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

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沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 I 摘 要 此次設(shè)計的振動脫水機是利用直線脫水篩來對物料進行脫水的，主要構(gòu)成部分包括箱體，底座，激振器，彈性支撐，篩網(wǎng)，電動機等，完成了振動脫水機的整體方案設(shè)計，并通過動力參數(shù)計算確定了零件的大小尺寸，完成了工程圖的繪制，并通過三維建模軟件 機器進行建模并虛擬裝配。機器采用兩個反響旋轉(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°，即機體的振動方向角為 45°，通過物料往復運動過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出料口送出，被篩出的水分通過排水管送出。整個箱體結(jié)構(gòu)由熱軋鋼板，角鋼以及無縫鋼管焊接而成，篩面在脫水過程中易出現(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系統(tǒng)區(qū)別于無阻尼系統(tǒng)，有著非常重要的作用，通過合理的計算與設(shè)計，選取合適的彈簧可以提高脫水的效率。 這種振動脫水機具有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡單、能耗少、噪音低、振型穩(wěn)定、壽命長 等優(yōu)點；從使用、制造、維修等方面都體現(xiàn)出經(jīng)濟實用性。 關(guān)鍵詞： 振動脫水機 ； 慣性式激振器 ； 直線振動篩 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 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 陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 錄 摘 要 ................................................................................................................................... I ...................................................................................................................... 課題的提出與發(fā)展 ......................................................................................................... 1 題的提出和意義 ............................................................................................. 1 分機械的分類與用途 ..................................................................................... 1 分機械的用途 ...................................................................................... 4 分技術(shù)和振動篩分機械的發(fā)展 ..................................................................... 5 分技術(shù)及其發(fā)展方向 ........................................................................... 5 內(nèi)外振動篩分機械的發(fā)展 ................................................................... 5 題研究的主要內(nèi)容和理論基礎(chǔ)及應用工具 .................................................. 7 2 設(shè)計方案的確定 ............................................................................................................. 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 .................................................................................................... 10 機的布置 ........................................................................................................ 11 動方式 ............................................................................................................ 13 性元件的選擇 ................................................................................................ 14 3 動力學分析及運動學計算 ........................................................................................... 15 力學分析 ........................................................................................................ 15 計原始材料 .................................................................................................... 17 振器的計算 .................................................................................................... 17 機的選擇 ........................................................................................................ 21 4 強度校核 ....................................................................................................................... 23 的強度校核 ............................................................................................................ 23 承校核 ............................................................................................................ 30 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 的強度計算 .................................................................................................... 31 結(jié)論 .................................................................................................................................. 33 致謝 .................................................................................................................................. 34 參考文獻 .......................................................................................................................... 35 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 1 1 課題的提出與發(fā)展 題的提出和意義 題的提出 振動是自然界和工程設(shè)計領(lǐng)域普遍存在的一種現(xiàn)象，一般情況振動是有害的，但在合理的環(huán)境下加以利用，振動可以是有益的。 振動機械應用涉及選礦、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)。振動機械通常由激振器、工作機體和彈性元件三部分組成。但是目前在我國各種選煤廠使用的設(shè)備中 ,振動篩是問題較多、維修量較大的設(shè)備之一。這些問題突出表現(xiàn)在篩箱斷梁、裂幫 ,稀油潤滑的箱式振動器漏油、齒輪打齒、軸承溫升過高、噪聲大等問題 ,同時伴有傳動帶跳帶斷帶等故障。這類問題直接影響了振動篩的使用壽命 ,嚴重影響了生產(chǎn)。 近年來物料脫水是很多行業(yè)重要的一個環(huán)節(jié)，大多數(shù)脫水機是利用振動篩來脫水。因此，提高振動篩的性能非常必要。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)濟效益。通過脫水可以提高物料的質(zhì)量，從而達到所需的產(chǎn)品，因此作為物料脫 水的主要設(shè)備－振動脫水機也不斷發(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)今的振動機械中存在一些影響機械壽命且產(chǎn)生噪音的問題，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)計就是在現(xiàn)有的振動篩的基礎(chǔ)上改造并提高設(shè)備的性能來延長機體的壽命和降低生產(chǎn)與維護成本。利用雙電機驅(qū)動可以達到自同步振動，并簡化結(jié)構(gòu)，降低故障率。底座材料大多采用角鋼與槽鋼，容易獲得且價格便宜從而降低成本。 分機械的分類與用途 分機械的 分類 振動機械的分類方式有三種：一是按篩分原理分類；二是按工作面機構(gòu)的運動形式沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 2 分類；三是按激振器的類型分類。 （ 1）篩分機械按篩分原理分類。篩分機械分為普通篩機、薄層篩機、概率篩機、厚層篩機和概率厚層篩機 5 種類型。 （ 2）按篩機工作機構(gòu)的運動形式分類。篩分機械分為固定篩、滾軸篩、滾筒篩、平面搖動篩、平面振動篩、空間振動篩和共振篩 7 種類型。 （ 3）按激振器的類型分類。篩分機械可分為慣性式振動篩、彈性連桿式振動篩、電磁式振動篩、液壓式和擊打式篩分機等。 動篩分機械的零部件 振動篩分機械通常包括振動器 、電動機和彈性元件這 3個部分 。 激振器用來產(chǎn)生周期 不斷發(fā)生改變 的激振力， 在 工作機體 中 產(chǎn)生 連續(xù)不斷 的振動。常用的激振器 包括 慣性式、彈性連桿式、電磁式、液壓式 、 氣動式激振器，凸輪式激振器 等 。 A 激振器的形式 慣性式振動篩是由偏心軸、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)時通常產(chǎn)生圓周方向的激振力當軸兩端的偏心塊具有不同的安裝相位時，還會產(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， 向的慣性力相互疊加，而 向上的慣性力相互抵消，從而形成了一個直線方向上變化的激振力，是振動篩產(chǎn)生直線方向上的振動。當兩軸的偏心塊具有不同安裝相位時，還會產(chǎn)生定向周期變化的激振力偶。 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 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偏心三種。 (a)電磁式激振器 (b)電動式激振器 圖 磁激振器類型 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 4 電磁式激振器的形式有電磁式和電動式兩種，如圖 a 為電磁式激振器，它是出鐵心、電磁線圈、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 (或機體 )固定在一起。圖 b 為電動式激振器，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線圈組成，可動線圈與振動桿或振動機體相聯(lián)接。 為了完成不同的工藝過程，各種振動篩的機體通常做周期性運動。振 動篩的機體由篩框、篩面、篩面的固定裝置等組成。 振動篩的篩框是由側(cè)板、加強板、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部分。 橫梁承受篩板和物料的重力及其工作時的慣性力。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。 篩面是篩機的主要工作部件。對篩面的基本要求是：有足夠的強度，最大的有效面積，篩孔應不易堵塞，在物料運動時篩孔與物料的接觸機會較多；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。 篩面的種類很多，常見的有棒條篩面、板狀篩面、編制篩面、波浪篩面、條縫篩面、非金屬篩面等。 簧） 在振動篩中，彈性元件按用途可以分為三類：一類是隔振彈簧，它被用作支承振動機體，按機體實現(xiàn)所要求的振動，并減少傳給基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)架的動載荷；另一類是主振彈簧，它的作用是使振動機有適宜的近共振的工作點，使系統(tǒng)振動的動能 和位能相互轉(zhuǎn)化，因此也稱為共振彈簧或蓄能彈簧；第三類是導向板彈簧和連桿彈簧，它的作用是將激振力傳給機體，并減少啟動轉(zhuǎn)矩和避免傳動部分受沖擊載荷，使系統(tǒng)實現(xiàn)彈性振動以完成所需要的篩分分級工 分機械的用途 在選礦廠、選煤廠、和其他工業(yè)部門中，物料在使用或者進一步處理之前，常常需要用篩分機械分成粒度相近的幾種級別。各工業(yè)部門中使用的篩分機械種類很多，如固定格篩、弧形篩、滾軸篩、滾筒篩、搖動曬、旋流篩、振動篩和共振篩等，其中以振動篩應用最為普遍。振動篩用于篩分分級以外，還用于物料的脫水，及去除物料中的 水分；沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 5 脫介，即在篩機中用水清洗并回收重介質(zhì)；脫泥即在篩機中，用水清洗物料表面的污泥。實驗室或者實驗場所，時常用篩機對物料進行篩分分析。 分技術(shù)和振動篩分機械的發(fā)展 分技術(shù)及其發(fā)展方向 篩分 工作 是一個 非常 簡單的分離 作業(yè) :通過顆粒 和 篩孔 的大小進行對比 ,比 篩孔小的那些物質(zhì) 透 過 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 達到 粗細顆粒 分開的目的 。但是在 現(xiàn)實工作 應用中 ,由于 要求有一定的工作余量 ,要使物料達到很好 的按 顆粒大小 分離 不是很容易 。 因為 篩分 的 過程 很復雜 ,現(xiàn)在大部分 的篩分 原理 更 加關(guān)注 篩分結(jié)果 而不是 篩分過程的研究 ,對篩分過程 認識不足 ,現(xiàn)在還 不能 達到 工程實際的需要 ;采用傳統(tǒng)的 設(shè)計原理 很難使問題得到深 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)出多學科相互滲透和交叉的局面 ,建立以試驗為基礎(chǔ) ,以計算機技術(shù)為依托的綜合考慮物料性質(zhì)及其相互影響的物料運動模型和篩分過程數(shù)學模型 ,將是必然的發(fā)展趨勢。 內(nèi)外振動篩分機械的發(fā)展 在 16 世紀，英國首先開始了篩分機械的研究，并誕生世界第一臺用于煤炭工業(yè)的固定篩。到了 18 世紀歐洲工業(yè)革命時期，篩分機械發(fā)展迅速。在 19 世紀初，一些礦山企業(yè)開始使用圓筒篩、搖動篩，有的地方出現(xiàn)一些簡單的振動篩分機械 [1]。近些年來，社會對能源和礦產(chǎn)急劇需求，從而使篩分機械迅速發(fā)展。目前，國外知名企業(yè)利用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，先進的制造工藝，不但生產(chǎn)出適用于多種行業(yè)、多種規(guī)格的振動篩，而且生產(chǎn)出了可靠性高，性能好的大型和特大型振動篩。這些振動設(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。國外振動機械企業(yè)注重產(chǎn)品的大型化、高效性、可靠性、專業(yè)性的研發(fā)方向。并根據(jù)不同的行業(yè)特點，提供不同的解決方案 ，提供全面系統(tǒng)的服務。但不得不看到是，進口設(shè)備價格較高，一般的設(shè)備價格是國產(chǎn)設(shè)備的 3 倍以上，在大型設(shè)備上通常是國產(chǎn)同等型號的 8～ 10 倍 國外篩分設(shè)備仍以發(fā)展振動篩為主，振動篩向標準化、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。國內(nèi)振動篩的技術(shù)發(fā)展趨勢表現(xiàn)在：積極開展篩分技術(shù)研究，提高原煤干式深度篩分技術(shù)，降低分級下限和增加煤炭品種，著重解決粒度細、水分高和 粘度大的難篩物料沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 6 的分級技術(shù)；為滿足大露天礦選用，研制重型分級篩，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，應大力發(fā)展塊偏心圓振動篩和直線振動篩。 由于工業(yè)基礎(chǔ)差，研究能力和制造水平落后，在近 50 年，我國篩分機械走過從無到有，從小到大，從落后到先進的發(fā)展過程?？傮w上可分為四個階段。 （ 1）進口設(shè)備階段 解放以前，我國在選煤、采礦行業(yè)主要依靠人力來完成相應的工作。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篩。這些設(shè)備完全依靠進口。解放后，隨著新 中國經(jīng)濟的發(fā)展的推動，開始在相關(guān)行業(yè)推廣應用篩分機械。并在大部分洗煤廠、采礦廠和采石場使用一些慢速的搖動篩和老式的振動篩，并開始使用小型的直線振動篩。 （ 2）仿制階段 從 50 年代到 60 年代，我國開始從前蘇聯(lián)和波蘭等歐洲一些國家進口各種篩分機械。這期間，組織全國相關(guān)單位，測繪仿制了前蘇聯(lián)的 ГУП 系列圓振動篩、 ВКТ 系列搖動篩。波蘭的 5 圓振動篩、 1 型搖動篩和 吊式直線振動篩 [4]。研制出國產(chǎn) 列的自定中心篩、 列的慣性篩和 列的直線篩。這些篩分機械仿制成功以后的發(fā) 展初步奠定了基礎(chǔ)，并培養(yǎng)了我國第一批技術(shù)人員。 （ 3）引進提高階段 60 年代初開始采用一些前蘇聯(lián)和波蘭引進的快速的搖動篩、脫水篩和振動篩技術(shù)。從 70 年代到 80 年代，我國從美國引進 R·S 公司的 動篩技術(shù)。從日本神戶制鋼所引進 振動篩技術(shù)，從德國 司引進 振動篩。進入改革開放的快速發(fā)展的時期，我國篩分機的發(fā)展也進入了一個新的階段。在吸收成功研制了列圓振動篩、 列直線振動篩、 列振動篩。完成振動概率篩系列、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，粉料直線振動篩、琴弦篩、旋流振動篩、立式圓筒篩的研制也取得成功。國外振動篩產(chǎn)品和制造技術(shù)的引進，提高了我國篩分機械設(shè)計制造人員技術(shù)水平，使他們從中學習到先進國家設(shè)計制造振動篩的理論、方法、設(shè)計技術(shù)和制造工藝。 （ 4）自行研制階段 我國制定了第一個煤用單、雙軸振動篩系列型譜，自主進行了 列單軸振動篩和 列雙軸振動篩的產(chǎn)品設(shè)計工作。并投入生產(chǎn)制造，基本上滿足了當時國內(nèi)中、小型選煤廠建設(shè)的需要。在此基礎(chǔ)上，通過采用自同步理論、塊偏心振動器、復合彈簧、環(huán)槽鉚釘?shù)认冗M技術(shù) ，相繼開發(fā)了 2線振動篩， 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 7 2振動篩、 型振動篩、 合振動篩等 4 種基型新系列振動篩。又相繼開發(fā) 同步直線振動篩系列、香蕉篩系列、重型冷熱礦篩系列、博厚篩、高頻振動篩系列。這些設(shè)備成功研制，標志著我國篩分機械走上了獨立發(fā)展的道路。目前，在國內(nèi)振動篩研究成果有：中國礦業(yè)大學等單位為東灘煤礦，研制了據(jù)稱是國內(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，篩分效率達到 90%以上。鞍山重型機器股份有限公司與沈陽理工大學聯(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，年可篩分上千萬噸。產(chǎn)品性能、篩分面積、工作效率在世界同類產(chǎn)品中居于前列。該產(chǎn)品不但替代了進口，而且打破了國外壟斷該大型設(shè)備的歷史。新鄉(xiāng)威猛集團將 12 臺 2m×3m 的節(jié)肢篩組合在一起，組成了目前國內(nèi)面積最大的72于選煤系統(tǒng)的分級和脫水、脫介，效果很好 題研究的主要內(nèi)容和理論基礎(chǔ)及應用工具 本課題研究在振動篩設(shè)計的基礎(chǔ)上就如何實現(xiàn)脫水以及脫水性能對振動篩進行了一系列優(yōu)化設(shè)計。如激振形式的選擇、傳動裝置的設(shè)計、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、支撐方式的設(shè)計和彈簧的選擇等。在振動理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計出振動脫水機，再用 立三位模型，最后用 制工程圖。沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 8 2 設(shè)計方案的確定 振動脫水機是在機體振動過程中實現(xiàn)脫水的，可以利用直線振動篩來實現(xiàn)其功能。它主要由篩箱、篩網(wǎng)、底座、激振器、彈性元件、電動機、聯(lián)軸器等組成。 作原理 及總體方案的提出 箱體尺寸：長 1800 500 300機轉(zhuǎn)數(shù)： 910r/幅： 3產(chǎn)率： h 工作頻率： 15取振動方向角 ??45? ，安裝傾角 ??30?，拋擲指數(shù) D=2 作原理 圖 動脫水機工作原理圖 這次設(shè)計使用的是雙軸式慣性振動激振器，其中兩個偏心塊的質(zhì)量 21 ，離心力 2=F，兩個偏心塊的回轉(zhuǎn)方向相反但同步，在各個瞬時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，因此就形成了一個沿著 向的合力，也就是激振力，這個力使得篩箱沿 向做往復直線運動。在圖上的 (a)和 (c)的位置，離心力完全疊加使激振力最大，當達到 (b)和 (d)的位置時，離心力完全抵消使激振力為零。振動方向與篩面一般呈 45°角，因此物料在篩面上做斜拋運動，從而進行篩分，小于篩網(wǎng)孔大小的物料顆粒與水分透過篩網(wǎng)，達到脫水目 的。 工作過程中，物料由于激振力的作用，順著篩面運動，通過出料口送出。安沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 9 裝傾角 ??30?，脫水過程中的水沿相反的方向運動，順著箱體下端排水管排出。 體方案 圖 動脫水機圖 振器的選擇 激振器是振動脫水篩的核心部件，工作時間長，工作頻率高，振動沖擊大，潤滑效果差，故障多，所以需要選用合適的激振器來保證篩機穩(wěn)定運行。 雙軸慣性式激振器采用雙電機拖動，利用自同步原理替代了齒輪的強迫振動。從整體機構(gòu)上來說雙電機拖動需要多出一個電機但是卻少使用了一套高精度齒輪，從而簡化的激振器的結(jié)構(gòu)根本上解決了齒輪漏油和打齒的問題，并且降低了噪音和振動篩的維護成本。 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)簡單、成本低、激振力可由調(diào)節(jié)偏心塊的夾角來增大和減小、脂潤滑不漏油、迷宮式密封摩擦阻力小且易于標準化等優(yōu)點。這兩個激振器由主軸、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，還要為激振器兩側(cè)的偏心塊加上桶蓋。 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 10 本設(shè)計采用雙軸式慣性激振器可產(chǎn)生所需的激振力，滿足要求。 圖 振器圖 體結(jié)構(gòu)設(shè)計 橫梁由無縫鋼管組成，它是篩機的主要受力件 ,為徹底解決現(xiàn)場斷梁的問題 ,除設(shè)計上保證安全系數(shù)外 ,制造中采用了特殊的加工工藝 ,保證焊縫焊透 ,焊接后去應力退火 ,再對焊縫進行無損探傷 , 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力 ,而且利用螺桿與鋼板孔的過盈配合 , 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 11 圖 體圖 直接傳遞振動力 ,聯(lián)接強度高 ,使用防松螺母 ,聯(lián)接可靠不松動 ,將篩箱聯(lián)接成一個剛性箱體結(jié)構(gòu)。 機的布置 為了降低對橫梁的強度要求和便于維護和檢修，所以 本設(shè)計采用電機布置在兩側(cè)的方案，而電機的具體位置則有側(cè)板及底座等因素決定。 為了滿足不同的工藝要求，振動機械常常需要兩臺或多臺電動機同時工作，要求它們具有相同的速度和相位。早期實現(xiàn)同步的方式是采用剛性傳動 (如齒輪傳動 )，或采用柔性傳動 (如帶式傳動 )。自 20 世紀 60 年代以來，由于發(fā)現(xiàn)在振動機械中可以利用振動的固有特性，在兩個由兩臺電動機分別驅(qū)動的偏心轉(zhuǎn)子間實現(xiàn)振動同步，或稱自同步，而實現(xiàn)振動同步的該種機械則稱為自同步振動機，由于采用了自同步原理使得它們的構(gòu)造大為簡化。這種原理在以后振動機械的設(shè)計、制造和使用過 程中，大量采用，從而使振動機械進入了振動同步的新時代。振動機械實現(xiàn)振動同步必須滿足一定的條件，因此研究振動機器的同步理論，以保證機器在最佳或較優(yōu)狀態(tài)下工作十分必要。 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 12 圖 座圖 由兩臺感應電動機分別驅(qū)動的自同步振動機，這種驅(qū)動方式具有下列優(yōu)點： a)利用自同步原理代替了強制同步式振動機中的齒輪傳動，使傳動部的結(jié)構(gòu)相當簡單。 b)由于取消了齒輪傳動，使機器的潤滑、維護和檢修等經(jīng)常性的工作大為簡化。 c)可以減小起動、停車通過共振區(qū)時的垂直方向和水平方向的共振振幅，但在一些自 同步振動機中，通過共振區(qū)時的搖擺振動的振幅有時會顯著增大，這是該種振動機的不足。 d)雙機驅(qū)動自同步振動機雖然增加了一個電動機，但目前工業(yè)中應用的自同步振動機不少采用激振電動機直接驅(qū)動，使它的結(jié)構(gòu)相當簡單。 e) 自同步振動機激振器兩根主軸，可在較大的距離條件下進行安裝。 f)該種振動機便于實現(xiàn)通用化、系列化和標準化。 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 動方式 振動篩每串激振器之間采用傳動軸聯(lián)接 ,能夠自動補償角度和長度的誤差 ,降低了激振器對安裝精度的要求 ,有利于激振器的穩(wěn)定運行。 圖 軸 振動篩電機和激振器之間采用輪胎式撓性聯(lián)軸器傳動 ,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對電機的影響 ,成本極低 ,易于更換。在物料突然增加時 ,不會失步 ,易于實現(xiàn)自同步運轉(zhuǎn)。 圖 胎式聯(lián)軸器 1、 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 14 性 元件的選擇 彈性元件采用金屬螺旋彈簧。它的優(yōu)點是：制造比較方便；內(nèi)摩擦??；在正確設(shè)計與正確制造的情況下，具有較長的壽命。 圖 簧圖 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 15 3 動力學分析及運動學計算 力學分析 雙軸慣性振動器兩回轉(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)軸線的距離， m； ? —偏心塊回轉(zhuǎn)角速度， 1?s 。 如果考慮彈簧對振動篩的影響，可按圖建立振動機沿 x 方向， y 方向的運動微分方程： 圖 軸慣性振動機受力圖 ? ? ?? s o 200 ???? ??? (? ? ?? s 200 ??? ??? (其中：?沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 16 式中： m —箱體的計算質(zhì)量； 體的實際質(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 方向的激振力對位移的相位差角。 代入可求出振動機 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，所以合成振動方向與激振力作用方向并不一致，其合成振幅 ? 和實際振動方向角 ? 可按下式計算： 22 ?? ??? 于該類振動機械在遠超共振狀態(tài)下工作，即 20 )( ???，可近似取? ?，所以振幅 ? 和實際振動方向角 ? 為： 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 17 0022 mm ?(0??? (計原始材料 長 1800 500體高 300機轉(zhuǎn)數(shù)： 910r/幅： 3產(chǎn)率： h 工作頻率： 15振器的計算 (1)選取振動系統(tǒng)的頻率比，計算隔振彈簧剛度 選取振動系統(tǒng)的頻率比： 10~20 ?z 振動機的頻率為： ω=3022n? =22230 = ?s 隔振彈簧剛度為： 2201 ??(222 36 8 ?? ? 31752~793793 N/m 取 ? ? 200000k N/m 該機采用四個彈簧，每個彈簧的剛度為： 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 18 5 0 0 0 042 0 0 0 0 04 ??? ? (2)振動質(zhì)體的計算質(zhì)量（參振質(zhì)量） 有公式?，可求參振質(zhì)量 m 。 式中： 動脫水機總質(zhì)量， 料結(jié)合系數(shù)； 料質(zhì)量， 產(chǎn)量 Q=h；物料運行速度 115.0?m?m/s； 脫水機有效長度： L=1774 則物料質(zhì)量： 600? (???物料結(jié)合系數(shù) 2.0?求得計算質(zhì)量為： ? (?? 3)振動系統(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； ? —振動頻率。 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 19 折算到振動方向上的彈簧剛度 ?? ?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 每臺電機的激振力為： ? N 偏心塊的質(zhì)量矩為： ? ? 20 個偏心塊的質(zhì)量矩為 ?5)偏心塊的設(shè)計 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 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 陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 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 機的選擇 所需功率： 若xy ， 則振動阻尼所耗功率為： )c o i 0 0 01 222222 ??????? ? (沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 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 取： 兩臺 型電動機，其額定功率 速為 910r/陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 23 4 強度校核 的強度校核 高速輸入軸的直徑可按與其相聯(lián)的電動機軸的直徑 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. 繪制軸的受力簡圖，求支座反力 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 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. 作計算彎矩 A 點 ? ? —根據(jù)轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的應力的性質(zhì)而定的應力校正系數(shù)； 對不變化的轉(zhuǎn)矩取 B 點彎矩為： 沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 25 22 )( ?? ? (22 6 0 0 3 6 ?? 250048? 點彎矩為： 22 )( ?? ? 22 6 0 0 3 6 ?? =250048 點彎矩為： ? = ? 成彎矩圖 圖 的合成彎矩圖 5. 校核軸的強度 軸材料為 40質(zhì)處理，其 736?B? N/? ? 751 ??b? N/由于 E 點軸徑最小、 G 點彎矩最大所以這兩點所在剖面為危險斷面 E 點彎矩為 2 50 0 481 6 1 ??? E 點軸徑為： ? ?3 ? d ? 3 = (鍵槽影響，有一個鍵槽，軸徑加大 5%， ???Ed 值小于原設(shè)計該點處軸徑 40全。 G 點彎矩為 250048?陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 26 則該點軸徑為 ? ? 0 0 4 3 1 ???? ?d ? (該值小于原設(shè)計該點處軸徑 60 全。 6. 精確校核軸的疲勞強度 圖中危險剖面 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 剖面的疲勞強度 Ⅰ 剖面因過度圓角引起的應力集中系數(shù)查《機械設(shè)計》附表 1—1 得： k ， k Ⅱ 剖面因過度圓角引起的應力集中系數(shù)查《機械設(shè)計》附表 1—2 得： 52 4050 ????r (? (k ， k 可見 Ⅱ 剖面所受的合成彎矩和應力集中系數(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)生的正應力及其應力幅、平均應力為 7 4 2 3m a x ???? N/ (a x ?? ?? a N/?m? Ⅱ 剖面產(chǎn)生的扭剪應力及其應力幅、平均應力為 2 29 7 0 3m a x ???? N/ (6 1 4 9 a x ???? ??? ? m N/沈陽工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 27 40械性