振质量（N）;
△h—弹簧压缩量（mm，一般△h=（6〜20）A，在此取△h=8A=32mm
（3）每台筛子由4个弹簧支撑，则每个弹簧的刚度为
1
K=k总/4=1094.8/4〜273.7N/mm
所以查表得，选择S170X170X40,刚度k=308N/mm
（4）振动筛传给地基的动载荷为
T=Ak=4X308=1232N;
（5）4个支点静载荷
Ti=M/4Xg=3575/4X9.8=8758.75N;
（6）最大负荷为F=T+「=9990.75N;
3.3.4电动机功率的选择
由参振质量M=3575kg,选择激振型号J?
（2）,由激振器型号选择轴承china:
53620Y,内径100mm,夕卜径215mm,B=73mm。
振动筛电机功率消耗的主要为两部分：
参振质量的运动阻力所消耗的功率N1和客服激振器中轴承的摩擦阻力所消耗的功率N2,即：
N=（N1+N2）/n=MAn3（卩A+fd）/nX1740480
式中M—筛箱及随筛箱一起振动的各零部件质量和（kg）
M=Ms+kmXMe=3575+0.18X202.5二3611.5kg
Ms—筛箱及其附件的质量，包括侧板、管梁、出料槽、后挡板、筛网及其固定装置、支撑管梁、上弹簧座以及激振器等零部件的质量
（kg）o
Me—晒面上物料的质量（kg）,它等于各层筛面上料层总厚度的质量和。
Me=BXLXhiXr;
B为筛面厚度1.5m,L为筛面长度4.5m,忙为各层筛面料层总厚度，查表取值为hi=30mm,r为松散物料的密度，煤炭为1t/m3。
Me=1.5X4.5X0.03XI=0.2025t=202.5kg;
km—物料与筛面的结合系数，一般为0.15〜0.2;
卩一阻尼系数，0.2〜0.3;
f—轴承摩擦系数，滚动轴承为0.005;
d—轴承内径；
n—传动系数，取0.95;
代入上式，得N=3611.5X0.004X9703X（0.2X0.004+0.005X0.1）/（0.95X1740480）~10.4kw
因为10.4kw是两台电动机的功率，每个电机功率为5.2kw。
故选择
Y160M—6型电动机，功率为7.5kw,转速为970r/min。
额定转矩Tn=9550XN/n=9550X7.5/970=73.8N•m。
335启动转矩的校核
振动筛在启动时，电动机要客服偏心质量和运动链中所有回转零件以及振动筛参振质量的静转矩，因此电动机有较大的启动转矩，应满足下列关系：
Td/Th>Ti/Th其中Td/Th—电机参数表中给出；
Th—电动机额定转矩，Th=73.8N•m;
Ti—激振器的静转矩，J?
激振器的静转矩为76N•m;
查表得：
Td/Th=2，「/Th=76/73.8=1.03vTd/J;
故满足要求。
3.3.6筛箱质心的计算
在箱体尺寸结构确定以后，在箱体左下角为坐标原点建立直角坐标系，计算每个零件的质量和质心，然后用下列公式计算箱体质心。
nnnn
X='miXi/'mi，丫八mj%/'mi
i二i生im.i占
其中mi—第i个零件质量;
Xj、yi—第i个零件质心的坐标；
n—零件总数；
3.4主要零件的设计计算
3.4.1轴的设计计算
（1）轴最小直径计算
选取轴的材料为45钢，调质处理，取A0=112，
由式d=A03pn=112X37.5970宀22.1m;
由于轴上有键槽，故轴颈增大5%,d1=22.1X（1+5%）=23.2mm。
（2）轴的结构设计
轴的最小直径是安装联轴器处的直径d1，为了使所选轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号，由轴的最小直径选择。
联轴器的计算转矩Tca=KaTn=1.3x73.8=95.94N•m，按照计算
转矩Tea应小于联轴器公称转矩的条件，查表得，选用GY3型凸缘联轴器，公称转矩为112N•m，半联轴器孔径为25mm，故取轴直径为25mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=62mm，所以L化=60mm。
为了满足半联轴器的轴向定位要求1-2轴段右端需制出一轴肩，
故d2：
=29mm,L2；=50mm,2-3段需安装偏心块，需要有键槽
（3）轴的校核
直线振动筛每根轴上装有两组偏心块，偏心块的旋转产生很大的激振力，激发振动筛自身振动，因此该轴受偏心块旋转产生的离心力F及偏心块产生的惯性力Fg，轴及偏心块的自重W和W，支撑反力FA和Fb，静转矩Mj，当F、W和Wk一致时，轴的受力最大，在画弯矩图前轴的受力可简化为受到离心力F和支撑反力FA、FB。
342轴承的选择与校核
在轴承带动偏心块选装过程中，内圈作用有恒定的离心力，二外圈随偏心块旋转位置的不同，载荷呈现脉动循环变化，故载荷k容易发热，本次设计选用承载能力强的双列调心滚子轴承，根据类比及轴径尺寸选择30207圆锥滚子轴承。
C="P
fn
式中：
C—基本额定动载荷；
P—当量动载荷；
C=2.5/0.36X63.5=441KN，fn=（33.3/970）10/3=0.3曾
所以轴承基本额定寿命Lh=（106/60n）X（c/p）3
=106/（60X970）X（441/63.5）103
=1.10X104h>6000h
故满足使用要求。
3.4.3带的设计
由于激振器与电动机之间较远，需要用V带传动，由上面的设计内容知道电动机的型号为丫160M-6，额定功率为7.5KW，额定转速为970r/min，轴间距离大约为700mm每天工作16h。
下面对带轮进行设计：
1.选取皮带的型号
带的设计功率Pd二KaP=1.37.5=9.75kw;
式中：
Ka—工况系数，查表得Ka=1.3;
P—传递的额定功率，P=7.5KW；
由p=9.75kw，n=970r/min,有机械设计书图8-11选择B型带。
2.传动比
i=970/570=1.7;
3.带轮的基准直径
（1）•选择小带轮的基准直径dd1:
查文献[4],查表8-6和表8-8选取
dd1=140mm
（2.选择大轮的基准直径dd2:
dd2=idd1=1.7140=238mm；
查8-8取dd2=250mm。
4.带速
带速常在V=5〜25m/s之间选取
V=仏d=（3.14X140X970）/（60X1000）=7.11m/s。
601000
5.确定中心距及带的基本长度
（1）.初定中心距按0.7（dd1+dd2）—•。
乞2（dd1+dd2）
选取，因此有273乞〉0^780,选:
0=500mm。
（2）.带的基准长度Ld
2
所需基准长度Ld°=2〉0^（dd1+dd2）+（dd2_dd1）
2件
带入数据得Ld0=1618.4mm查文献[4],表22.1—6选取基准长度
Ld=1800mm。
（3）.实际中心距〉
：
=：
血=500+（1800—1618.4）/2=590.8mm;
2
安装时所需最小中心距：
amin=a—0.015Ld=590.8—0.015X1800=563.8mm。
张紧或补偿伸长所需最大中心距：
-max二：
0.03Ld=590.8+0.031800=644.8mm
（4）.小带轮包角
-J
:
产1800一d2_di57.30=1800—（110/590.8）X57.3°=169.33°a
（5）.单根带的基本额定功率R
根据dd1=140mm,n1=970rmp，查文献［4］得R=2.08KW。
考虑传动比的影响，额定功率的增量AR由［机械设计手册第三
卷,22-25］表22.1—13f查得△R=0.26KW
（6）.带的根数Z
Z=d=9.75/［（2.08+0.26）X0.96X0.98］=4.43根
（R+呵口心
取5根
式中：
K-.——小带轮包角修正系数，查表得K-=0.96。
Kl——带长修正系数，查表得Kl=0.98。
4筛箱的设计
筛箱是筛子的承载部分和参振部件，由筛箱及固定它上面的筛面组成。
它由侧板、后档板、下横梁和上横梁组成。
侧板是由钢板制成利用横梁将两侧傍连接起来，使筛箱成为整体结构，为了加强侧板的刚度，在适当的位置铆接角钢以补强。
下横梁采用无缝钢管或槽钢，上横梁采用无缝钢管，由于筛子是在高频振动下工作，筛框不仅承受筛子物料的重量，而且还要承受很大的振动力。
因此筛框的接都要牢固，不但有足够的整体刚度；使筛箱不致因发生变形而损坏。
对于这样大的振动筛面犹为重要。
下面对各部分分别选取：
4.1侧板和横梁
侧板和横梁是主要受力构件，由于筛箱是借助于侧板支撑在机架上,所以侧板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，侧板一般选用6~16mm的钢板或角钢组成，这里选用8mm的钢板。
横梁承受筛板和物料的重量及它在工作中的惯性力，横梁可以采用工子钢、槽钢、无缝钢管、箱形梁、重压梁等在这里选用10mm厚的槽钢。
4.2筛箱结构的焊接
筛箱的刚度是指其抵抗变形的能力。
在筛子工作时，筛框受振动产生的高频惯性力可使局部构件发生动力变形，这种变形往往是横梁或侧板断裂的重要原因。
所以加强筛框结构的刚度。
特别是连接部件的刚度是重要问题，在横梁间设置纵向小梁.横梁上铺设筛板，横梁与侧板相接处采用较大弯钢等都是提高刚度的有效措施。
筛框结构常用的连接方式有铆接和焊接两种.铆接结构尺寸准确而且无内应力.对振动有较好的适应能力，但制造工艺繁杂，焊接结构施工简便。
焊接结构施工简便，但由于焊缝复杂，内应力大.在强烈的振动负荷下往往产生焊缝开裂甚至构件断裂，为了清除焊接结构的内应力，采用回火处理。
由于此振动筛采用建材石料筛分,属于中小型振动筛，在考虑经济性的情况下益选用焊接件.
4.2筛箱的固定方法
筛面的张紧程度对筛面的使用寿命影响极大，不同种类的筛面，固定方法也不同。
归纳起来有4类：
木楔压紧、拉钩张紧、螺栓固定和斜板压定。
在此选定木楔压紧。
冲孔筛板和条缝筛面可选用木楔将其固定在在筛框上，在筛箱两侧上壁对称的焊接两段长三角钢并与长三角钢各面倾斜，筛面支撑在两角钢之间。
用木楔和木条压紧。
木楔遇水后可将筛面压的更紧。
筛面的中间用方头螺钉压紧。
此法简单可靠更换方便。
5ZKB1545直线振动筛的安装与维护
5.1直线振动筛的安装与调试
5.1.1振动筛安装配置时要注意以下问题：
（1）振动筛箱体与相邻固定部件之间的距离大于工作振幅的10倍以上，通常是50〜100mm。
（2）振动筛入料溜槽口至筛面垂直高差，必须考虑入料口大块能通过，一般为：
H》1.5〜2dmax。
式中dmax—入料中最大粒径。
（3）
为了减小煤的破碎率，尤其是动力煤，入料槽离筛面不宜过高。
5.1.2
安装
（1）
安装前的准备：
①新设备在安装前，应该认真检查安装现场并阅读总装图、安装
基础图和安装说明书。
2按照总装图、安装基础图的要求做好安装基础。
3做好设备的起吊准备工作，对所以起吊设备和工具进行认真检查，确保设备及工具性能满足起吊设备的要求。
4清除起吊、安装区域的所有障碍，保证起吊设备、搬运线路无任何障碍，并有足够的施工人员工作、观察及行走空间。
5做好起吊途径及安装相邻的设备的防护工作。
⑵安装顺序
1安装承载梁装置。
2安装后弹簧座。
3将筛箱调至略微高于弹簧高度的安装位置，将弹簧放置在图指标定位置上。
4固定承载梁。
5安装电机架及电机。
6检查筛子各连接部件的固定情况，以防止局部振动。
7检查筛子的入料、出料溜槽及筛下漏斗在工作时有无碰撞现象。
5.2直线振动筛维护
日常维护内容包括筛子表面，特别是筛面紧固情况，松动时应及时紧固。
定期清洗筛子表面，对于漆皮脱落部件应及时修理、除锈并涂漆。
对于裸露的加工表面应涂以工业凡士林以防生锈。
（1）操作人员在操作前应阅读值班记录，并对设备进行全面检查。
1检查各部位螺栓有无松动，如有松动，及时拧紧。
2检查各受力部位有无损坏，发现问题及时处理。
3检查筛板有无明显变形或开裂等损坏情况，如有损坏应及时校正或修补，如损坏严重应及时更换筛板。
4检查有无杂物堵塞筛孔，如有杂物要及时清理。
（2）筛子启动停机应严格按照“逆向开机，顺向停机”的顺序。
禁止带物料启动，除特殊要求外，严禁带料停车或停车后继续向筛子给料。
（3）在筛子工作运转时，要用视觉、听觉检查激振器和筛箱工作情况。
（4）交接班时应把当班筛子技术情况和发现的故障记录在值班记录，记录中应注明零部件的损伤类别及激振器加换油日期。
⑸筛子是告诉运行的设备，筛子运转时操作人员与筛子要保持一定的安全距离，以防止发生人身事故。
（6）激振筛应在空负荷下启动，振动筛运行平稳后开始给料，停机前应先停止开料，待筛上物料全部排出后，再停机。
6总结
在这三周的课程设计过程中，我在老师的指导下和同学的相互研究下，成功的完成了ZKB1545直线振动筛设计的全部内容。
课程设计作为我们机械工程及自动化专业的一门重要课程，使理论与实践更加接近，加深了我对理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练，提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！
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