畢業論文-zd1224型單軸直線振動篩的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 3。36 附錄 1 設計圖紙 附錄 2 英 文 原文 附錄 3 英文翻譯 湖南工業大學本科生畢業設計 1 第 1 章 緒論 振動篩 的原理 振動篩是一種適合潮濕細粒級難篩物料干法篩分的振動篩分機械設備，是目前國內處理難篩物料的振動篩分機械設備。振動篩具有大振幅、大振動強度、較低頻率和彈性篩面的工藝特點 [1]。工作過程中始終保持最大的開孔率，從而篩分效率高、處理能力大，篩板更換方便，降低了成本。振動篩超大篩面和大處理能力可滿足現場的生產需要。振動篩篩子的結構采用多段篩面振動而篩箱和機架不參與振動的運動方式，使篩子實現了大型化 。 篩分是利用多孔工作面將顆粒大小不同的混合物進 行分級的作業。利用篩粉可以把物料加工成成品（獨立的篩分）；也可以為下道工序作準備（預備篩分）；可以為破碎作業服務（輔助篩分）；也可以脫水、脫泥、脫介。篩分機械的種類很多。在工業上，一般是根據其運動特征進行分類的。根據這種分類方法，篩分機械主要可分為以下五種：固定篩、滾軸篩、搖動篩、振動篩和圓筒篩。在選煤廠的生產系統中，很多作業需要篩分機去完成。例如：煤的準備篩分、檢查篩分以及煤的脫水、脫泥、脫介質等。由于使用范圍廣，所以目前我國煤用篩分機的類型幾乎包括了上述全部形式。 振動篩工作時，兩電機同步反向旋轉使激振 器產生反向激振力，迫使篩體帶動篩網做縱向運動，使其上的物料受激振力而周期性向前拋出一個射程，從而完成物料篩分作業。適宜采石場篩分砂石料，也可供選煤、選礦、建材、電力及化工等行業作產品分級用。 振動篩的工作特點 [1] ① 采用塊偏心作為激振力，激振力強。 ② 篩子橫梁與篩箱采用高強度螺栓，結構簡單，維修方便快捷； ③ 采用輪胎聯軸器，柔性連接，運轉平穩； ④ 采用小振幅，高頻率，大傾角結構，使該機篩分效率高、處理最大、壽命長、電耗低、噪音小。 振動篩的分類 振動篩分設備按重量用途可分為 :礦用振動篩，輕型精細振動 篩，實驗振篩機 。 湖南工業大學本科生畢業設計 2 礦用振動篩可分為：高效重型篩，自定中心振動篩，橢圓振動篩，脫水篩，圓振篩，香蕉篩，直線振動篩等。 輕型精細振動篩可分為：旋振篩，直線篩，直排篩，超聲波振動篩，過濾篩等可參考振動篩系列 。 實驗振動篩：拍擊篩，頂擊式振篩機，標準檢驗篩，電動振篩機等請參考實驗設備。 ZD 系列單軸振動篩 [1] ZD 系列單軸振動篩適用于礦山、冶金、煤炭、建材等行業用于黑色、有色以及非金屬礦山的輔助或獨立篩分作業中等粒度物料的分級，具有運轉平穩、工作可靠、結構簡單、易損件少、篩網更換方便以及篩分效率高和篩分效果 好等特點。 振動篩 的 研究 現狀及發展趨勢 篩分是礦物加工工程的重要組成部分 ， 在煤炭、冶金、化工、建材等部門廣泛應用。潮濕細粒級粘性物料的干法篩分是當今國內外研究篩分技術的難點 ， 是篩分作業中急需解決的重大課題。我國煤炭篩分作業中 ,尚不能有效進行 6 mm 潮濕細粒級粘性物料的篩分 ， 煤炭的深度篩分難度很大 。 由于采煤機械化程度的提高 ,煤粉量增加 ， 加上環保要求的灑水除塵 ， 使得井下原煤水分迅速提高 ， 有些礦區原煤水分已達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帶來極大困難 ，用普通篩分方法即 使是以 13 mm分級也有相當難度 [2]。 振動篩是工礦企業普遍應用的篩分機械 ， 是利用振動的多孔工作面 ,將顆粒大小不同的混合物料按粒度進行分級的機械 。 振動篩也常用于物料的脫水 ， 脫介及清洗物料表面的污泥 .近 20 年來 ， 人們對振動篩的研究取得了一些可喜的成果 對目前應用的振動篩的機械動力學 、 振動機理、篩分理論、特別是噪聲控制方面的研究加以綜述 ， 并對振動篩的研究發展趨勢提出自己的看法 [3]。 振動篩機械動力學 [3] [4] 振動篩機械系統的振動特性和動力學參數對篩分工藝有重要影響 ,近十幾年來振動篩的研制已取得了長足 的進步 。 （ 1） 振動篩力學模型 振動篩按機械系統結構的力學原理 ， 主要分為單質體和雙質體兩大類 。 對以往工程中常用的振動篩 ， 大都采用單質體集中質量力學模型對有二次隔振功能的振動篩和彈性連桿式振動篩 ， 通常采用雙質體集中質量力學模型 。 在研究振動篩擺振問題時 ，需要考慮振動篩幾何尺寸和質量分布 ， 從而采用連續體力學模型 。 目前已有的研究 ，湖南工業大學本科生畢業設計 3 一般采用剛性平板力學模型進行解析求解 ,研究振動篩結構強度 、 剛度和各階固有模態時 ， 也采用連續體力學模型 .對于大型振動篩結構的彈性體力學模型 ， 目前大都采用離散化數值方法 ， 例如有限元模態分析法 。 （ 2） 振動篩的減振 振動篩減振問題主要涉及基礎減振和起動停車通過共振區減振 。 基礎減振主要是限制振動篩隔振彈簧傳遞給基礎的動負荷 ， 一般方法是合理選用隔振彈簧的動力參數 。通過共振區減振 ， 主要是限制共振振幅 ,方法是電機反轉消振 、 橡膠緩沖墊減振 、 無擾力機械消振、阻尼器消振、簡易壓板摩擦消振、浮動偏心塊消振、摩擦阻力矩消振及合理選用隔振彈簧等 。 例如 ： 復合彈簧進行特殊設計后 ， 振動篩正常篩分作業時它將只提供較小的阻尼和動剛度 ， 動態特性呈線性 (微硬 )。 振動篩通過共振區時 ， 由于橡膠處于剪切和擠壓復雜應力動態 ， 彈簧將提供很大 的阻尼和動剛度 ,動態特性呈硬特性 ， 將有效地抑制振動篩共振振幅和共振動載荷 。 國外也有采用 ， 空氣彈簧來進行減振的 ， 但推廣比較困難 。 大型振動篩一般較多地采用雙層隔振 ， 因為單層隔振系統具有明顯的缺點 ： 當轉速低時隔振器剛度必須很小 ， 這就導致振動篩系統過分柔軟 ， 穩定性差 。 單層隔振系統振動頻率在幾百 Hz 以上 、 中 、 高頻區由于隔振器內部產生駐波效應 ， 實際隔振效果只有 10~20dB 之間 ， 往往不盡如人意 .在雙層隔振系統中 ， 當激振頻率大于二次諧振頻率后 ， 傳遞率是以 1/ω4 衰減的 ， 而一般單層 隔振則僅以 1/ω2 衰減 。 因此 ， 即使采用剛性大的雙層隔振系統代替柔軟的單層隔振系統 ,仍然可以得到較好的隔振效果 ， 從而避免單層隔振系統穩定性差的缺點 。 從發展的趨勢看 ， 是利用繼電器控制和單板計算機控制共振振幅 ， 用繼電器控制雖然減振效果好 ， 但線路復雜 ，調試困難 ， 線圈容易出現故障 ， 所以目前應用受到制 。 如果用單板計算機控制 ， 實驗表明 ： 可以限制共振振幅為正常工作時振幅的 倍以內 。 （ 3） 振動篩激振器 目前對于慣性激振器的研究 ， 主要集中在結構型式和安裝方式方面 ， 偏心軸激振器安裝調整方便 ， 可以不用剛度強度較大的橫梁 ， 但造 價較高 ， 且偏心矩不可調整 。目前多采用箱式激振器 ， 采用相對位置可調的扇形偏心塊 ， 可實現激振力大小的調整 ，從而達到振幅可調的目的 ， 但需要增加強度較大的橫梁 。 目前國內外的發展趨勢是采用激振電機 ， 但由于激振電機與篩箱一起振動 ， 所以要求電機具有較高的耐振性能 。 目前不論采用何種激振器 ， 都不能減輕側板的動應力 ，以側板疲勞裂紋是國內外研究人員至今無法解決的難題 。 振動篩噪聲分析與控制 [4] 振動篩正常篩分作業時噪聲一般高于 90dB(A)， 超過環境噪聲衛生標準 85dB(A)和行業標準 ZBD 95001——87 規定的 90dB(A)， 嚴重影響了工人的身心健康 ,所以引起湖南工業大學本科生畢業設計 4 人們的重視 ， 王洪等在這方面進行過研究 ， 研究表明 ： 振動篩主噪聲源有軸承、篩底、側板和齒輪傳動等 。 并提出一些改進控制措施 。 研究成果有 ： 在側板上粘貼阻尼、涂阻尼漿或采用約束阻尼層 ； 用金屬框架取代側板 ； 采用橡膠篩底 、 聚氨脂篩底或包膠篩條 ； 在偏心軸上設置減振器或加平衡質量塊 ； 在軸承外圈與軸承座之間設置橡膠或聚氨脂墊層 ； 用柔性幅板齒輪取代金屬齒輪等 。 . 值得指出的是軸承是振動篩較難控制的主要振動源和主要噪聲源 ， 由于振動篩是靠很大的激勵力來維持工作的 ,所以軸承所承受的徑向 力很大 ， 如果潤滑不良 ， 就會產生較大的摩擦使軸承溫升過高 ,熱膨脹過大 ,使徑向間隙顯著減小 ， 從而又加劇了摩損溫升進一步提高 。 為此振動篩現在一般采用大游隙軸承 ， 例如 3G3624 軸承 .然而由于徑向間隙較大 ， 降低了軸承系 。 統的徑向固有頻率 ， 同時也增大了滾動體受擾后發生徑向跳動的可能性及其在跳動中沖擊套圈的能量 ， 從而加大了高頻部分的振動值 ， 產生強烈的高頻噪聲 。 理論與實驗分析表明 ： 采用空心軸承具有較好的降噪效果 。 振動篩篩分理論 [1] 科學有效的篩分方法 ， 能提高振動篩篩分效率和生產能力 ,在這方面的研究工作主要有兩 個方面 ： (1) 物料在篩面上運動的理論模型 建立準確實用的物料篩分理論 ， 對合理選擇振動篩的動力學和運動學參數至關重要 ， 物料在篩面上運動比較有代表性的理論有 ： 單顆粒物料在篩面上的跳動模型理論 ；物料群在篩面上的碰撞模型理論 ； 物料群振動理論和單元層理論 。 (2) 物料在篩面上的運動分析 物料在篩面上的運動分析方法一般有兩種 ， 一種是以單顆粒跳動理論為依據 ， 求得物料理論平均速度的運動學參數 ， 然后根據實驗結果引入物料群相互影響系數加以修 ； 一種是采用碰撞理論 ,提出物料群運動學參數 。 為了防止物料堵塞篩孔 ， 人們也進行了不懈 的研究 。 振動篩 的特點及 今后 研究 內容 振動篩是一種適合潮濕細粒級難篩物料干法篩分的振動篩分機械設備，是目前國內處理難篩物料的振動篩分機械設備。 ZD系列單軸振動篩適用于礦山、冶金、煤炭、建材等行業用于黑色、有色以及非金屬礦山的輔助或獨立篩分作業中等粒度物料的分級，具有運轉平穩、工作可靠、結構簡單、易損件少、篩網更換方便以及篩分效率高和篩分效果好等特點 。 針對振動篩目前所存在的強度低 、 使用壽命短 、 噪聲大 、 共振振幅大 、 工作動負湖南工業大學本科生畢業設計 5 荷大、軸承溫升大等問題 [3]， 多年來國內外研究人員一直在進行研究 ， 但卻沒有從根本 上得到解決 ， 為降低噪聲 ， 采取在側板上加阻尼或約束阻尼板等 ， 這樣處理造價昂貴 ， 實際應用的不多 ， 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題穩定性能差 ， 引起了振動篩能耗大、彈簧壽命低及振動篩產生了較大的橫向擺動 ， 所以實際上應用橡膠彈簧的不多 ，大多采用阻尼消振裝置 ， 這又使振動篩結構復雜 ， 造價提高 。 對于工作動負荷問題 ，更是無法解決 ， 如果采取兩次隔振系統 ， 又引起高的造價 。 再者，如何提高振動篩的篩分效率也是今后的研究內容。 如何從根本上消除或減少振動篩所存在的這些 問題 ，應該是今后振動篩研究的主要 內容 。 湖南工業大學本科生畢業設計 6 第 2 章 總體方案的確定 設計任務分析 設計要求 ZD1224 型單軸振動篩的設計 應達到如下技術要求： (1) 能對 所選定的礦物物料進行有效的分級 ； (2) 具有運轉平穩、工作可靠結構簡單、易損件少、篩網更換方便以及篩分效率高和篩分效果好 ； (3) 設備操作簡單，維護方便； (4) 主要技術指標： 篩面尺寸：長度 2400mm，寬度 1220mm； 篩面層數： 1 層； 篩面傾角： 15～ 25176。； 振動頻率： ； 雙振幅： 0~7mm； 電機功率及轉速： 4kW， 1440r/min。 任務分析 該 課題 要求我們設計一款 單軸直線振動篩 ，該機主要適應于 礦山、冶金、煤炭、建材等行業用于黑色、有色以及非金屬礦山的輔助或獨立篩分作業中等粒度物料的分級 ， 該機的自動化程度較高， 效率高、結構簡單；該機價格便宜、經濟實惠，而且占地面積小。 綜上所述，該設計題目的完成需要解決以下幾個主要的問題： (1) 確定何種總體結構方案，以達到結構簡單輕巧、滿足加工條件而 效率高 的目的。 (2) 如何設計底座及機身部分，使它們能承受必要的重量，工作時能保持整個機器的平衡 ,使 振動篩 能平穩的工作。 (3) 如何使 篩箱的重量較輕 ， 節省用料， 選擇適宜的偏心塊使振動篩達到預期的 振動振幅 。 (4) 激振力的計算及其參數的計算和選擇 。 湖南工業大學本科生畢業設計 7 總體方案的設計 機架支撐方案設計 單軸直線振動篩 是工礦企業普遍應用的篩分機械，是利用振動的多孔工作面，將顆粒大小不同的混合物料粒度進行分級的機械。振動篩 也常用于物料的脫水，脫介及清洗物料表面的污泥。單軸直線振動篩全靠一根回轉軸激振，所以和其他篩分機比較，結構特別簡單，造價低，維修工作量少。單軸振動篩適用于粗粒級的篩分。在選煤廠中，多用于 手選前的塊煤準備篩分，也用于煤炭的一般的分級篩分。 而從一般的結構可以用不同的固定的方式 將篩框進行固定 ， 因此總體方案的設計主要就是 總體布置和傳動 方案設計 及一些參數 的 計算和 設計 [5]。現在 總體布置 設計如下兩種方案： 方案一： 吊式振動篩 ，將振動篩用鋼絲繩固定在 空中，彈簧與篩箱聯接在一起，利用激振器的振動使振動篩篩選。其方案圖如下圖所示。 1吊掛鋼絲繩 2軸 3篩網接煤處 4內置彈簧的鋼板盒 5飛輪 6篩網 圖 吊式振動篩簡圖 1 方案二： 吊式振動篩，將振動篩用鋼絲繩固定在空中，減 振彈簧與上支撐點聯接在一起，利用激振器的振動使振動篩篩選。其方案圖如下圖所示。 湖南工業大學本科生畢業設計 8 1吊掛鋼絲繩 2配重盤 3改造后的篩網 4內置彈簧的鋼板盒 5飛輪 6篩網 7軸 8改造后的鋼板盒 圖 吊式振動篩簡圖 2 方案三： 座 式振動篩，利用機架支撐篩箱，并將機架用地腳螺釘固定在地基中，其方案圖如下 。 1篩箱 2支撐 彈簧 3振動器 4電動機 圖 座式振動篩簡圖 3 方案一和方案二采用鋼絲繩將振動篩固定在空中，其振動彈簧放在篩體兩鋼板外側的鋼板盒內 ， 其中 方案 一 的 鋼板盒與吊掛鋼絲繩下端與吊掛鋼絲繩下端直接固定 ，湖南工業大學本科生畢業設計 9 方案二 則 直接將吊掛鋼絲繩下端與鋼板盒固定，并將振動彈簧改到大倉頂板上的鋼板盒內，然后與吊掛鋼絲繩上端 繩上端相連。 比較 方案一和方案二，將 內置彈簧的鋼板盒的位置改變使之能達到 鋼絲繩的使用壽命有一定程度的提高，但是還是沒有在根本上問題， 前兩個方案主要 存在的問題 有：篩體由 4 根鋼絲繩固定在大倉頂板上，鋼絲繩下端與篩體兩側鋼板盒內的彈簧聯接在一起。首先，安裝、維修等不方便，這兩種方案只是適用在特定的場合；其次，振動篩在工作過程中，由于吊掛鋼絲繩下端擺幅大于上端，因而下 端穿過鋼板盒處容易摩擦而被割斷，所以大約每月就得跟換一次吊掛鋼絲，同時鋼板盒內的尼龍墊磨損也相當的快。采用方案三的 固結方式 能夠克服方案一、二中的產生的根本問題，采用落地式地腳螺釘固定，其比較簡單實用， 適用的場合較廣， 且耐用。綜上所分析比較，選用方案三的總體支撐方案 [5]。 傳動方案的設計 傳動裝置可以分兩大類，第一種為非直接傳動；第二種直接傳動 [5]。 非 直接傳動：電機經過一級減速（ V帶、鏈傳動）， 再 通過聯軸器與振動器聯接。如圖 所示 。 1電動機 2V帶 3輪胎聯軸器 4 振 動器 5萬向聯軸器 6篩面 圖 非直接傳動 振動篩簡圖 直接傳動： 電機通過聯軸器直接驅動振動器。 采用直接傳動方案具有以下優點：(1) 能夠減少傳動部件，節省成本，（ 2）避免采用 V 帶式傳動，這樣使得傳動更加簡便，更加有利于電機轉速的選定。 湖南工業大學本科生畢業設計 10 1電動機 2萬向聯軸器 3振動器 4篩面 圖 直接傳動振動篩簡圖 經綜合考慮， 總傳動方案 選用 直接傳動 。 對于 聯軸器 ，有三種 結構形式可選擇，即萬向聯軸器、輪胎聯軸器、橡膠板聯軸器 。 萬 向 聯軸器 [1415]： 由兩個叉形接頭，中 間連接件和軸銷 、十字型塊等組成。這種聯軸器結構緊湊，維護方便，廣泛應用于汽車、多頭鉆床等機器的傳動系統中。小型十字軸式萬向聯軸器已標準化，設計時可以按標準選用。 其具有優點：承載能力高 與其它型式的萬向聯軸器比較，在回轉直徑相同的條件下，能傳遞更大的扭矩，這對于回轉直徑受到嚴格限制的機械設備更為重要 ； 傳遞效率高 傳遞效率高達 %，用于大功率傳動節能顯著，可降低電耗 515％ ； 傳動平穩、噪音低 用于軋機傳動，可提高軋材質量，提高機器性能，改善操作者的勞動條件。一般噪聲為 3040db（ A