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目 錄
摘 要 1
關(guān)鍵詞 1
1前言 2
1.1課題研究背景及意義 2
1.2振動(dòng)篩的研究發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.3振動(dòng)篩的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì) 3
1.4振動(dòng)篩在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用 3
1.5振動(dòng)篩的工作原理、分類(lèi)及特點(diǎn) 4
1.5.1振動(dòng)篩的工作原理 4
1.5.2直線(xiàn)振動(dòng)篩的工作原理 4
2總體方案的確定 6
2.1設(shè)計(jì)任務(wù)分析 6
2.2.1設(shè)計(jì)要求 6
2.2.2任務(wù)分析 6
2.2總體方案的設(shè)計(jì) 6
2.2.1支撐形式與隔振裝置 6
2.2.2傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 7
2.2.3電動(dòng)機(jī)的選用 8
2.3總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 8
3雙軸直線(xiàn)振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)計(jì)算 9
3.1振動(dòng)篩上物料的運(yùn)動(dòng)分析和工藝參數(shù)的選擇 9
3.1.1直線(xiàn)振動(dòng)面上的物料運(yùn)動(dòng)分析 10
3.1.2工藝參數(shù)的選擇 11
3.2總體設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 12
3.2.1計(jì)算振動(dòng)篩篩面面積 12
3.2.2振動(dòng)次數(shù)的計(jì)算 12
3.2.3物料運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算 12
3.2.4驗(yàn)算生產(chǎn)率 12
3.2.5估算振動(dòng)篩的重量 13
3.2.6激振器偏心塊的質(zhì)量及其偏心距的確定 13
3.2.7隔振彈簧剛度的確定 13
3.2.8篩箱的設(shè)計(jì) 14
3.2.9電動(dòng)機(jī)的選擇 14
4主要零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算 15
4.1篩面的設(shè)計(jì)和選擇 15
4.1.1篩面的功用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 15
4.1.2篩面的選擇及加工要求 15
4.1.3篩面的固定 16
4.1.4篩板的設(shè)計(jì) 17
4.1.5橡膠彈簧的設(shè)計(jì) 17
4.2激振器的設(shè)計(jì) 19
4.2.1激振器的特點(diǎn)分析 19
4.2.2軸的計(jì)算與設(shè)計(jì) 20
4.2.3軸承的選用和設(shè)計(jì) 22
4.2.4圓軸法蘭的設(shè)計(jì) 23
4.3底座的設(shè)計(jì) 23
4.3.1底座的功用 23
4.3.2底座材料的選擇 23
4.3.3焊接時(shí)應(yīng)注意 24
4.4軸承壓蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算 24
4.5密封件的設(shè)計(jì)計(jì)算 24
4.6偏心塊的設(shè)計(jì) 25
4.6.1偏心塊的結(jié)構(gòu) 25
4.6.2偏心塊的安裝要求 25
4.7聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 25
4.7.1聯(lián)軸器的類(lèi)型選擇 25
4.7.2規(guī)格的選擇與計(jì)算 26
4.8鍵的選擇 26
4.8.1軸與偏心塊連接處鍵的選擇與校核 26
4.8.2軸與聯(lián)軸器的連接處鍵的選擇與校核 26
5篩箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
5.1篩箱的結(jié)構(gòu) 27
5.2篩箱的設(shè)計(jì) 28
5.2.1篩箱材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
5.2.2篩箱部件的連接 29
5.2.3篩箱的支撐 29
5.2.4物料流向控制 29
6齒輪箱的設(shè)計(jì) 29
6.1齒輪的布置 29
6.2齒輪的設(shè)計(jì) 30
6.2.1齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù) 30
6.2.2齒輪的材料及熱處理及傳動(dòng)方式 30
6.2.3齒輪的模數(shù)和齒數(shù) 30
6.3齒輪的校核 30
6.4齒輪的潤(rùn)滑 31
參考文獻(xiàn) 31
致謝 32
直線(xiàn)振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)
學(xué) 生：周亞波
指導(dǎo)老師：向陽(yáng)
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙410128）
摘 要:振動(dòng)篩是一種適合潮濕細(xì)粒級(jí)難篩物料干法篩分的振動(dòng)篩分機(jī)械設(shè)備，是目前國(guó)內(nèi)處理難篩物料的振動(dòng)篩分機(jī)械設(shè)備。ZS系列振動(dòng)篩用途 ZS系列直線(xiàn)振動(dòng)篩廣泛應(yīng)用于冶金、建材、化工、耐火、水泥、陶瓷、糧食、食品等各行各業(yè)中，用于對(duì)各種物料不同程度的分級(jí)作業(yè)。它可用于流水線(xiàn)作業(yè)中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
本文首先介紹了振動(dòng)篩的原理，簡(jiǎn)述了國(guó)內(nèi)外振動(dòng)篩的研究現(xiàn)狀，分析了各種振動(dòng)篩的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)、制造等知識(shí)提出了新型2ZSM1230型雙軸振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)思路。
其次，討論和確定了雙軸振動(dòng)篩的總體結(jié)構(gòu)，并對(duì)其總體設(shè)計(jì)、主要零部件的計(jì)算、技術(shù)指標(biāo)性能以及底座等部件進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，對(duì)其主要零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、分析和計(jì)算。最后，分析了振動(dòng)篩還可以改進(jìn)優(yōu)化的地方。
關(guān)鍵詞：雙軸式；直線(xiàn)；振動(dòng)
The Design of Linear Vibrating Screen
Student：ZhouYabo
Tutor：XiangYang
(College of engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract:Vibrating Screen is a level suitable for wet fine-grained materials difficult to screen vibration sieving dry screening machinery and equipment, [18]is difficult to screen materials handling vibration mechanical equipment screening. ZS series for single-axis shaker mining, metallurgy, coal, building materials industry for black, non-ferrous metals, as well as supporting non-metallic mining operation or an independent screening of middle-size classification of materials with a smooth running, reliable operation, simple structure , less wearing parts, screen replacement, as well as to facilitate efficient screening and screening effective and so on [17] .
This paper first introduces the principle of the vibrating screen, vibrating screen at home and abroad on research, analysis of the characteristics of various vibrating screen, the integrated use of mechanical design, manufacturing, and other knowledge to a new single-axis shaker 2ZSM1230 type of design ideas.
Secondly, the discussion and determination of the single-axis shaker of the overall structure and its overall design, the calculation of the main components, technical indicators such as performance, and the base components of the detailed analysis and design, its main components for the design, analysis and calculation. Finally, the analysis of the vibrating screen can also be optimized to improve the place.
Keywords：Dual-axis; Linear; Vibrating Screen
1 前言
1.1 課題研究背景及意義
隨著工業(yè)的發(fā)展，篩分在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在冶金、礦山、煤炭、水電等部門(mén)的工藝流程中[1]，篩分起著分選、分級(jí)、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(jì)效益。
1.2 振動(dòng)篩的研究發(fā)展現(xiàn)狀
建國(guó)50多年來(lái)，我國(guó)的篩分設(shè)備走過(guò)了一個(gè)從無(wú)到有，從小到大，從落后到先進(jìn)的發(fā)展過(guò)程，前后經(jīng)歷了測(cè)繪仿制，自行研制和引進(jìn)提高3個(gè)階段[13]。
目前國(guó)內(nèi)篩機(jī)產(chǎn)品種類(lèi)有圓振動(dòng)篩、直線(xiàn)振動(dòng)篩、橢圓振動(dòng)篩、高頻振動(dòng)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(dòng)給料機(jī)械，多達(dá)50多個(gè)系列近1000 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(mǎn)足了國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。
由于我國(guó)東部經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快， 篩分機(jī)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(gè)地區(qū)的篩分機(jī)械產(chǎn)值約占全國(guó)總產(chǎn)值的50％左右，可是在西部地區(qū)，還沒(méi)有一家像樣的篩分設(shè)備制造企業(yè)[2]。我國(guó)篩分設(shè)備制造企業(yè)雖然很多，但是真正具備實(shí)力的很少。
篩分是礦物加工工程的重要組成部分，在煤炭、冶金、化工、建材等部門(mén)廣泛應(yīng)用。潮濕細(xì)粒級(jí)粘性物料的干法篩分是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究篩分技術(shù)的難點(diǎn)，是篩分作業(yè)中急需解決的重大課題。我國(guó)煤炭篩分作業(yè)中,尚不能有效進(jìn)行6mm潮濕細(xì)粒級(jí)粘性物料的篩分，煤炭的深度篩分難度很大。由于采煤機(jī)械化程度的提高,煤粉量增加，加上環(huán)保要求的灑水除塵，使得井下原煤水分迅速提高，有些礦區(qū)原煤水分已達(dá)12%~14%，造成井下原煤又濕又粘。這都給選煤廠和篩選廠的篩分作業(yè)帶來(lái)極大困難，用普通篩分方法即使是以13mm分級(jí)也有相當(dāng)難度[2]。
1.3 振動(dòng)篩的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)
振動(dòng)篩是一種適合潮濕細(xì)粒級(jí)難篩物料干法篩分的振動(dòng)篩分機(jī)械設(shè)備，是目前國(guó)內(nèi)處理難篩物料的振動(dòng)篩分機(jī)械設(shè)備。ZS系列雙軸振動(dòng)篩適用于礦山、冶金、煤炭、建材等行業(yè)用于黑色、有色以及非金屬礦山的輔助或獨(dú)立篩分作業(yè)中等粒度物料的分級(jí)，具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少、篩網(wǎng)更換方便以及篩分效率高和篩分效果好等特點(diǎn)。
針對(duì)振動(dòng)篩目前所存在的強(qiáng)度低、使用壽命短、噪聲大、共振振幅大、工作動(dòng)負(fù)荷大、軸承溫升大等問(wèn)題[3]，多年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究人員一直在進(jìn)行研究，但卻沒(méi)有從根本上得到解決，為降低噪聲，采取在側(cè)板上加阻尼或約束阻尼板等，這樣處理造價(jià)昂貴，實(shí)際應(yīng)用的不多，為抑制共振，采用橡膠彈簧。使共振有了明顯的抑制，但由于橡膠彈簧的高阻尼，散熱性能差從較大壓縮量使橫問(wèn)題穩(wěn)定性能差，引起了振動(dòng)篩能耗大、彈簧壽命低及振動(dòng)篩產(chǎn)生了較大的橫向擺動(dòng)，所以實(shí)際上應(yīng)用橡膠彈簧的不多，大多采用阻尼消振裝置，這又使振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)提高。對(duì)于工作動(dòng)負(fù)荷問(wèn)題，更是無(wú)法解決，如果采取兩次隔振系統(tǒng)，又引起高的造價(jià)。再者，如何提高振動(dòng)篩的篩分效率也是今后的研究?jī)?nèi)容。如何從根本上消除或減少振動(dòng)篩所存在的這些問(wèn)題，應(yīng)該是今后振動(dòng)篩研究的發(fā)展趨勢(shì)[3]。
1.4 振動(dòng)篩在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用
當(dāng)今社會(huì)很多行業(yè)中都會(huì)應(yīng)用到振動(dòng)篩，大部分的振動(dòng)篩的作用是對(duì)物品的分級(jí)或者脫水。
像冶金，機(jī)械，水利，建筑和建材，鐵路等部門(mén)，經(jīng)常為了提高物品的精度，常常利用振動(dòng)篩對(duì)其物品進(jìn)行分級(jí)。
在煤炭工業(yè)部門(mén)，振動(dòng)篩的作用不僅是分級(jí)，好多振動(dòng)篩還用于對(duì)煤炭的脫水或者脫介，甚至用于除泥。
隨著社會(huì)的發(fā)展,對(duì)篩分機(jī)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(guò)程中。
1.5 振動(dòng)篩的工作原理、分類(lèi)及特點(diǎn)
1.5.1 振動(dòng)篩的工作原理
將顆粒大小不同的碎散物料群,多次通過(guò)均勻布孔的單層或多層篩面,分成若干不同級(jí)別的過(guò)程成為篩分。理論上大于篩孔的顆粒留在篩面上,稱(chēng)為該篩面的篩上物,小于篩孔的顆粒透過(guò)篩孔,稱(chēng)為該篩面的篩下物。
碎散物料的篩分過(guò)程,可以看作由兩個(gè)階段組成:一是小于篩孔尺寸的細(xì)顆粒通過(guò)粗顆粒所組成的物料層到達(dá)篩面；二是細(xì)顆粒透過(guò)篩孔。要想完成上述兩個(gè)過(guò)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(duì)運(yùn)動(dòng)。為此,篩箱應(yīng)具有適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)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(kāi),保持細(xì)顆粒透篩之路暢通。
實(shí)際的篩分過(guò)程是:大量粒度大小不同,粗細(xì)混雜的碎散物料進(jìn)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(xì)粒,大部分小于篩孔尺寸的顆粒,分布在整個(gè)料層的各處。由于篩箱的振動(dòng),篩上物料層被松散,使大顆粒本來(lái)就存在的間隙被進(jìn)一步擴(kuò)大,小顆粒乘機(jī)穿過(guò)間隙,轉(zhuǎn)移到下層或運(yùn)輸機(jī)上。由于小顆粒間隙小,大顆粒并不能穿過(guò),因此,大顆粒在運(yùn)動(dòng)中,位置不斷升高。于是原來(lái)雜亂無(wú)章排列的顆粒群發(fā)生了分離,即按顆粒大小進(jìn)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(dá)篩面的細(xì)顆粒,小于篩孔者透篩,最終實(shí)現(xiàn)了粗、細(xì)粒分離,完成篩分過(guò)程。然而，充分的分離是沒(méi)有的，在篩分時(shí)，一般都有一部分篩下物留在篩上物中。
細(xì)粒透篩時(shí)，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(guò)篩面下層的顆粒間隙就更難。
振動(dòng)篩一般分為三大類(lèi)為圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩、直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)振動(dòng)篩和共振篩。
1.5.2 直線(xiàn)振動(dòng)篩的工作原理
本直線(xiàn)振動(dòng)篩是采用慣性激振器來(lái)產(chǎn)生振動(dòng)的，其振源為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)激振器，激振器有兩個(gè)軸，每個(gè)軸有一個(gè)偏心重，而且以相反的方向旋轉(zhuǎn)，又稱(chēng)雙軸振動(dòng)篩，由齒輪嚙合以保證同步。當(dāng)兩個(gè)偏心重的圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)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(gè)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(xiàn)軌跡振動(dòng)[8]。
（1）
式中 ，—不平衡重的質(zhì)量和，，單位為；
—不平衡重塊所產(chǎn)生的激振力，單位為；
—轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，單位為；
—不平衡重質(zhì)心回轉(zhuǎn)半徑, 單位為；
—不平衡重的回轉(zhuǎn)角速度，單位為；
—在振動(dòng)方向上的激振力, 單位為；
—每個(gè)偏心塊的質(zhì)量，單位為。
由上式可見(jiàn)，雙軸慣性激振器，當(dāng)作同步反向回轉(zhuǎn)的時(shí)候，產(chǎn)生定向的簡(jiǎn)諧力，此力通過(guò)篩箱的質(zhì)心，使篩箱作定向往復(fù)直線(xiàn)振動(dòng)。
直線(xiàn)振動(dòng)篩的篩面傾角通常在8以下，篩面的振動(dòng)振動(dòng)角度一般為45，篩面在激振器的作用下作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。顆粒在篩面的振動(dòng)下產(chǎn)生拋射與回落，從而使物料在篩面的振動(dòng)過(guò)程中不斷向前運(yùn)動(dòng)，物料的拋射與下落都對(duì)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(dòng)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，必須選擇合適的值。
圖1為直線(xiàn)振動(dòng)篩的工作原理圖，篩面上的顆粒產(chǎn)生的拋射條件是，令此時(shí)的角為開(kāi)始拋射角，則
（2）
圖1 直線(xiàn)振動(dòng)篩的工作原理
Fig. 1 principle of linear vibrating screen
2 總體方案的確定
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析
2.2.1 設(shè)計(jì)要求
本設(shè)計(jì)雙軸振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到如下技術(shù)要求：
(1) 適用于粉狀、顆粒狀物料的篩選和分級(jí)；
(2) 具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少、篩網(wǎng)更換方便以及篩分效率高和篩分效果好；
(3) 設(shè)備操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；
(4) 根據(jù)技術(shù)要求選定以下主要參數(shù)：
篩面尺寸：長(zhǎng)度3000mm，寬度1200mm；
篩面層數(shù)：2層；
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求可將本設(shè)計(jì)的直線(xiàn)振動(dòng)篩命名為2ZSM1230型直線(xiàn)振動(dòng)篩。
2.2.2 任務(wù)分析
該課題要求我們?cè)O(shè)計(jì)一款雙軸直線(xiàn)振動(dòng)篩，該機(jī)主要適應(yīng)于粉狀和顆粒狀物料的分級(jí)，該機(jī)的自動(dòng)化程度較高，效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；該機(jī)價(jià)格便宜、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且占地面積小。綜上所述，該設(shè)計(jì)題目的完成需要解決以下幾個(gè)主要的問(wèn)題：
(1) 確定何種總體結(jié)構(gòu)方案，以達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕巧、滿(mǎn)足加工條件而效率高的目的。
(2) 如何設(shè)計(jì)底座及機(jī)身部分，使它們能承受必要的重量，工作時(shí)能保持整個(gè)機(jī)器的平衡,使振動(dòng)篩能平穩(wěn)的工作。
(3) 如何使篩箱的重量較輕，節(jié)省用料，選擇適宜的偏心塊使振動(dòng)篩達(dá)到預(yù)期的振動(dòng)振幅。
(4) 激振力的計(jì)算及其參數(shù)的計(jì)算和選擇。
2.2 總體方案的設(shè)計(jì)
2.2.1 支撐形式與隔振裝置
振動(dòng)篩的支撐方式[9]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(guò)四組吊掛裝置吊掛在上層樓板上。改變鋼絲繩的長(zhǎng)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(dòng)。篩子工作時(shí)產(chǎn)生橫向擺動(dòng)是難免的，這是因?yàn)殇摻z繩有其自振頻率，當(dāng)篩子工作頻率等于鋼絲繩的自振頻率時(shí)，就要發(fā)生共振，此時(shí)鋼絲繩就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)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(lái)改變鋼絲繩的自振頻率，防止共振現(xiàn)象產(chǎn)生，達(dá)到防擺目的。如果鋼絲繩的長(zhǎng)度比較短，即在1250mm以?xún)?nèi)時(shí)，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(dāng)篩子質(zhì)量確定后，振動(dòng)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(jī)工作的穩(wěn)定性。
（2）彈簧剛度大，傳給基礎(chǔ)動(dòng)負(fù)荷亦大。因此，適當(dāng)?shù)倪x擇彈簧的剛度，可以減小傳給基礎(chǔ)的動(dòng)負(fù)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。
采用座式的固結(jié)方式能夠克服吊式結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生的根本問(wèn)題，采用落地式地腳螺釘固定，其比較簡(jiǎn)單實(shí)用，適用的場(chǎng)合較廣，且耐用。綜上所分析比較，選用座式的總體支撐方案[5]。
2.2.2 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)
1 篩網(wǎng) 2 萬(wàn)向聯(lián)軸器 3 激振器 4 輪胎聯(lián)軸器 5 齒輪箱 6 電動(dòng)機(jī) 7膜片聯(lián)軸器
1 screen 2 universal coupling 3 vibration exciter 4 tire coupling 5 The gear box 6 motor 7 diaphragm coupling
圖2 傳動(dòng)方案圖
Fig. 2 transmission scheme
對(duì)于聯(lián)軸器，選擇以下三種結(jié)構(gòu)形式，即萬(wàn)向聯(lián)軸器、輪胎聯(lián)軸器、膜片式聯(lián)軸器。
1、萬(wàn)向聯(lián)軸器：由兩個(gè)叉形接頭，中間連接件和軸銷(xiāo)、十字型塊等組成。這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、多頭鉆床等機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)中。小型十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可以按標(biāo)準(zhǔn)選用。其具有優(yōu)點(diǎn)：承載能力高 與其它型式的萬(wàn)向聯(lián)軸器比較，在回轉(zhuǎn)直徑相同的條件下，能傳遞更大的扭矩，這對(duì)于回轉(zhuǎn)直徑受到嚴(yán)格限制的機(jī)械設(shè)備更為重要；傳遞效率高 傳遞效率高達(dá)98.7-99.9%，用于大功率傳動(dòng)節(jié)能顯著，可降低電耗5-15％；傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音低 用于軋機(jī)傳動(dòng)，可提高軋材質(zhì)量，提高機(jī)器性能，改善操作者的勞動(dòng)條件。一般噪聲為30-40db（A）；結(jié)構(gòu)合理，使用安全可靠，壽命長(zhǎng)；許用傾角大，可達(dá)35°-45°但是一般情況下用于成對(duì)的選用，因在兩軸的徑向距不一，這樣能減少附加動(dòng)載荷,主要用于交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)聯(lián)接。
2、輪胎聯(lián)軸器：用橡膠或是橡膠織物制成輪胎狀的彈性元件，兩端用壓板及螺釘分別壓在兩個(gè)半聯(lián)軸器上。這種聯(lián)軸器富有彈性，具有良好的消振能力，能有效地降低動(dòng)載荷和補(bǔ)償較大的軸向位移，而且絕緣性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無(wú)噪聲。缺點(diǎn)是徑向尺寸較大；當(dāng)轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，會(huì)因過(guò)大扭轉(zhuǎn)變形而產(chǎn)生附加軸向載荷，主要用于較大的沖擊載荷，正反轉(zhuǎn)多變，起動(dòng)頻繁的傳動(dòng)軸系。
3、膜片聯(lián)軸器：結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，彈性元件的連接沒(méi)有間隙，不需潤(rùn)滑，維護(hù)方便，平衡容易，質(zhì)量小，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，發(fā)展前途廣闊，但扭轉(zhuǎn)彈性較低，緩沖減震性能差，主要用于載荷比較平穩(wěn)的高速傳動(dòng)。
2.2.3 電動(dòng)機(jī)的選用
由前面的方案比較和聯(lián)軸器的選用知道，該振動(dòng)篩為座式結(jié)構(gòu)， 聯(lián)軸器選為輪胎式聯(lián)軸器，能減少二級(jí)傳動(dòng)。使傳動(dòng)更加簡(jiǎn)單，同時(shí)也能減少電機(jī)的轉(zhuǎn)速，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)[5]為：Y160M—6型；額定功率7.5kw，同步轉(zhuǎn)速1000r/min，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速970 r/min，最大轉(zhuǎn)矩2.0kN·m，質(zhì)量120kg。
2.3 總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
本設(shè)計(jì)雙軸直線(xiàn)振動(dòng)篩的總裝配結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示，它主要由底座、篩箱、振動(dòng)器、支撐部件、篩網(wǎng)、聯(lián)軸器這幾個(gè)零部件組成。底座用于在地基螺釘?shù)墓潭?；支撐部件（支架和電機(jī)支座）用于支撐篩箱和電機(jī)；支撐彈簧用于振幅的產(chǎn)生，振動(dòng)器（激振器）為振動(dòng)篩上較重要的部件，為振動(dòng)篩的動(dòng)力來(lái)源，使振動(dòng)篩達(dá)到所要求的振動(dòng)振幅。其他的輔助零件輪胎聯(lián)軸器也是此振動(dòng)的重要組成部件[9]。
1 齒輪箱支架 2 激振器 3 電動(dòng)機(jī)支架 4 電動(dòng)機(jī) 5 篩箱 6篩板 7橡膠墊 8支撐座
1 gear box bracket 2 vibration exciter 3 motor bracket 4 motor 5 screen box 6 plate 7 rubber pad 8 supporting seat
圖3 振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
Fig. 3 Sketch of vibrating screen structure
3 雙軸直線(xiàn)振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 振動(dòng)篩上物料的運(yùn)動(dòng)分析和工藝參數(shù)的選擇
振動(dòng)篩的工藝參數(shù)是指振幅、頻率、振動(dòng)方向角、篩面傾角、篩面長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)選取。物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定了篩分機(jī)的篩分效果和生產(chǎn)能力。
在振動(dòng)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(dòng)篩的影響，他們既各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，又相互干擾。因此，物料在振動(dòng)篩面上的運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜的。為了尋找篩分機(jī)各工藝參數(shù)與物料運(yùn)動(dòng)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(gè)顆粒在振動(dòng)篩面上的運(yùn)動(dòng)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(shí)際應(yīng)用中，在考慮一些實(shí)際影響因素后，有些結(jié)論還是有價(jià)值的，并為振動(dòng)篩設(shè)計(jì)所應(yīng)用。
3.1.1 直線(xiàn)振動(dòng)面上的物料運(yùn)動(dòng)分析
（1）篩面的運(yùn)動(dòng)方程[19]。直線(xiàn)振動(dòng)篩的篩面是沿著振動(dòng)方向作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，篩面的位移方程式可用下式表示：
（3）
式中 S——篩面移動(dòng)的位移；
A——篩面的振幅；
——激振器軸回轉(zhuǎn)相位角，=；
——軸的回轉(zhuǎn)角速度；
t——時(shí)間
篩面運(yùn)動(dòng)時(shí)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。
（2）物料的運(yùn)動(dòng)分析。篩面以不同的振次和振幅作連續(xù)振動(dòng)時(shí)，篩面上的顆?？赡艹鲰?xiàng)正向滑動(dòng)，反向滑動(dòng)和跳動(dòng)等不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。振動(dòng)篩均采用拋擲狀態(tài)下工作，故就拋擲運(yùn)動(dòng)的理論加以研究。
物料顆粒在直線(xiàn)振動(dòng)篩面上的受力情況如圖4所示，篩面傾斜安裝，與水平面夾角為，篩面沿S方向振動(dòng)，當(dāng)篩分機(jī)工作時(shí)，作用在顆粒上里的平衡方程式可表示為：
（4）
（5）
圖4 物料的運(yùn)動(dòng)分析
Fig. 4 Analysis of the movement of materials
式中N——篩面對(duì)物料的法向反力
F——篩面對(duì)物料的靜摩擦力
顆粒拋擲運(yùn)動(dòng)的條件：顆粒給篩面的正壓力N=0
所以
消去m，得
物料的拋擲指數(shù) ，因此，由上式可知 （6）
由此可見(jiàn)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，Kv值越小，越大。
3.1.2 工藝參數(shù)的選擇
（1）處理量要求。生產(chǎn)條件：=70噸/小時(shí)；
（2）拋射強(qiáng)度的確定。實(shí)際選擇拋射強(qiáng)度值時(shí)，要根據(jù)物料的性質(zhì)(如易碎性、粒度、濕度、密度等)。一般振動(dòng)篩選用中速拋擲運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即=2.5～5)。在這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，振動(dòng)篩有較高的產(chǎn)量和篩分效率，對(duì)機(jī)件的強(qiáng)度和剛度要求不高，對(duì)泥質(zhì)較多或難篩物料，可采用高速拋擲運(yùn)動(dòng)。直線(xiàn)振動(dòng)篩的宜取2.5～4.0。圓振動(dòng)篩的取3～5?？傊y篩物料取大值，易篩物料取小值；篩孔小時(shí)取小值，反之取大值。
由于所設(shè)計(jì)是雙軸振動(dòng)篩，所篩物料屬于易篩物料，選取=3；
（3）振動(dòng)篩的振幅A的確定。振幅和頻率是篩分機(jī)重要參數(shù)。慣性振動(dòng)篩振幅值必須足夠大，以便將接近篩孔尺寸的顆粒拋離篩面，減少堵孔。但振幅又不宜過(guò)大，否則，牽制頻率，甚至因其過(guò)大會(huì)提高振動(dòng)強(qiáng)度，降低構(gòu)件使用壽命。通常直線(xiàn)振動(dòng)篩A=4～6mm，圓振動(dòng)篩振幅A=3～4mm。對(duì)于振動(dòng)篩，篩孔打者A取大值，篩孔小者A取小值。由于本次設(shè)計(jì)的是直線(xiàn)振動(dòng)篩，所以選取A=4mm；
（4）篩面傾角。篩面傾角的大小決定于要求的生產(chǎn)率和篩分效率。當(dāng)篩子的其他參數(shù)確定后，篩面傾角大，則生產(chǎn)效率高而篩分效率低；篩面傾角小，則生產(chǎn)效率低而篩分效率高。所以當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量要求一定時(shí)，就應(yīng)有一個(gè)合理的傾角。對(duì)于直線(xiàn)振動(dòng)篩一般取為了適應(yīng)不同需要可在內(nèi)選取，所以選取=；
（5）振動(dòng)方向角。直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)篩分機(jī)的拋射角是隨激振器的安裝角度有關(guān)，一般激振器的安裝與水平面成，這樣實(shí)際上力的疊加方向就是與水平成方向。
即振動(dòng)方向角選取=；
（6）篩下物最大顆粒。篩下物最大顆粒設(shè)為=23mm；
（7）物料層厚度。物料層厚度為100～200mm，本次設(shè)計(jì)選取的是100mm。
（8）篩分方式。用于末煤最終篩分，篩孔尺寸選用25mm。
3.2 總體設(shè)計(jì)計(jì)算步驟
3.2.1 計(jì)算振動(dòng)篩篩面面積
由《破碎與篩分機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》P461得，末煤?jiǎn)挝缓Y面面積的生產(chǎn)率[4]為=18~22噸/ ·小時(shí)。取=20噸/·小時(shí)
由煤用振動(dòng)篩的生產(chǎn)率計(jì)算公式：Q=F·， (7)
∴ F=Q／q ,
代入數(shù)據(jù)得F=70/20=3.5由《破碎與篩分機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》一書(shū)可知，適合設(shè)計(jì)振動(dòng)篩的型號(hào)為2ZSM1230型，根據(jù)實(shí)際的脫水振動(dòng)篩的型號(hào)取篩面面積為3.6。
3.2.2 振動(dòng)次數(shù)的計(jì)算
對(duì)于雙軸直線(xiàn)振動(dòng)篩
振動(dòng)次數(shù)[11] (8)
將數(shù)據(jù)代入得： n ≈930次/分 ；
校正[16]
通過(guò)校驗(yàn)轉(zhuǎn)速滿(mǎn)足條件
3.2.3 物料運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算
由《篩分機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，雙軸振動(dòng)篩的物料運(yùn)動(dòng)速度，可按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
（9）
代入數(shù)據(jù)得 m/s
3.2.4 驗(yàn)算生產(chǎn)率
由公式 t/h ， (10)
其中， B―篩面寬度，單位為；
h―篩面上物料層的厚度，單位為；
―物料運(yùn)動(dòng)的平均速度，單位為；
γ―物料的松散比重，單位為 。
將數(shù)據(jù)代入得：
Q=3600Bhvr==82.08t/h>70t/h
經(jīng)驗(yàn)算，合格。
3.2.5 估算振動(dòng)篩的重量
由經(jīng)驗(yàn)知大中型振動(dòng)篩：振動(dòng)篩總重=振動(dòng)篩單位面積的重量(550～600kg/m2)篩面面積(m2),式中——單層篩=1，雙層篩=1.2。代入數(shù)據(jù)得 kg
3.2.6 激振器偏心塊的質(zhì)量及其偏心距的確定
由現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，要滿(mǎn)足已知工作條件，應(yīng)取偏心距為60mm，即=60mm
對(duì)于雙軸振動(dòng)篩，有
(11)
式中 ——振動(dòng)篩的參振重量,kg；
——單個(gè)偏心塊的重量,kg；
——振幅,m；
——偏心塊數(shù)，n=8；
——偏心距,m；
代入數(shù)據(jù)得：
kg
3.2.7 隔振彈簧剛度的確定
振動(dòng)篩取頻率比： 4～5 (12)
現(xiàn)取=5
對(duì)于雙軸振動(dòng)篩彈簧剛度的計(jì)算公式為：
(13)
其中雙軸圓振動(dòng)篩的角速度: ω===97.34 弧度／秒，
代入數(shù)據(jù)得
N/mm
每臺(tái)篩子由4個(gè)彈簧支承，則每個(gè)彈簧剛度為
代入數(shù)據(jù)得
= 236.875 N/mm
3.2.8 篩箱的設(shè)計(jì)
篩箱為鋼板制成，其厚度取8mm，采用座式結(jié)構(gòu)
3.2.9 電動(dòng)機(jī)的選擇
慣性振動(dòng)篩工作時(shí)的功率消耗，包括振動(dòng)體動(dòng)能消耗和軸承內(nèi)摩擦消耗
(14)
式中 —傳動(dòng)效率，取0.9；
(1) 動(dòng)能消耗的功率
kw (15)
式中 C—阻尼系數(shù)；推薦C=，取其為0.25；
—振動(dòng)次數(shù)，r/min；
代入數(shù)據(jù)得
kw
(2) 軸承內(nèi)摩擦消耗的功率
kw （16）
式中 ——軸承的摩擦系數(shù)，=0.005；
d——激振器軸的直徑，m，=0.05 m；
代入數(shù)據(jù)得
kw
將、代入公式(14)得
kw
所選用電機(jī)靜啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿(mǎn)足：
﹥
式中 ——靜轉(zhuǎn)矩；，N·m；
——電動(dòng)機(jī)的靜啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，N·m；
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表22-1-28，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)[14]為：Y160M—6型；額定功率7.5kw，同步轉(zhuǎn)速1000r/min，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速970 r/min，最大轉(zhuǎn)矩2.0kN·m，質(zhì)量120kg。
4 主要零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算
4.1 篩面的設(shè)計(jì)和選擇
4.1.1 篩面的功用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
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(duì)延長(zhǎng)篩分機(jī)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(jī)對(duì)篩面的基本要求是：有足夠的強(qiáng)度，最大的有效面積（篩孔總面積與整個(gè)面面積之比），耐腐蝕，耐磨損，有最大的開(kāi)孔率，篩孔不易堵塞，在物料運(yùn)動(dòng)時(shí)與篩孔相遇的機(jī)會(huì)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(kāi)孔率為篩孔總面積與篩面面積的比值，用百分比來(lái)表示。開(kāi)孔率越大，顆粒在每次與篩面接觸時(shí)，透過(guò)篩孔的機(jī)會(huì)就越多，從而可以提高單位面積的生產(chǎn)率和篩分效率。開(kāi)孔率與篩孔的形狀，篩絲的直徑有關(guān)，篩絲直徑小，開(kāi)孔率增大，但篩絲太小，強(qiáng)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(jí)篩面時(shí)，采用高碳鋼。強(qiáng)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(shí)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(shí)，通常采用不銹鋼篩面較適宜。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，聚氨酯橡膠篩面現(xiàn)實(shí)了他的優(yōu)越性，使用壽命長(zhǎng)，不易堵篩篩孔，噪音小，但是價(jià)值昂貴。
4.1.2 篩面的選擇及加工要求
篩面按材料及加工方法不同可以分為：篩板、篩網(wǎng)、條縫篩板、網(wǎng)狀絲布。根據(jù)篩分工作的需要選篩板和篩網(wǎng)進(jìn)行比較選擇。
(1)篩板。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(yàn)，篩孔在25毫米以上的大塊分級(jí)，應(yīng)當(dāng)采用篩板，這樣篩面的壽命較長(zhǎng)，對(duì)篩分效率都影響不大。篩板的開(kāi)孔率一般為40%左右。
（2）編織篩網(wǎng)。篩網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)孔率達(dá)，可達(dá)總篩面就的70%。但是與篩板比較，牢固性較差，使用壽命較短，所以一般只用在細(xì)粒度的分級(jí)上。在選煤廠往往用于篩孔小于13毫米的煤炭分級(jí)。
由于本設(shè)計(jì)的直線(xiàn)振動(dòng)篩用于干煤的篩分所以篩面選擇篩板。
煤用篩篩板的材料一般采用和16Mn、16 MnCr等鋼板，鋼板厚度常用6毫米，根據(jù)工作條件的不同可以適當(dāng)增厚或減薄，篩板的加工可以用鉆孔或沖孔等方法。常用的篩孔形狀是圓形，個(gè)別情況下也采用長(zhǎng)方形。應(yīng)用長(zhǎng)方形篩孔時(shí)，其長(zhǎng)邊應(yīng)與物料運(yùn)動(dòng)方向一致，而且只能用沖孔的加工方法加工方法。為了避免篩孔堵塞、可以將篩孔造成底部擴(kuò)大的圓錐形，這樣，篩孔由顆粒的入口到出口逐漸擴(kuò)大，有利于物料的透篩。對(duì)沖孔的篩板來(lái)說(shuō)，這種擴(kuò)大在沖制過(guò)程中可以自然形成。在一般情況下，沖孔比鉆孔簡(jiǎn)便，所以在有條件是，應(yīng)采用沖孔方法。
為了使篩板有足夠的強(qiáng)度而且開(kāi)孔率盡可能大，圓形篩孔 幾乎總是作菱形的排列。這樣排列的篩板，其開(kāi)孔率可以用下列計(jì)算[7]：
（17）
式中，——開(kāi)孔率，%；
D——篩孔直徑，毫米；
S——篩孔間的最短距離，毫米，按照經(jīng)驗(yàn)，S的大小可以用公式確定。
篩板一般是在篩面兩側(cè)用木楔壓緊進(jìn)行固定的。木楔遇水膨脹，可以把篩面壓的很緊。這種方法簡(jiǎn)單可靠。為了防止中間部分發(fā)生松動(dòng)，可用螺栓或V型螺栓壓緊。
4.1.3 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(duì)金屬絲或金屬條所制成的篩面表現(xiàn)得尤為突出。歸納起來(lái)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。本設(shè)計(jì)采用螺栓壓緊和斜板壓緊。
（1）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(jiǎn)單，可靠，但拆除麻煩。近年來(lái)改用J形螺栓，較U形螺栓使用方便。
(2)斜板壓緊。該方法是通過(guò)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(jí)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(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度是3000毫米。寬度是1200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。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(diǎn)：
（1）全部固定螺栓從篩板上放入、旋緊。
（2）因?yàn)槁菟ǚ旁谙鹉z墊內(nèi)，可避免磨損。
4.1.4 篩板的設(shè)計(jì)
根據(jù)所篩選的物料——煤炭的特性，2ZSM1230型雙軸直線(xiàn)振動(dòng)篩用于煤的最終篩分，篩分機(jī)的生產(chǎn)能力和原料性質(zhì)、篩分條件及對(duì)篩分精度的要求都有關(guān)系。振動(dòng)篩生產(chǎn)能力的計(jì)算雖然有不少試驗(yàn)公式，但由于篩分過(guò)程的影響因素很多，生產(chǎn)上還是以類(lèi)似條件下的單位面積生產(chǎn)率來(lái)計(jì)算[1]。
根據(jù)篩子的單位面積生產(chǎn)率，可用下式計(jì)算篩子的生產(chǎn)能力[7]：
（18）
式中，Q——振動(dòng)篩的處理能力；
——篩面工作面積，即 (B為篩面的寬度，Ｌ為篩面長(zhǎng)度。一般篩面的長(zhǎng)度是一定的，篩分機(jī)的處理能力主要是由篩面寬度來(lái)調(diào)節(jié))；
——.單位處理量。
查表得單位處理量為：18~22。
計(jì)算得：為3.6
篩面采用篩板，篩孔尺寸為和。
4.1.5 橡膠彈簧的設(shè)計(jì)
圓柱形橡膠彈簧幾何尺寸如圖6
圖6 圓柱形橡膠彈簧
Fig. 6 cylindrical rubber spring
式中 ——彈簧的最大變形量，m；
本次設(shè)計(jì) m
(19)
(20)
式中 ——彈簧的自由高度，m；
——彈簧的外徑，m；
根據(jù)公式(19) (20)，取m，取m
(21)
式中 ——受壓面積與自由面積之比；
d——彈簧的內(nèi)孔直徑,m ，取d=25mm；
由公式(21)得
式中 ——外形系數(shù)；
——?jiǎng)訌椥阅Ａ浚琋/m2；
——靜彈性模量，。
靜彈性模量與邵氏硬度的關(guān)系式為：
式中 ——橡膠彈簧的邵氏硬度，度(°)，通常??；
本次設(shè)計(jì)取為48°
（22）
式中 F——彈簧的受壓面積，m2。
強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足：
（23）
式中——橡膠的壓縮應(yīng)力，kPa；
——橡膠的許用壓縮應(yīng)力， kPa。
4.2 激振器的設(shè)計(jì)
4.2.1 激振器的特點(diǎn)分析
激振器，是雙軸振動(dòng)篩的主要轉(zhuǎn)動(dòng)部件，篩子的激振力由它產(chǎn)生，雙軸振動(dòng)篩一般選用簡(jiǎn)式振動(dòng)器，其構(gòu)造簡(jiǎn)圖如圖7所示。在振動(dòng)器中裝有偏心軸或是采用直軸加偏心塊。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，振動(dòng)器的位置通常在距篩箱進(jìn)料口約200-300mm處。
1 偏心塊 2 套筒 3 軸承蓋 4 軸承座 5 軸承 6 軸 7 密封圈
1 eccentric block 2 the sleeve 3 bearing cover 4 bearing 5 bearing 6 shaft 7 seal
圖7 振動(dòng)器簡(jiǎn)圖
Fig.7 sketch of the vibrator
與箱式振動(dòng)篩比較，筒式式振動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）高度小、質(zhì)量輕。由于簡(jiǎn)式振動(dòng)器安裝在篩箱上，不必采用結(jié)構(gòu)笨重的工字橫梁，所以整個(gè)篩箱的高度較小，重心降低，質(zhì)量減輕，增加了座式篩子工作中的穩(wěn)定性。
（2）激振力相當(dāng)于沿整個(gè)篩寬的均布載荷，安裝精度較易保證，其誤差對(duì)篩箱各點(diǎn)振幅影響較小。
（3）偏心塊的加工制造較方便。
（4）方便布置傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。
在振動(dòng)器的設(shè)計(jì)中主要是對(duì)軸、偏心塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)軸承進(jìn)行選型和校核，其他的一些部件像套筒、加固法蘭、加油杯等標(biāo)準(zhǔn)件按要求選用。
4.2.2 軸的計(jì)算與設(shè)計(jì)
(1)初步估算軸的最小直徑[11]。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書(shū)查表19.3-2， 取A=110,按公式
（24）
取聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率為0.9，軸的轉(zhuǎn)速為970r/min
則 == kw
則 =mm
軸上有鍵槽， A值需要增加,則≥22mm
(2) 軸的分段設(shè)計(jì)。軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑,為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。但由于聯(lián)軸器在振動(dòng)過(guò)程中容易被損壞，在本設(shè)計(jì)中連接部位用十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器。
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩
= =9550 N·m （25）
式中 ——工況系數(shù)，K=1.7
——?jiǎng)恿C(jī)系數(shù)，=1
——=1 =1
代入數(shù)據(jù)得
=112.96N·m
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》初步選取UL型輪胎式聯(lián)軸器UL8，額定轉(zhuǎn)矩=400N·m和WS型十字萬(wàn)向聯(lián)軸器WSD6額定轉(zhuǎn)矩=280N·m。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》初步選取UL型輪胎式聯(lián)軸器UL8，額定轉(zhuǎn)矩=400N·m和WS型十字萬(wàn)向聯(lián)軸器WSD6額定轉(zhuǎn)矩=280N·m。
軸孔直徑=28mm，=38mm為了滿(mǎn)足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ—Ⅱ段左端需制出一軸肩，軸的Ⅱ—Ⅲ段要安裝偏心塊，需有鍵槽，故取Ⅱ—Ⅲ段的直徑為=50mm。
初步算得偏心塊的厚度為83.6 mm，軸段上又有擋圈，據(jù)此可取段的長(zhǎng)度為161mm。
安放軸承段處的直徑為60mm，取其長(zhǎng)度為48mm選擇的軸承的型號(hào)為GB32312。采用軸肩定位，取其h=8.5mm，則軸肩的直徑為77mm，為了方便設(shè)計(jì)以軸肩的中心為對(duì)稱(chēng)線(xiàn)，兩軸承和偏振塊成對(duì)稱(chēng)分布。
偏心塊與軸的聯(lián)接采用鍵聯(lián)接，由《機(jī)械制圖》[12]一書(shū)查得：
鍵寬b×鍵高h(yuǎn)×鍵長(zhǎng)l=；
可選用45鋼鍵, 鍵的尺寸為；
與聯(lián)軸器配合的鍵選擇為普通平鍵鍵寬b×鍵高h(yuǎn)×鍵長(zhǎng)l=；
(3)軸的校核。如圖8分析可知，軸的受力左右對(duì)稱(chēng)：
當(dāng)偏心塊的質(zhì)心處于正上方與軸垂直時(shí)，此時(shí)最大，即為向心力和重力之和。
圖8 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
Fig. 8 sketch of shaft structure
圖9 軸的受力分析簡(jiǎn)圖
Fig.9 shaft with force analysis
式中 ——單個(gè)偏心塊的重量,kg；
——偏振塊對(duì)軸的作用力，N；
、——軸承的支反力，N；
代入數(shù)據(jù)得
=20.8×101.527×0.1 +20.8×9.8=21643.9N
=21643.6N
彎矩： N·m
電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的扭距為： N·m
彎矩圖和扭矩圖如圖10所示：
圖10 彎矩和扭矩圖
Fig .10 bending moment and torque figure
按照彎扭第三強(qiáng)度理論校核軸，對(duì)不變扭矩的軸取≈0.3
彎曲截面系數(shù)
軸的計(jì)算應(yīng)力[11]為
= （26）
代入數(shù)據(jù)得
= 100MPa <
式中 ——軸的許用彎曲應(yīng)力，MPa，=120 MPa；
故軸是安全的。
4.2.3 軸承的選用和設(shè)計(jì)
軸承所受的徑向力為：
軸承的額定動(dòng)負(fù)載為：
（27）
式中 C——軸承額定動(dòng)負(fù)載，N；
P——當(dāng)量動(dòng)負(fù)載P=R，N；
、、、、——在軸承手冊(cè)的有關(guān)表中選取，=1.230、=2.2、=1.5、=0.363、=1其中額定壽命為10000h。
代入數(shù)據(jù)得
根據(jù)振動(dòng)器的工作特點(diǎn)，選用大游隙(3G)軸承，選取圓錐滾子軸承32312。
4.2.4 圓軸法蘭的設(shè)計(jì)
橫撐的材料采用無(wú)縫鋼管，壁厚為10mm，外徑尺寸為100mm，管長(zhǎng)為1230mm
鑄造法蘭如圖11所示
圖11 法蘭
Fig. 11 flange
4.3 底座的設(shè)計(jì)
4.3.1 底座的功用
底座主要用來(lái)支撐整個(gè)機(jī)器，保持整個(gè)機(jī)器工作時(shí)的穩(wěn)定性和平衡性。一般機(jī)器底座的技術(shù)要求都不是很高，大多數(shù)尺寸都是自由公差。2ZSM1230型雙軸直線(xiàn)振動(dòng)篩用為座式，其用地腳螺釘固結(jié)在混凝土中。混凝土有良好的抗壓強(qiáng)度、防銹、吸振，它的內(nèi)阻尼是鋼的15倍、鑄鐵的5倍。
4.3.2 底座材料的選擇
底座材料選擇：
采用焊接機(jī)架，即采用型鋼結(jié)構(gòu)（角鋼和槽鋼焊接而成），焊接機(jī)架具有強(qiáng)度高、剛度大等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于同一結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度為鑄鐵的2.5倍，而且比鑄件毛坯輕30%，生產(chǎn)周期短、能適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活、壁厚可以相差很大，并且可以根據(jù)工況需要不同部位選用；用于小批量的大、中型機(jī)架。
根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，采用槽鋼和角鋼焊接機(jī)架，能節(jié)省生產(chǎn)成本。
4.3.3 焊接時(shí)應(yīng)注意
（1）材料的可焊性?？珊感圆畹牟牧蠒?huì)造成焊接困難，使焊縫可靠性降低。一般碳含量<0.25%的碳鋼（如Q235-A，20及25鋼）和碳含量<0.2%的低合金鋼可焊性良好。
（2）合理布置焊縫[7]。
（3）合理選擇截面形狀和合理布肋，提高抗振能力；
（4）提高焊接接頭抗疲勞能力和抗脆斷能力。
4.4 軸承壓蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算
由《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查的，
軸承外徑 D=130mm d=60mm
e=1.2=14mm =10mm =155mm
軸承壓蓋的外形尺寸如下所示：
圖12 軸承壓蓋
Fig. 12 the bearing cover
4.5 密封件的設(shè)計(jì)計(jì)算
采用氈油式密封件，型號(hào)為D=80mm
4.6 偏心塊的設(shè)計(jì)
4.6.1 偏心塊的結(jié)構(gòu)
本設(shè)計(jì)選擇圓盤(pán)式偏心塊，通過(guò)圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力。偏心塊的作用，改變可調(diào)不平衡重塊的位置，可調(diào)整激振器離心慣性力的大小，激振器直接安裝在篩箱兩個(gè)側(cè)壁上，簡(jiǎn)化篩箱的結(jié)構(gòu)，并改善其受力狀況。是振動(dòng)器上較為重要的部分。
根據(jù)已學(xué)知識(shí)可知
(28)
代入數(shù)據(jù)得
=20.8kg
mm =25mm =20.8kg
由公式(28)得，偏心塊的寬度為：
B=85mm
偏心塊與軸的聯(lián)接采用鍵聯(lián)接，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書(shū)查得：
鍵寬b×鍵高h(yuǎn)×鍵長(zhǎng)l=；
4.6.2 偏心塊的安裝要求
偏心塊在重力的作用下，質(zhì)心自動(dòng)處于最低位置。這就使得兩偏心塊的初始處于最低位置，即初始相位角相等，這樣就保證了兩偏心塊的同步反向運(yùn)轉(zhuǎn)。
偏心塊的結(jié)構(gòu)如圖13所示
圖13 偏心塊
Fig. 13 eccentric block
4.7 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)
4.7.1 聯(lián)軸器的類(lèi)型選擇
振動(dòng)篩的載荷有變化,且轉(zhuǎn)速較高,有強(qiáng)振動(dòng)性,易選用橡膠式聯(lián)軸器。
4.7.2 規(guī)格的選擇與計(jì)算
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)距
= =9550N·m
式中 —工作情況系數(shù)，K=1.7；
—?jiǎng)恿C(jī)系數(shù)，=1；
—=1 =1。
代入數(shù)據(jù)得
=66.46N·m
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》初步選取UL型輪胎式聯(lián)軸器UL8，額定轉(zhuǎn)矩=400N·m和WS型十字萬(wàn)向聯(lián)軸器WSD6額定轉(zhuǎn)矩=280N·m。
4.8 鍵的選擇
4.8.1 軸與偏心塊連接處鍵的選擇與校核
與偏心塊連接處軸的直徑為mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，采用圓頭普通平鍵，鍵的尺寸為，鍵的個(gè)數(shù)為2個(gè)。工作長(zhǎng)度
強(qiáng)度條件 ==3.58MPa< （29）
MPa< （30）
式中 ——鍵連接的許用擠壓應(yīng)力，MPa，取100~120 MPa；
T——轉(zhuǎn)矩，N/mm；
d——軸的直徑，mm;
k——鍵與輪轂的接觸高度，mm；
l——鍵的工作長(zhǎng)度，mm。
——鍵連接的許用剪切應(yīng)力，MPa，=90 MPa。
4.8.2 軸與聯(lián)軸器的連接處鍵的選擇與校核
與聯(lián)軸器相連處軸段采用圓頭普通平鍵，此處平鍵的尺寸為。
強(qiáng)度條件 ==24.3 MPa<
MPa<
式中 ——鍵連接的許用擠壓應(yīng)力，M