SZ63T雙軸慣性式振動(dòng)脫水機(jī)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】

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沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) I 摘 要 此次設(shè)計(jì)的振動(dòng)脫水機(jī)是利用直線(xiàn)脫水篩來(lái)對(duì)物料進(jìn)行脫水的，主要構(gòu)成部分包括箱體，底座，激振器，彈性支撐，篩網(wǎng)，電動(dòng)機(jī)等，完成了振動(dòng)脫水機(jī)的整體方案設(shè)計(jì)，并通過(guò)動(dòng)力參數(shù)計(jì)算確定了零件的大小尺寸，完成了工程圖的繪制，并通過(guò)三維建模軟件 機(jī)器進(jìn)行建模并虛擬裝配。機(jī)器采用兩個(gè)反響旋轉(zhuǎn)的慣性激振器作為激振源，激振力與水平方向的夾角為 45°，即機(jī)體的振動(dòng)方向角為 45°，通過(guò)物料往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與篩面的撞擊完成脫水，篩箱由兩部分組成，篩面上面的部分用于承載物料，下面的部分用于排水，上層已脫水物料通過(guò)出料口送出，被篩出的水分通過(guò)排水管送出。整個(gè)箱體結(jié)構(gòu)由熱軋鋼板，角鋼以及無(wú)縫鋼管焊接而成，篩面在脫水過(guò)程中易出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象，需要定期更換。底座部分用于箱體的固定，采用熱軋角鋼，槽鋼焊接而成。彈性支撐部分的彈簧使整個(gè)系統(tǒng)區(qū)別于無(wú)阻尼系統(tǒng)，有著非常重要的作用，通過(guò)合理的計(jì)算與設(shè)計(jì)，選取合適的彈簧可以提高脫水的效率。 這種振動(dòng)脫水機(jī)具有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗少、噪音低、振型穩(wěn)定、壽命長(zhǎng) 等優(yōu)點(diǎn)；從使用、制造、維修等方面都體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。 關(guān)鍵詞： 振動(dòng)脫水機(jī) ； 慣性式激振器 ； 直線(xiàn)振動(dòng)篩 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) he of of is to I to of on as 5 °, of 5 °, in of of is of in be of a by to to in to be of it's a of of is of in as 陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 錄 摘 要 ................................................................................................................................... I ...................................................................................................................... 課題的提出與發(fā)展 ......................................................................................................... 1 題的提出和意義 ............................................................................................. 1 分機(jī)械的分類(lèi)與用途 ..................................................................................... 1 分機(jī)械的用途 ...................................................................................... 4 分技術(shù)和振動(dòng)篩分機(jī)械的發(fā)展 ..................................................................... 5 分技術(shù)及其發(fā)展方向 ........................................................................... 5 內(nèi)外振動(dòng)篩分機(jī)械的發(fā)展 ................................................................... 5 題研究的主要內(nèi)容和理論基礎(chǔ)及應(yīng)用工具 .................................................. 7 2 設(shè)計(jì)方案的確定 ............................................................................................................. 8 作原理及總體方案的提出 .............................................................................. 8 作原理 ................................................................................................... 8 體方案 ................................................................................................... 9 振器的選擇 ...................................................................................................... 9 體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................................... 10 機(jī)的布置 ........................................................................................................ 11 動(dòng)方式 ............................................................................................................ 13 性元件的選擇 ................................................................................................ 14 3 動(dòng)力學(xué)分析及運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 ........................................................................................... 15 力學(xué)分析 ........................................................................................................ 15 計(jì)原始材料 .................................................................................................... 17 振器的計(jì)算 .................................................................................................... 17 機(jī)的選擇 ........................................................................................................ 21 4 強(qiáng)度校核 ....................................................................................................................... 23 的強(qiáng)度校核 ............................................................................................................ 23 承校核 ............................................................................................................ 30 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 的強(qiáng)度計(jì)算 .................................................................................................... 31 結(jié)論 .................................................................................................................................. 33 致謝 .................................................................................................................................. 34 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 35 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 1 課題的提出與發(fā)展 題的提出和意義 題的提出 振動(dòng)是自然界和工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域普遍存在的一種現(xiàn)象，一般情況振動(dòng)是有害的，但在合理的環(huán)境下加以利用，振動(dòng)可以是有益的。 振動(dòng)機(jī)械應(yīng)用涉及選礦、沙和煤炭加工工業(yè)。此外也適用于城市污水處理、紙漿、化工和食品工業(yè)。振動(dòng)機(jī)械通常由激振器、工作機(jī)體和彈性元件三部分組成。但是目前在我國(guó)各種選煤廠使用的設(shè)備中 ,振動(dòng)篩是問(wèn)題較多、維修量較大的設(shè)備之一。這些問(wèn)題突出表現(xiàn)在篩箱斷梁、裂幫 ,稀油潤(rùn)滑的箱式振動(dòng)器漏油、齒輪打齒、軸承溫升過(guò)高、噪聲大等問(wèn)題 ,同時(shí)伴有傳動(dòng)帶跳帶斷帶等故障。這類(lèi)問(wèn)題直接影響了振動(dòng)篩的使用壽命 ,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。 近年來(lái)物料脫水是很多行業(yè)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，大多數(shù)脫水機(jī)是利用振動(dòng)篩來(lái)脫水。因此，提高振動(dòng)篩的性能非常必要。脫水設(shè)備技術(shù)水平的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣，關(guān)系到工藝效果的好壞，生產(chǎn)效率的高低和能源節(jié)省的程度，從而直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)脫水可以提高物料的質(zhì)量，從而達(dá)到所需的產(chǎn)品，因此作為物料脫 水的主要設(shè)備－振動(dòng)脫水機(jī)也不斷發(fā)展。如提高穩(wěn)定可靠性、降低消耗、降低噪音、提高振型穩(wěn)定性、提高篩分效率高等方面都有了很大的提高。 題的意義 現(xiàn)今的振動(dòng)機(jī)械中存在一些影響機(jī)械壽命且產(chǎn)生噪音的問(wèn)題，而且煤泥的脫水是煤炭產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié)。因此本課題的設(shè)計(jì)就是在現(xiàn)有的振動(dòng)篩的基礎(chǔ)上改造并提高設(shè)備的性能來(lái)延長(zhǎng)機(jī)體的壽命和降低生產(chǎn)與維護(hù)成本。利用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以達(dá)到自同步振動(dòng)，并簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低故障率。底座材料大多采用角鋼與槽鋼，容易獲得且價(jià)格便宜從而降低成本。 分機(jī)械的分類(lèi)與用途 分機(jī)械的 分類(lèi) 振動(dòng)機(jī)械的分類(lèi)方式有三種：一是按篩分原理分類(lèi)；二是按工作面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 分類(lèi)；三是按激振器的類(lèi)型分類(lèi)。 （ 1）篩分機(jī)械按篩分原理分類(lèi)。篩分機(jī)械分為普通篩機(jī)、薄層篩機(jī)、概率篩機(jī)、厚層篩機(jī)和概率厚層篩機(jī) 5 種類(lèi)型。 （ 2）按篩機(jī)工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)。篩分機(jī)械分為固定篩、滾軸篩、滾筒篩、平面搖動(dòng)篩、平面振動(dòng)篩、空間振動(dòng)篩和共振篩 7 種類(lèi)型。 （ 3）按激振器的類(lèi)型分類(lèi)。篩分機(jī)械可分為慣性式振動(dòng)篩、彈性連桿式振動(dòng)篩、電磁式振動(dòng)篩、液壓式和擊打式篩分機(jī)等。 動(dòng)篩分機(jī)械的零部件 振動(dòng)篩分機(jī)械通常包括振動(dòng)器 、電動(dòng)機(jī)和彈性元件這 3個(gè)部分 。 激振器用來(lái)產(chǎn)生周期 不斷發(fā)生改變 的激振力， 在 工作機(jī)體 中 產(chǎn)生 連續(xù)不斷 的振動(dòng)。常用的激振器 包括 慣性式、彈性連桿式、電磁式、液壓式 、 氣動(dòng)式激振器，凸輪式激振器 等 。 A 激振器的形式 慣性式振動(dòng)篩是由偏心軸、偏心軸與偏心塊組合或軸上帶偏心塊的激振器 帶 動(dòng)的。慣性激振器 有 單軸式、雙軸式和多軸式 這三種形式 ，如圖 示。 單軸式慣性激振器如圖 有偏心塊的軸回轉(zhuǎn)時(shí)通常產(chǎn)生圓周方向的激振力當(dāng)軸兩端的偏心塊具有不同的安裝相位時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生沿圓周方向變化的激振力偶。 雙軸式慣性激振器如圖 示，當(dāng)兩軸上偏心塊和偏心距相等且雙軸式慣性激振器的兩軸作等速反向回轉(zhuǎn)時(shí)， 向的慣性力相互疊加，而 向上的慣性力相互抵消，從而形成了一個(gè)直線(xiàn)方向上變化的激振力，是振動(dòng)篩產(chǎn)生直線(xiàn)方向上的振動(dòng)。當(dāng)兩軸的偏心塊具有不同安裝相位時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生定向周期變化的激振力偶。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 a) 單軸式慣性激振器 b) 、 c) 雙軸式慣性激振器 d)多軸式慣性激振器 圖 種慣性激振器 彈性連桿激振器分為偏心式、偏心套式和軸與套同時(shí)偏心三種。 (a)電磁式激振器 (b)電動(dòng)式激振器 圖 磁激振器類(lèi)型 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 電磁式激振器的形式有電磁式和電動(dòng)式兩種，如圖 a 為電磁式激振器，它是出鐵心、電磁線(xiàn)圈、銜鐵和彈簧等所組成、鐵心通常與平衡質(zhì)體固定在一起．而銜鐵則與槽體 (或機(jī)體 )固定在一起。圖 b 為電動(dòng)式激振器，它是由直流電激磁的磁環(huán) (或永磁環(huán) )、中心磁極和通有交流電的可動(dòng)線(xiàn)圈組成，可動(dòng)線(xiàn)圈與振動(dòng)桿或振動(dòng)機(jī)體相聯(lián)接。 為了完成不同的工藝過(guò)程，各種振動(dòng)篩的機(jī)體通常做周期性運(yùn)動(dòng)。振 動(dòng)篩的機(jī)體由篩框、篩面、篩面的固定裝置等組成。 振動(dòng)篩的篩框是由側(cè)板、加強(qiáng)板、后擋板和橫梁等構(gòu)成的。側(cè)板和橫梁是篩框的主要受力構(gòu)件，由于篩框是借助側(cè)板支撐或懸掛在支撐架上的，所以側(cè)板承受物料和篩箱的重力，并將激振力傳送到篩框的各個(gè)部分。 橫梁承受篩板和物料的重力及其工作時(shí)的慣性力。橫梁通常采用圓形鋼管梁、槽鋼梁、箱型梁、工字鋼梁和壓型梁等幾種。篩箱通常采用的連接方式有焊接和鉚接兩種。 篩面是篩機(jī)的主要工作部件。對(duì)篩面的基本要求是：有足夠的強(qiáng)度，最大的有效面積，篩孔應(yīng)不易堵塞，在物料運(yùn)動(dòng)時(shí)篩孔與物料的接觸機(jī)會(huì)較多；也就要求篩面工作可靠，篩分效率高、處理能力大和使用壽命長(zhǎng)。 篩面的種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有棒條篩面、板狀篩面、編制篩面、波浪篩面、條縫篩面、非金屬篩面等。 簧） 在振動(dòng)篩中，彈性元件按用途可以分為三類(lèi)：一類(lèi)是隔振彈簧，它被用作支承振動(dòng)機(jī)體，按機(jī)體實(shí)現(xiàn)所要求的振動(dòng)，并減少傳給基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)架的動(dòng)載荷；另一類(lèi)是主振彈簧，它的作用是使振動(dòng)機(jī)有適宜的近共振的工作點(diǎn)，使系統(tǒng)振動(dòng)的動(dòng)能 和位能相互轉(zhuǎn)化，因此也稱(chēng)為共振彈簧或蓄能彈簧；第三類(lèi)是導(dǎo)向板彈簧和連桿彈簧，它的作用是將激振力傳給機(jī)體，并減少啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和避免傳動(dòng)部分受沖擊載荷，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)彈性振動(dòng)以完成所需要的篩分分級(jí)工 分機(jī)械的用途 在選礦廠、選煤廠、和其他工業(yè)部門(mén)中，物料在使用或者進(jìn)一步處理之前，常常需要用篩分機(jī)械分成粒度相近的幾種級(jí)別。各工業(yè)部門(mén)中使用的篩分機(jī)械種類(lèi)很多，如固定格篩、弧形篩、滾軸篩、滾筒篩、搖動(dòng)曬、旋流篩、振動(dòng)篩和共振篩等，其中以振動(dòng)篩應(yīng)用最為普遍。振動(dòng)篩用于篩分分級(jí)以外，還用于物料的脫水，及去除物料中的 水分；沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 脫介，即在篩機(jī)中用水清洗并回收重介質(zhì)；脫泥即在篩機(jī)中，用水清洗物料表面的污泥。實(shí)驗(yàn)室或者實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，時(shí)常用篩機(jī)對(duì)物料進(jìn)行篩分分析。 分技術(shù)和振動(dòng)篩分機(jī)械的發(fā)展 分技術(shù)及其發(fā)展方向 篩分 工作 是一個(gè) 非常 簡(jiǎn)單的分離 作業(yè) :通過(guò)顆粒 和 篩孔 的大小進(jìn)行對(duì)比 ,比 篩孔小的那些物質(zhì) 透 過(guò) 篩 孔變成篩下物質(zhì) ,比 篩孔大的 東西 留在 篩子上面變成 篩上物 ,從而 達(dá)到 粗細(xì)顆粒 分開(kāi)的目的 。但是在 現(xiàn)實(shí)工作 應(yīng)用中 ,由于 要求有一定的工作余量 ,要使物料達(dá)到很好 的按 顆粒大小 分離 不是很容易 。 因?yàn)?篩分 的 過(guò)程 很復(fù)雜 ,現(xiàn)在大部分 的篩分 原理 更 加關(guān)注 篩分結(jié)果 而不是 篩分過(guò)程的研究 ,對(duì)篩分過(guò)程 認(rèn)識(shí)不足 ,現(xiàn)在還 不能 達(dá)到 工程實(shí)際的需要 ;采用傳統(tǒng)的 設(shè)計(jì)原理 很難使問(wèn)題得到深 層次 研究 ,需要 想別的辦法 ,引 入更加 新的思想和理論 ,才有取得突破的可能。目前 ,篩分領(lǐng)域的研究呈現(xiàn)出多學(xué)科相互滲透和交叉的局面 ,建立以試驗(yàn)為基礎(chǔ) ,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托的綜合考慮物料性質(zhì)及其相互影響的物料運(yùn)動(dòng)模型和篩分過(guò)程數(shù)學(xué)模型 ,將是必然的發(fā)展趨勢(shì)。 內(nèi)外振動(dòng)篩分機(jī)械的發(fā)展 在 16 世紀(jì)，英國(guó)首先開(kāi)始了篩分機(jī)械的研究，并誕生世界第一臺(tái)用于煤炭工業(yè)的固定篩。到了 18 世紀(jì)歐洲工業(yè)革命時(shí)期，篩分機(jī)械發(fā)展迅速。在 19 世紀(jì)初，一些礦山企業(yè)開(kāi)始使用圓筒篩、搖動(dòng)篩，有的地方出現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的振動(dòng)篩分機(jī)械 [1]。近些年來(lái)，社會(huì)對(duì)能源和礦產(chǎn)急劇需求，從而使篩分機(jī)械迅速發(fā)展。目前，國(guó)外知名企業(yè)利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，先進(jìn)的制造工藝，不但生產(chǎn)出適用于多種行業(yè)、多種規(guī)格的振動(dòng)篩，而且生產(chǎn)出了可靠性高，性能好的大型和特大型振動(dòng)篩。這些振動(dòng)設(shè)備具有世界領(lǐng)先的技術(shù)，代表目前行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)外振動(dòng)機(jī)械企業(yè)注重產(chǎn)品的大型化、高效性、可靠性、專(zhuān)業(yè)性的研發(fā)方向。并根據(jù)不同的行業(yè)特點(diǎn)，提供不同的解決方案 ，提供全面系統(tǒng)的服務(wù)。但不得不看到是，進(jìn)口設(shè)備價(jià)格較高，一般的設(shè)備價(jià)格是國(guó)產(chǎn)設(shè)備的 3 倍以上，在大型設(shè)備上通常是國(guó)產(chǎn)同等型號(hào)的 8～ 10 倍 國(guó)外篩分設(shè)備仍以發(fā)展振動(dòng)篩為主，振動(dòng)篩向標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化方向發(fā)展；向大型化方向發(fā)展，但最大到 55 平方米，已夠用了；增大篩面傾角，提高篩分效率；發(fā)展細(xì)粒篩分設(shè)備，篩孔尺寸小到 米；旋流篩使用逐漸增多；共振篩發(fā)展停滯。國(guó)內(nèi)振動(dòng)篩的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在：積極開(kāi)展篩分技術(shù)研究，提高原煤干式深度篩分技術(shù)，降低分級(jí)下限和增加煤炭品種，著重解決粒度細(xì)、水分高和 粘度大的難篩物料沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 的分級(jí)技術(shù)；為滿(mǎn)足大露天礦選用，研制重型分級(jí)篩，適用于 500 毫米以 下物料篩分；為提高篩板的壽命和效果，著重發(fā)展焊接篩網(wǎng)，非金屬篩面；共振篩有被淘汰之勢(shì)，應(yīng)大力發(fā)展塊偏心圓振動(dòng)篩和直線(xiàn)振動(dòng)篩。 由于工業(yè)基礎(chǔ)差，研究能力和制造水平落后，在近 50 年，我國(guó)篩分機(jī)械走過(guò)從無(wú)到有，從小到大，從落后到先進(jìn)的發(fā)展過(guò)程。總體上可分為四個(gè)階段。 （ 1）進(jìn)口設(shè)備階段 解放以前，我國(guó)在選煤、采礦行業(yè)主要依靠人力來(lái)完成相應(yīng)的工作。在少數(shù)一些選煤廠和選礦廠主要采用一些固定篩和搖動(dòng)篩。這些設(shè)備完全依靠進(jìn)口。解放后，隨著新 中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的推動(dòng)，開(kāi)始在相關(guān)行業(yè)推廣應(yīng)用篩分機(jī)械。并在大部分洗煤廠、采礦廠和采石場(chǎng)使用一些慢速的搖動(dòng)篩和老式的振動(dòng)篩，并開(kāi)始使用小型的直線(xiàn)振動(dòng)篩。 （ 2）仿制階段 從 50 年代到 60 年代，我國(guó)開(kāi)始從前蘇聯(lián)和波蘭等歐洲一些國(guó)家進(jìn)口各種篩分機(jī)械。這期間，組織全國(guó)相關(guān)單位，測(cè)繪仿制了前蘇聯(lián)的 ГУП 系列圓振動(dòng)篩、 ВКТ 系列搖動(dòng)篩。波蘭的 5 圓振動(dòng)篩、 1 型搖動(dòng)篩和 吊式直線(xiàn)振動(dòng)篩 [4]。研制出國(guó)產(chǎn) 列的自定中心篩、 列的慣性篩和 列的直線(xiàn)篩。這些篩分機(jī)械仿制成功以后的發(fā) 展初步奠定了基礎(chǔ)，并培養(yǎng)了我國(guó)第一批技術(shù)人員。 （ 3）引進(jìn)提高階段 60 年代初開(kāi)始采用一些前蘇聯(lián)和波蘭引進(jìn)的快速的搖動(dòng)篩、脫水篩和振動(dòng)篩技術(shù)。從 70 年代到 80 年代，我國(guó)從美國(guó)引進(jìn) R·S 公司的 動(dòng)篩技術(shù)。從日本神戶(hù)制鋼所引進(jìn) 振動(dòng)篩技術(shù)，從德國(guó) 司引進(jìn) 振動(dòng)篩。進(jìn)入改革開(kāi)放的快速發(fā)展的時(shí)期，我國(guó)篩分機(jī)的發(fā)展也進(jìn)入了一個(gè)新的階段。在吸收成功研制了列圓振動(dòng)篩、 列直線(xiàn)振動(dòng)篩、 列振動(dòng)篩。完成振動(dòng)概率篩系列、旋轉(zhuǎn)概率篩系列，完成了箱式激振器等厚篩系列、重型冷熱礦篩 系列、馳張篩，粉料直線(xiàn)振動(dòng)篩、琴弦篩、旋流振動(dòng)篩、立式圓筒篩的研制也取得成功。國(guó)外振動(dòng)篩產(chǎn)品和制造技術(shù)的引進(jìn)，提高了我國(guó)篩分機(jī)械設(shè)計(jì)制造人員技術(shù)水平，使他們從中學(xué)習(xí)到先進(jìn)國(guó)家設(shè)計(jì)制造振動(dòng)篩的理論、方法、設(shè)計(jì)技術(shù)和制造工藝。 （ 4）自行研制階段 我國(guó)制定了第一個(gè)煤用單、雙軸振動(dòng)篩系列型譜，自主進(jìn)行了 列單軸振動(dòng)篩和 列雙軸振動(dòng)篩的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。并投入生產(chǎn)制造，基本上滿(mǎn)足了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)中、小型選煤廠建設(shè)的需要。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)采用自同步理論、塊偏心振動(dòng)器、復(fù)合彈簧、環(huán)槽鉚釘?shù)认冗M(jìn)技術(shù) ，相繼開(kāi)發(fā)了 2線(xiàn)振動(dòng)篩， 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 2振動(dòng)篩、 型振動(dòng)篩、 合振動(dòng)篩等 4 種基型新系列振動(dòng)篩。又相繼開(kāi)發(fā) 同步直線(xiàn)振動(dòng)篩系列、香蕉篩系列、重型冷熱礦篩系列、博厚篩、高頻振動(dòng)篩系列。這些設(shè)備成功研制，標(biāo)志著我國(guó)篩分機(jī)械走上了獨(dú)立發(fā)展的道路。目前，在國(guó)內(nèi)振動(dòng)篩研究成果有：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等單位為東灘煤礦，研制了據(jù)稱(chēng)是國(guó)內(nèi)篩面寬度尺寸最大的 自同步等厚篩，其篩面寬度為 2400分能力為 1000t／ h。該設(shè)備篩面分為兩段，篩分效率達(dá)到 90%以上。鞍山重型機(jī)器股份有限公司與沈陽(yáng)理工大學(xué)聯(lián)合研制世界最大的大型香蕉篩，該篩面 5 米，重 40噸，最大處理能力為 2500t/h，年可篩分上千萬(wàn)噸。產(chǎn)品性能、篩分面積、工作效率在世界同類(lèi)產(chǎn)品中居于前列。該產(chǎn)品不但替代了進(jìn)口，而且打破了國(guó)外壟斷該大型設(shè)備的歷史。新鄉(xiāng)威猛集團(tuán)將 12 臺(tái) 2m×3m 的節(jié)肢篩組合在一起，組成了目前國(guó)內(nèi)面積最大的72于選煤系統(tǒng)的分級(jí)和脫水、脫介，效果很好 題研究的主要內(nèi)容和理論基礎(chǔ)及應(yīng)用工具 本課題研究在振動(dòng)篩設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上就如何實(shí)現(xiàn)脫水以及脫水性能對(duì)振動(dòng)篩進(jìn)行了一系列優(yōu)化設(shè)計(jì)。如激振形式的選擇、傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、支撐方式的設(shè)計(jì)和彈簧的選擇等。在振動(dòng)理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出振動(dòng)脫水機(jī)，再用 立三位模型，最后用 制工程圖。沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 2 設(shè)計(jì)方案的確定 振動(dòng)脫水機(jī)是在機(jī)體振動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)脫水的，可以利用直線(xiàn)振動(dòng)篩來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。它主要由篩箱、篩網(wǎng)、底座、激振器、彈性元件、電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器等組成。 作原理 及總體方案的提出 箱體尺寸：長(zhǎng) 1800 500 300機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)： 910r/幅： 3產(chǎn)率： h 工作頻率： 15取振動(dòng)方向角 ??45? ，安裝傾角 ??30?，拋擲指數(shù) D=2 作原理 圖 動(dòng)脫水機(jī)工作原理圖 這次設(shè)計(jì)使用的是雙軸式慣性振動(dòng)激振器，其中兩個(gè)偏心塊的質(zhì)量 21 ，離心力 2=F，兩個(gè)偏心塊的回轉(zhuǎn)方向相反但同步，在各個(gè)瞬時(shí)位置離心力順著每根軸的不平衡重量所產(chǎn)生的慣性力，沿著 向的分力是相互抵消的，而沿 向的分力是相互疊加，因此就形成了一個(gè)沿著 向的合力，也就是激振力，這個(gè)力使得篩箱沿 向做往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在圖上的 (a)和 (c)的位置，離心力完全疊加使激振力最大，當(dāng)達(dá)到 (b)和 (d)的位置時(shí)，離心力完全抵消使激振力為零。振動(dòng)方向與篩面一般呈 45°角，因此物料在篩面上做斜拋運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)行篩分，小于篩網(wǎng)孔大小的物料顆粒與水分透過(guò)篩網(wǎng)，達(dá)到脫水目 的。 工作過(guò)程中，物料由于激振力的作用，順著篩面運(yùn)動(dòng)，通過(guò)出料口送出。安沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 裝傾角 ??30?，脫水過(guò)程中的水沿相反的方向運(yùn)動(dòng)，順著箱體下端排水管排出。 體方案 圖 動(dòng)脫水機(jī)圖 振器的選擇 激振器是振動(dòng)脫水篩的核心部件，工作時(shí)間長(zhǎng)，工作頻率高，振動(dòng)沖擊大，潤(rùn)滑效果差，故障多，所以需要選用合適的激振器來(lái)保證篩機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。 雙軸慣性式激振器采用雙電機(jī)拖動(dòng)，利用自同步原理替代了齒輪的強(qiáng)迫振動(dòng)。從整體機(jī)構(gòu)上來(lái)說(shuō)雙電機(jī)拖動(dòng)需要多出一個(gè)電機(jī)但是卻少使用了一套高精度齒輪，從而簡(jiǎn)化的激振器的結(jié)構(gòu)根本上解決了齒輪漏油和打齒的問(wèn)題，并且降低了噪音和振動(dòng)篩的維護(hù)成本。 激振器中采用的偏心塊由兩部分組成，可調(diào)式偏心塊與不可調(diào)式偏心塊，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、激振力可由調(diào)節(jié)偏心塊的夾角來(lái)增大和減小、脂潤(rùn)滑不漏油、迷宮式密封摩擦阻力小且易于標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。這兩個(gè)激振器由主軸、軸承、筒體、可調(diào)式偏心塊與不可調(diào)式偏心塊、迷宮密封端蓋等組成，使用螺栓固定在箱體的側(cè)板上。這樣激振力可以直接由側(cè)板作用在箱體上，省去了使用梁懸掛的成本。為了安全起見(jiàn)，還要為激振器兩側(cè)的偏心塊加上桶蓋。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 本設(shè)計(jì)采用雙軸式慣性激振器可產(chǎn)生所需的激振力，滿(mǎn)足要求。 圖 振器圖 體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 橫梁由無(wú)縫鋼管組成，它是篩機(jī)的主要受力件 ,為徹底解決現(xiàn)場(chǎng)斷梁的問(wèn)題 ,除設(shè)計(jì)上保證安全系數(shù)外 ,制造中采用了特殊的加工工藝 ,保證焊縫焊透 ,焊接后去應(yīng)力退火 ,再對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損探傷 , 保證橫梁的質(zhì)量。管梁與側(cè)板之間使用精制螺栓緊固 ,這種緊固方式不僅使被緊固件之間利用靜摩擦傳遞振動(dòng)力 ,而且利用螺桿與鋼板孔的過(guò)盈配合 , 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 圖 體圖 直接傳遞振動(dòng)力 ,聯(lián)接強(qiáng)度高 ,使用防松螺母 ,聯(lián)接可靠不松動(dòng) ,將篩箱聯(lián)接成一個(gè)剛性箱體結(jié)構(gòu)。 機(jī)的布置 為了降低對(duì)橫梁的強(qiáng)度要求和便于維護(hù)和檢修，所以 本設(shè)計(jì)采用電機(jī)布置在兩側(cè)的方案，而電機(jī)的具體位置則有側(cè)板及底座等因素決定。 為了滿(mǎn)足不同的工藝要求，振動(dòng)機(jī)械常常需要兩臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，要求它們具有相同的速度和相位。早期實(shí)現(xiàn)同步的方式是采用剛性傳動(dòng) (如齒輪傳動(dòng) )，或采用柔性傳動(dòng) (如帶式傳動(dòng) )。自 20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，由于發(fā)現(xiàn)在振動(dòng)機(jī)械中可以利用振動(dòng)的固有特性，在兩個(gè)由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)的偏心轉(zhuǎn)子間實(shí)現(xiàn)振動(dòng)同步，或稱(chēng)自同步，而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)同步的該種機(jī)械則稱(chēng)為自同步振動(dòng)機(jī)，由于采用了自同步原理使得它們的構(gòu)造大為簡(jiǎn)化。這種原理在以后振動(dòng)機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造和使用過(guò) 程中，大量采用，從而使振動(dòng)機(jī)械進(jìn)入了振動(dòng)同步的新時(shí)代。振動(dòng)機(jī)械實(shí)現(xiàn)振動(dòng)同步必須滿(mǎn)足一定的條件，因此研究振動(dòng)機(jī)器的同步理論，以保證機(jī)器在最佳或較優(yōu)狀態(tài)下工作十分必要。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 圖 座圖 由兩臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)的自同步振動(dòng)機(jī)，這種驅(qū)動(dòng)方式具有下列優(yōu)點(diǎn)： a)利用自同步原理代替了強(qiáng)制同步式振動(dòng)機(jī)中的齒輪傳動(dòng)，使傳動(dòng)部的結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單。 b)由于取消了齒輪傳動(dòng)，使機(jī)器的潤(rùn)滑、維護(hù)和檢修等經(jīng)常性的工作大為簡(jiǎn)化。 c)可以減小起動(dòng)、停車(chē)通過(guò)共振區(qū)時(shí)的垂直方向和水平方向的共振振幅，但在一些自 同步振動(dòng)機(jī)中，通過(guò)共振區(qū)時(shí)的搖擺振動(dòng)的振幅有時(shí)會(huì)顯著增大，這是該種振動(dòng)機(jī)的不足。 d)雙機(jī)驅(qū)動(dòng)自同步振動(dòng)機(jī)雖然增加了一個(gè)電動(dòng)機(jī)，但目前工業(yè)中應(yīng)用的自同步振動(dòng)機(jī)不少采用激振電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，使它的結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單。 e) 自同步振動(dòng)機(jī)激振器兩根主軸，可在較大的距離條件下進(jìn)行安裝。 f)該種振動(dòng)機(jī)便于實(shí)現(xiàn)通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 動(dòng)方式 振動(dòng)篩每串激振器之間采用傳動(dòng)軸聯(lián)接 ,能夠自動(dòng)補(bǔ)償角度和長(zhǎng)度的誤差 ,降低了激振器對(duì)安裝精度的要求 ,有利于激振器的穩(wěn)定運(yùn)行。 圖 軸 振動(dòng)篩電機(jī)和激振器之間采用輪胎式撓性聯(lián)軸器傳動(dòng) ,這種聯(lián)軸器由半聯(lián)軸節(jié)、撓性片、壓環(huán)等組成 ,撓性片由夾布橡膠輸送帶剪成。由于撓性片具有彈性 ,切向剛度遠(yuǎn)大于徑向剛度和軸向剛度 ,能夠承受較大的扭矩而不能承受徑向力、軸向力和彎矩作用 ,因而恰好適合振動(dòng)篩工作的要求 ,與三角帶相比 ,既能傳遞較大功率 ,又最大程度地減少了振動(dòng)對(duì)電機(jī)的影響 ,成本極低 ,易于更換。在物料突然增加時(shí) ,不會(huì)失步 ,易于實(shí)現(xiàn)自同步運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖 胎式聯(lián)軸器 1、 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 性 元件的選擇 彈性元件采用金屬螺旋彈簧。它的優(yōu)點(diǎn)是：制造比較方便；內(nèi)摩擦?。辉谡_設(shè)計(jì)與正確制造的情況下，具有較長(zhǎng)的壽命。 圖 簧圖 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 3 動(dòng)力學(xué)分析及運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 力學(xué)分析 雙軸慣性振動(dòng)器兩回轉(zhuǎn)軸上的偏心塊產(chǎn)生的合成慣性力為： ? s 0? (式中： 0m—偏心塊的質(zhì)量， r —偏心塊質(zhì)心到回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的距離， m； ? —偏心塊回轉(zhuǎn)角速度， 1?s 。 如果考慮彈簧對(duì)振動(dòng)篩的影響，可按圖建立振動(dòng)機(jī)沿 x 方向， y 方向的運(yùn)動(dòng)微分方程： 圖 軸慣性振動(dòng)機(jī)受力圖 ? ? ?? s o 200 ???? ??? (? ? ?? s 200 ??? ??? (其中：?沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 式中： m —箱體的計(jì)算質(zhì)量； 體的實(shí)際質(zhì)量； 料質(zhì)量； 料結(jié)合系數(shù)，一般取 .0? 0?—合成慣性力作用線(xiàn)與水平面的夾角； k —隔振彈簧在 y 方向的合成剛度， 21 yy ? ； f —等效阻尼系數(shù)。 方程有以下形式的特解： )s xx ?? ?? ()s yy ?? ?? (式中： x?、y?—x 方向與 y 方向振幅； x?、y?—x 方向與 y 方向的激振力對(duì)位移的相位差角。 代入可求出振動(dòng)機(jī) x 方向與 y 方向的振幅x?、y?及相位差角x?、y?為： 22000)2(c o ???????(? ? 22022 00 )( s ? ??? ??? (?? )2(ar ct ??(20 )2(ar ct ???? (由于 x 方向與 y 方向的彈簧剛度不同，所以合成振動(dòng)方向與激振力作用方向并不一致，其合成振幅 ? 和實(shí)際振動(dòng)方向角 ? 可按下式計(jì)算： 22 ?? ??? 于該類(lèi)振動(dòng)機(jī)械在遠(yuǎn)超共振狀態(tài)下工作，即 20 )( ???，可近似取? ?，所以振幅 ? 和實(shí)際振動(dòng)方向角 ? 為： 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 0022 mm ?(0??? (計(jì)原始材料 長(zhǎng) 1800 500體高 300機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)： 910r/幅： 3產(chǎn)率： h 工作頻率： 15振器的計(jì)算 (1)選取振動(dòng)系統(tǒng)的頻率比，計(jì)算隔振彈簧剛度 選取振動(dòng)系統(tǒng)的頻率比： 10~20 ?z 振動(dòng)機(jī)的頻率為： ω=3022n? =22230 = ?s 隔振彈簧剛度為： 2201 ??(222 36 8 ?? ? 31752~793793 N/m 取 ? ? 200000k N/m 該機(jī)采用四個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧的剛度為： 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 5 0 0 0 042 0 0 0 0 04 ??? ? (2)振動(dòng)質(zhì)體的計(jì)算質(zhì)量（參振質(zhì)量） 有公式?，可求參振質(zhì)量 m 。 式中： 動(dòng)脫水機(jī)總質(zhì)量， 料結(jié)合系數(shù)； 料質(zhì)量， 產(chǎn)量 Q=h；物料運(yùn)行速度 115.0?m?m/s； 脫水機(jī)有效長(zhǎng)度： L=1774 則物料質(zhì)量： 600? (???物料結(jié)合系數(shù) 2.0?求得計(jì)算質(zhì)量為： ? (?? 3)振動(dòng)系統(tǒng)的等效阻尼、阻尼系數(shù) f ： ???? ? ((4)所需要的激振力幅值及偏心塊質(zhì)量矩： ???? )(c 220 s ??? (式中： 0m—偏心塊質(zhì)量； r —偏心塊回轉(zhuǎn)半徑； ? —振動(dòng)頻率。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 折算到振動(dòng)方向上的彈簧剛度 ?? ?2s ?? 4500 0 2 =100000N/m (相位差角 ? ： 2ar c ??? (11 00 0 0 5 3a r c t a n ?? ?? ??172 激振力幅值： ???? )(c 220 s ??? ( 0 0 00(172c o s 1 2 ????? 9617? N 每臺(tái)電機(jī)的激振力為： ? N 偏心塊的質(zhì)量矩為： ? ? 20 個(gè)偏心塊的質(zhì)量矩為 ?5)偏心塊的設(shè)計(jì) 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 圖 心塊圖 由公式，得 4 6 61 001 8060 21 ?????? ?S ???? ?? ?r 3 0501 0 050 222 ????S ?????? 3010050a r c s 030s i 0s i 12 ????????r 1 6501 80 3090 23 ???? ???? ?S 090s i n (50)3090( 1 2 03 ????????? ?? ?r 陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 1256440 20 ??? ?S 0321 ??? ???? 7 6 ???????r 由 220 ??? (得： 1330 ?? ?kg·： ?? 偏心塊的質(zhì)量為： m ： 1 5 0 ????? 34?b 中： —偏心塊的厚度 機(jī)的選擇 所需功率： 若xy ， 則振動(dòng)阻尼所耗功率為： )c o i 0 0 01 222222 ??????? ? (沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 2220001 ??? f?22 ????? 承摩擦所耗功率為： ??? ?? 21 0 0 01 20 f 軸(式中： d —軸頸直徑， 06.0?d m； 軸f—軸與軸承間的摩擦系數(shù)，取 r —偏心矩， m。 00 1 ????????fN 功率： ??N ?。? 兩臺(tái) 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率 速為 910r/陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 4 強(qiáng)度校核 的強(qiáng)度校核 高速輸入軸的直徑可按與其相聯(lián)的電動(dòng)機(jī)軸的直徑 D 估算， d=(；由 D=24 d=24 圖 軸圖 圖 的受力圖 1. 轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 軸主要承受轉(zhuǎn)矩 910 3 ????? 中： T—軸傳遞的轉(zhuǎn)矩， P—軸傳遞的功率， N—軸的轉(zhuǎn)速， r/ 圖 的轉(zhuǎn)矩圖 2. 繪制軸的受力簡(jiǎn)圖，求支座反力 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可得 0 40 2 ????? ??A N (則 0 4????. 作彎矩圖 a. A—B 段彎矩為 ? ? ?1040 ?? x b. B—C 段彎矩為 )( 1??? 1 ? 104? 464?x ） c. C—D 段彎矩為 )()( 211 ?????? ?? 212 ? ?568464 ?? x 圖中 1041 ?L ， 4202 ?L ， 1043 ?的彎矩圖 4. 作計(jì)算彎矩 A 點(diǎn) ? ? —根據(jù)轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的應(yīng)力的性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)； 對(duì)不變化的轉(zhuǎn)矩取 B 點(diǎn)彎矩為： 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 22 )( ?? ? (22 6 0 0 3 6 ?? 250048? 點(diǎn)彎矩為： 22 )( ?? ? 22 6 0 0 3 6 ?? =250048 點(diǎn)彎矩為： ? = ? 成彎矩圖 圖 的合成彎矩圖 5. 校核軸的強(qiáng)度 軸材料為 40質(zhì)處理，其 736?B? N/? ? 751 ??b? N/由于 E 點(diǎn)軸徑最小、 G 點(diǎn)彎矩最大所以這兩點(diǎn)所在剖面為危險(xiǎn)斷面 E 點(diǎn)彎矩為 2 50 0 481 6 1 ??? E 點(diǎn)軸徑為： ? ?3 ? d ? 3 = (鍵槽影響，有一個(gè)鍵槽，軸徑加大 5%， ???Ed 值小于原設(shè)計(jì)該點(diǎn)處軸徑 40全。 G 點(diǎn)彎矩為 250048?陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 則該點(diǎn)軸徑為 ? ? 0 0 4 3 1 ???? ?d ? (該值小于原設(shè)計(jì)該點(diǎn)處軸徑 60 全。 6. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 圖中危險(xiǎn)剖面 Ⅴ ~Ⅷ 剖面與 Ⅰ ~Ⅳ 剖面受力情況相同，因此只校核 Ⅰ ~Ⅳ 剖面 (1)Ⅰ ， Ⅱ 剖面的疲勞強(qiáng)度 Ⅰ 剖面因過(guò)度圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》附表 1—1 得： k ， k Ⅱ 剖面因過(guò)度圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》附表 1—2 得： 52 4050 ????r (? (k ， k 可見(jiàn) Ⅱ 剖面所受的合成彎矩和應(yīng)力集中系數(shù)比 Ⅰ 剖面大，所以校核 Ⅱ 剖面。 Ⅱ 剖面承受的彎矩和轉(zhuǎn)矩分別為 ??M = 剖面產(chǎn)生的正應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為 7 4 2 3m a x ???? N/ (a x ?? ?? a N/?m? Ⅱ 剖面產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為 2 29 7 0 3m a x ???? N/ (6 1 4 9 a x ???? ??? ? m N/沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 27 40械性