海湾扇贝分级振动筛毕业设计.doc

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1、海湾扇贝分级振动筛 摘要分级振动筛是一种将物料分成两种或多种粒度级别的设备，广泛应用于矿山、煤炭、农产品等多个行业，能够实现各种物料的分级。具有运转平稳、工作可靠、结构简单、易损件少、筛网更换方便以及筛分效率高和筛分效果好等特点。本文首先介绍了振动筛的原理，简述了国内外振动筛的研究现状，分析了各种振动筛的特点，综合运用机械设计、机械制造等知识提出了海湾扇贝分级振动筛的设计思路。其次，讨论和确定了双轴直线振动筛的总体结构，并对其结构方案、主要零部件、技术指标性能等进行了详细的分析和计算，对部分主要零部件进行了校核计算。最后，分析了海湾扇贝分级振动筛还可以优化改进的地方。关键词：海湾扇贝；分级；振

2、动筛；直线Abstract Grading shaker is a material is divided into two or more levels of granularity equipment, widely used in mining, coal, agricultural products and other industries, the classification of the different types of materials can be achieved. With a smooth, reliable operation, simple structure

3、, less wearing parts, the screen is easy to replace and screening efficiency and screening effect. This paper first introduces the principle of vibrating screen, briefly shaker at home and abroad Research, analyzed the various characteristics of the vibrating screen, integrated use of mechanical des

4、ign, manufacturing, and other knowledge proposed The bay scallop classification shaker design ideas.Second, discuss and determine the overall structure of the two-axis linear vibrating screen, and the structure of the program, the main components, technical indicators performance carried out a detai

5、led analysis and calculation on the part of the main components were checking calculation. Finally, the analysis of the the bay scallop grade vibration sieve can also be optimized for improvement.Keywords：Bay scallop; Shaker; Straight line1第一章 绪论1、振动筛的原理振动筛是一种适合潮湿难筛物料干法筛分的振动筛分机械设备，是目前国内处理难筛物料的振动筛分机械

6、设备。振动筛具有大振幅、大振动强度、低频率和弹性筛面的工艺特点。工作过程中始终保持最大的开孔率，从而筛分效率高、处理能力大，筛板更换方便，降低了成本。振动筛超大筛面和大处理能力可满足现场的生产需要。振动筛筛子的结构采用多段筛面振动而机架不振动的运动方式，使振动筛实现了大型化。筛分是利用多孔工作面将颗粒大小不同的混合物进行分级的作业。利用筛分可以把物料加工成成品；也可以为下道工序做准备；可以为破碎作业服务；也可以脱水、脱泥、脱介。筛分机械的种类很多。在工业上，一般是根据其运动特征进行分类的。根据这种方法，筛分机械主要可以分为以下五种：固定筛、滚筒筛、摇动筛、振动筛和圆筒筛。振动筛工作时，两振动电

7、机同步反向旋转产生反向激振力，迫使筛体带动筛网做纵向运动，使其上的物料受激振力而周期性向前抛出一个射程，从而完成物料筛分作业。振动筛的工作特点:采用偏心块产生激振力，激振力强筛子横梁与筛箱采用高强度螺栓，结构简单，维修方便采用小振幅，高频率，大倾角结构，使该机筛分效率高、处理量大、寿命长、电耗低、噪音小。2、振动筛的研究现状及发展趋势振动筛是工矿企业普遍应用的筛分机械。近20年来，人们对振动筛的研究取得了可喜的成果，对目前应用于振动筛的机械动力学、振动机理、筛分理论特别是噪声控制方面的研究加以综述，并对振动筛的研究发展趋势提出自己的看法。2.1、振动筛机械动力学振动筛力学模型目前已有的研究一般

8、采用刚性平板力学模型进行解析求解，研究振动筛结构强度、刚度和各阶固有模态时，也采用连续体力学模型，对于大型振动筛结构的弹性体力学模型，目前大都采用离散化数值方法，例如有限元模态分析法。振动筛的减振 振动筛减振问题主要涉及基础减振和起动停车通过共振区减振。基础减振主要是限制振动筛隔振弹簧传递给基础的动负荷，一般方法是合理选用隔振弹簧的动力参数。通过共振区减振，主要是限制共振振幅，方法是电机反转消振、橡胶缓冲垫减振、无扰力机械消振、阻尼器消振、浮动偏心块消振、摩擦阻力矩消振及合理选用隔振弹簧等。2振动激振器 目前国内外的发展趋势是采用激振电机，但由于激振电机与筛箱一起振动，所以要求电机具有较高的耐

9、振性能。目前不论采用何种激振器，都不能减轻侧板的动应力，以侧板疲劳裂纹是国内外研究人员至今无法解决的难题。2.2、振动筛筛分理论 科学有效的筛分方法，能提高振动筛筛分效率是生产能力，在这方面的研究工作主要有两个方面： 物料在筛面上运动的理论模型建立准确实用的物料筛分理论，对合理选择振动筛的动力学和运动学参数至关重要，物料在筛面上运动比较有代表性的理论有：单颗粒物料在筛面上的跳动模型理论；物料群在筛面上的碰撞模型理论；物料群振动理论和单元层理论。 物料在筛面上的运动分析物料在筛面上的运动分析方法一般有两种，一种是以单颗跳动理论为依据，求得物料理论平均速度的运动学参数，然后根据实验结果引入物料群相

10、互影响系数加以修正；一种是采用碰撞理论，提出物料群运动学参数。第二章 总体方案的确定1、设计任务分析1.1、设计要求 海湾扇贝分级振动筛的设计应满足如下技术要求：海湾扇贝直径50mm80mm，厚度20mm30mm与直径成比例增加海湾扇贝表面有淤泥等附着物将海湾扇贝筛分成四级 处理量：1t/h1.2、任务分析 该课题要求我们设计一个振动筛，能够实现海湾扇贝的振动分级，该机的自动化程度较高、效率高、结构简单；该机价格便宜、经济实惠而且占地面积小。综上所述，该设计题目的完成需要解决以下几个主要问题： 确定何种总体结构方案，以达到结构简单、满足加工条件而效率高的目的 确定振动筛的技术参数，能够达到制造

11、标准 如何设计筛网及筛网的布置形式，能够实现海湾扇贝的分级 如何设计底座及机身部分，使振动筛平稳工作3 部分零件的校核，满足使用要求2、总体方案的设计2.1、振动筛形式振动筛主要分为直线振动筛、圆振动筛、高频振动筛。振动筛按振动器的型式可分为单轴振动筛和双轴振动筛。单轴振动筛是利用单不平衡重激振使筛箱振动，筛面倾斜，筛箱的运动轨迹一般为圆形或椭圆形。双轴振动筛是利用同步异向回转的双不平衡重激振，筛面水平或缓倾斜，筛箱的运动轨迹为直线。振动筛有惯性振动筛、偏心振动筛、自定中心振动和电磁振动筛等类型。电磁振动筛利用电磁激振器使筛面振动，筛箱作直线运动。特点是没有传动部件，结构简单，耗电少，筛分效率

12、可高达98%，便于自动控制，然而其振幅小（24mm），比较适合细粒物料的筛分。惯性振动筛可分为单轴振动筛和双轴振动筛。单轴振动筛筛面的运动轨迹为圆形或椭圆形，双轴振动筛筛面的运动轨迹为直线。综合比较各种振动筛的优缺点，结合被筛分物料海湾扇贝的形状特点，本设计采用双轴惯性振动筛。2.2、筛面设计 利用机械方法进行筛分，通常是采用具有一定孔眼或缝隙的筛面，使物料颗粒在筛面上运动，小于孔眼（缝隙）的物料从筛面掉下，称为筛下料，停留在筛面上的物料，称为筛上物，因此，筛面数为n时，筛分以后可以将物料筛分成（n+1）等级。 本振动筛将海湾扇贝筛分为4级，分别是直径70mm 4个等级，故筛面数为3。 筛面排

13、列方式有三种： 细孔筛面和粗孔筛面排列在同一平面，次序是由细到粗（图2.1），其优点是操作和更换筛面方便，各级筛下料从不同处卸出，运送方便。缺点是粗颗粒要经过细筛面，既易磨坏细孔筛面，又常堵塞筛孔。 细孔筛面和粗孔筛面垂直布置在不同平面上，上粗下细（图2.2），优点是占地面积小，细筛面不会被粗粒磨损，有利于提高筛分质量，但维修保养较困难。混合式（图2.3）上述两种排列的混合，兼有两者的优点。 图2.1 由细到粗 图2.2 上粗下细 图2.3 混合式4一般生产实际中，都采用上粗下细的垂直排列方式,本设计根据物料海湾扇贝的性质等因素选择上粗下细的筛分方式。2.3、机架支撑方案设计 直线惯性振动筛的

14、机架支撑方式有以下两种方案： 方案一：吊式振动筛，将振动筛用钢丝绳固定在空中，弹簧与机箱联接在一起，利用振动电机使振动筛振动筛选。 方案二：座式振动筛，利用机架支撑筛箱，筛箱和机架通过弹簧联接，利用振动电机使振动筛振动筛选。 由于振动筛筛箱分成四层，所占空间较大，采用方案一，安装维修等不方便；其次振动筛工作过程中，吊挂筛箱的钢丝绳摆幅下端大于上端，下端穿过钢板盒处容易摩擦断裂，方案二能够克服以上缺点，故采用方案二：座式振动筛。2.4、激振器的选用激振器是附加在某些机械和设备上用以产生激励力的装置，是利用机械振动的重要部件。激振器能使被激物件获得一定形式和大小的振动量用以实现物料或物件的输送、筛

15、分、密实、成型和土壤砂石的捣固等工作。 振动电机是动力源与振动源结合为一体的激振源，振动电机是在转子轴两端各安装一组可调偏心块，利用轴及偏心块高速旋转产生的离心力得到激振力。振动电机的激振力利用率高、能耗小、噪音低、寿命长。振动电机的激振力可以无级调节，使用方便，JZO、YZU、VB，XVM，YZO、 YZS、YZD、TZD ，TZDC 等型号的振动电机为通用型振动电机，可以应用于一般振动机械。采用振动电机能避免很多繁琐设计，故扇贝分级振动筛采用振动电机作为振动源。2.3总体结构简图海湾扇贝分级振动筛的总装配结构简图详见附图。它主要由底座、筛箱、振动电机、支撑弹簧等零部件组成。底座用于支撑筛箱

16、和电机；支撑弹簧用于振幅的产生；振动电机为振动筛的动力来源，使振动筛达到所要求的振幅。 第三章 振动筛的参数选择1、筛面倾斜角5筛面倾斜角与筛子处理量和筛分效率有关。筛子的倾斜角越大，其处理量越大，但筛分效率就越低。振动筛的筛面倾角推荐值如表3.1所示图3.1筛面倾斜角推荐值工作状态圆形轨迹振动筛偏心振动筛直线轨迹振动筛共振筛一般工作状态1525200808破碎车间20脱水脱泥250-5筛分效率要求高-2-2 直线轨迹振动筛的筛面倾斜角为08。 选择筛面倾斜角=8。2、 振动方向角 双轴激振器的振动方向垂直于通过双轴的平面，故其振动筛可以水平安置，依靠振动方向角使筛面上的物料沿筛面移动。振动方

17、向角一般取3065。目前，双轴振动筛多采用45振动方向角。 选择振动方向角=453、 振动筛振幅和主轴转数振动筛振幅一般在2mm8mm之间。筛孔小时取小值，筛孔大时取大值。筛孔尺寸和振幅的关系可参考表3.2振动筛振幅选择确定。 根据经验： 振幅A一般在28mm之间，当筛孔较小或用于脱水时，A取小值。当筛孔较大时，选用大值。如筛孔常被“难筛粒”卡住，可取较大的A值，有助于颗粒从卡孔中跳出。 表3.2列出了振动筛振幅与转速的关系。表3.3列出各种振动筛的双振幅值。表3.2振动筛振幅选择筛孔尺寸/mm12612255075100振幅/mm11.5233.54.55.56.5转速/(r/min)160

18、0150014001000950900850800表3.3振动筛振幅选择名称双振幅/mm自定中心振动筛28惯性振动筛46重型振动筛810直线振动筛911共振筛10186 选择振幅A=4mm ；选择频率（激振器转数）n=1000r/min 。4、抛掷指数5、生产率由于振动筛筛分过程中，影响生产率的因素很多，故一般均按照经验公式来计算振动筛生产率。 式中，Q振动筛的生产率（t/h)；q单位筛面平均生产率，见图；振动筛有效筛分面积，通常取为总面积的0.850.9（）；物料的堆积质量（t/)；校正系数。 上述公式考虑的因素比较全面，故应用较广。缺点是没有考虑到筛子本身的工作系数、筛网的结构形式和给料不

19、均匀的影响。 多层筛的生产率应按照单层筛逐层计算，算出每层的相应生产率所需的筛分面积，然后取其中最大值来选择筛子。 依据上述公式可导出： 查表可得 =0.2 ；=0.94 ；=0.5 ；=1 ；=0.9 ；=1 ；=1t/ ；Q=1t/h 。第一层筛板面积：第二层筛板面积：第三层筛板面积：筛板的最小面积为0.56 ，取筛板面积为0.6 。76、激振力 式中：激振力（N）；双振幅(mm)；参振重量（kg）；n振次（次/min）； 振动机械的参振重量（kg）；振动电机重量（kg）；承载物料重量（kg）；x载荷折算系数，与振动加速度的垂直分量抛掷指数有关，1时，x=1；=1.53时，x=0.50.3

20、；=36时，x=0.30.2 。=131+35*2+0.5*40=221kg =5.5*8*221*1=9742N第四章 主要零部件的设计1、筛面的选择和设计1.1、筛面的选择 筛分机的筛面有筛栅、筛板和筛网三种。筛栅 筛栅又称格栅，由许多按一定间距平行排列的钢条构成，钢条之间的距离就是筛孔。钢条的断面形状呈上大下小，以避免堵塞物料。筛栅的强度大，不易损坏，常用在固定筛和重型振动筛上。筛板 筛板是用0.3mm10mm厚的钢板在其上冲压或钻成筛孔制成的。筛孔可以是圆形、方形、矩形和椭圆形，孔径或边长一般不小于0.75mm，孔与孔之间的间隔应大于或等于0.9d（d是孔径或边长）。筛孔截面应稍呈锥形

21、，向下逐渐扩大，锥角成714，以减少堵塞，筛孔多作交错排列，见图4.1筛板形式。 图4.1筛板形式筛网8筛网用金属丝编织成方孔或长方形孔（图4.2筛网形式），筛孔尺寸的幅度较大。钢丝编的筛网，筛孔边长不小于0.4mm；铜丝筛网的筛孔边长一般为0.040.4mm；合成纤维或铜丝筛网的孔边长可在0.2mm以下。 图4.2筛网形式 根据筛分物料海湾扇贝的形状特点筛面选择为筛板。1.2、筛板的设计 根据生产率计算出筛板的面积为0.6，长1000mm，宽600mm 。 根据d=Dcos-esin 式中：d颗粒最大尺寸（mm）；D筛网孔径（mm）；e钢板厚度（mm），一般取e=0.625D;筛面采用冲孔筛

22、板，筛板厚度2mm，筛孔尺寸详见附件。第一层筛板开孔率：第二层筛板开孔率：第三层筛板开孔率：2、筛箱的设计筛箱是筛子的承载部件和参振部件，由筛网、筛框及固定在上面的钢板组成。由于筛子是在高频振动下工作，筛框不仅承受筛分物料的重量，而且还要承受很大的振动力。因此，筛框的结构要牢固，不但要有足够的强度，还要有足够的整体刚度，使筛框不致因发生变形而损坏。对于大面积的振动筛，这个问题尤为重要。由于筛箱是借助侧板支承在机架上，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。侧板一般用516mm的钢板组成。在振动筛工作时，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，这种变形往往是侧板

23、和底板断裂的一个重要原因。所以，加强筛框结构的刚度，特别是联接部件的刚度是个重要的问题。筛框结构常用的联接方式有焊接和铆接两种。实践表明，铆接结构的筛框其损坏一般比焊接结构要少一些，但制作复杂。对于小型筛箱，可以考虑焊接。9海湾扇贝分级振动筛属于小型振动筛，采用焊接处理，其筛网型号尺寸为：600mm*1000mm，筛面的面积为0.6，用方型钢焊接成框架并将两个侧面钢板、底面钢板和后面钢板焊接在框架上，将角钢焊接在侧面钢板上，将筛网用螺栓固定在所焊角钢上，在其下垫一层橡胶。防止振动便于固定。在筛箱两侧的适当部位分别加角钢以提高筛箱的强度和刚度，其中侧板、底板和后板为Q235钢板，厚度为5mm。筛

24、框内部采用20*20*1.2的方型钢焊接而成。筛箱重心计算及振动电机位置的选择：1、鉴于筛箱的对称性，重心可以垂直于筛面的纵平面进行计算2、平面坐标系原点的选择尽量与设计基准一致 重心的计算： 式中，第i个构件的重量（kg），第i个构件的重心坐标（mm）实际重心可根据物料分布特性作适当的调整。但由于物料的性质和筛箱的制造问题，特别是筛上物料性质不稳定，使得重心难以按照上面的公式进行计算，所以要进行简化处理，根据以往经验：筛箱的重心位于筛子的几何重心往进料口平移约200mm300mm。经过Pro/E数模模拟，计算出振动筛的重心如图4.3振动筛重心所示 图4.3振动筛重心 X=-29mm Y=35

25、mm3、 振动电机的选择及校核3.1、振动电机的选择依据公式计算得出，电机转速n=1000r/min ，激振力=9742N 选择振动电机，具体参数如表4.1振动电机规格尺寸。10表4.1振动电机规格尺寸型号激振力（KN）功率（KW）电流（A）振频（r/min）安装尺寸重量（kg）EFGILNndYZD-5-650.371.11100018011027238335155416353.2、振动电机的校核 依据公式： 式中：激振力（N）；双振幅(mm)；参振重量（kg）；n振次（次/min）；振动机械的参振重量（kg）；振动电机重量（kg）；承载物料重量（kg）；x载荷折算系数，与振动加速度的垂直分

26、量抛掷指数有关，1时，x=1；=1.53时，x=0.50.3；=36时，x=0.30.2 。式中 ； ； ；x=0.5经校核满足要求。4、弹簧的选用弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用下产生较大的弹性变形。弹簧在各类机械中应用十分广泛，主要用于：控制机构的运动，如制动器、离合器中的控制弹簧；减振和缓冲，如汽车、火车车厢下的减振弹簧；储存及输出能量，如钟表弹簧；测量力的大小，如测力计中的弹簧。按照所承受的载荷不同，弹簧可以分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧四种。螺旋弹簧是弹簧丝卷制成的，由于制造简便，所以应用最广。在一般机械中，最为常用的是圆柱螺旋弹簧。所以在此选用圆柱螺旋压缩弹簧。根据

27、筛箱的设计，可以近似的计算出筛箱的重量为151kg。 参振质量：式中，筛箱质量（kg）；振动电机质量（kg）；支撑装置上弹簧座总质量（kg）；x载荷折算系数；承载物料质量。11 振动筛上选用的弹簧如图4.7所示，在实际设计时应考虑：支撑弹簧可以用橡胶弹簧或螺旋弹簧，也可以用复合弹簧。鉴于橡胶弹簧和复合弹簧的内阻较大，对振幅有一定的限制作用，所以不涉及阻尼器和其他限制装置。只需对圆柱螺旋压缩弹簧进行计算。 支撑弹簧受力简图如图4.7所示 图4.7支撑弹簧受力简图 4.1、弹簧的许用应力 弹簧的许用应力应根据工作条件来确定。因弹簧在一般的载荷下工作，可按第类弹簧来考虑。现选用硅锰弹簧钢（60Si2

28、Mn）级。 压缩弹簧许用切应力 。4.2、弹簧丝直径根据强度条件确定弹簧丝的直径： 一般初假定C=58,取C=6。12取d=8mm ，查表估取D=60mm ，则 ， 于是 mm8mm经计算满足要求，选取弹簧钢丝标准直径d=8mm，D=60mm。4.3、弹簧的圈数根据刚度条件，来计算弹簧的圈数n。依据公式计算弹簧刚度：查表取G=79000，则取n=3 ，此时弹簧的刚度为4.4、校核4.4.1、弹簧初拉力初应力当C=7.5时，查表初应力的推荐值为65185MPa，故此初应力值合适。4.4.2、极限工作应力查表得4.4.3、极限工作载荷135、 底座的设计5.1、底座的功用底座主要用来支撑整个机器，

29、保持整个机器工作时的稳定性和平衡性。一般机器底座的技术要求都不是很高，大多数尺寸都是自由公差。5.2、底座材料的选择 底座材料有以下两种选择方案： 方案一：采用铸铁机架，牌号为HT150。灰铸铁来源广，价格低，它的铸造性能好，工艺简单；铸造应力小，不需人工时效；有一定的机械强度及良好的减振性。 方案二：采用焊接机架，即采用型钢结构（角钢和槽钢焊接而成），焊接机架具有强度高、刚度大等优点，对于同一结构，其强度为铸铁的2.5倍，而且比铸件毛坯轻30%，生产周期短、能适应市场竞争的需要；结构设计灵活，壁厚可以相差很大，并且可以根据工况需要不同部位选用；用于小批量机架。此振动筛为单件小批量生产，如果采

30、用铸铁机架，制造模具较为复杂，而且设计较困难。根据以往经验，采用矩型钢和方型钢焊接机架，能节省生产成本。5.3、焊接时应注意5.3.1、材料的可焊性 可焊性差的材料会造成焊接困难，使焊缝可靠性降低。一般含碳量0.25%的碳钢（如Q235A，20及25钢）和含碳量0.2%的低合金钢的可焊性良好。5.3.2、合理布置焊缝焊缝应位于低应力区，以获得承载能力大，变形小的构件为减少焊缝应力集中和变形，焊缝应对称分布尽量减少焊缝的数量和尺寸，且焊线要短焊缝不要布置在加工面和需要表面处理的部位上避免焊缝汇集和密集，让次要焊缝中断，主要焊缝连接5.3.3、合理设计结构14 其结构简图见图纸。 结论 振动筛广泛

31、用于煤炭、化工、农产品、建材等部门，是一种结构简单、筛分效率高、操作与维修方便的筛分设备。本文通过分析和讨论，设计了海湾扇贝分级振动筛，并对其主要零部件进行了设计计算和校核。 首先阐述了振动筛的原理、特点，介绍了国内外振动筛的研究现状和发展趋势，分析了振动筛的研究意义。其次根据设计要求和任务，经过方案的比较分析，确定了总体设计方案和总体结构。然后从节约材料、减轻重量、优化结构等方面对主要零部件进行了设计、校核，并从经济性和实用性等角度对主要零部件的材料进行了选择。本文设计的海湾扇贝分级振动筛具有结构简单，生产能力大，操作简单、工作稳定可靠、筛分效率高、占地面积小等优点。当然，由于时间有限经验不

32、足等原因，本次设计的海湾扇贝分级振动筛的某些结构还有待进一步优化和完善，如支撑弹簧的选用，以及一些参数的精确设计等。 致谢首先，我要衷心地感谢这四年来所有曾经教导过我的领导、老师、和帮助过我的同学们，在学习生活中你们给予我很大的帮助，也教会了我很多做人的道理。这次毕业设计是对我们大学生毕业前的最终检验，也是将四年以来学到的专业知识进行综合运用的一次实际设计，对我来说获益匪浅，意义重大。本次设计的顺利完成，我要特别感谢弋景刚老师、姜海勇老师和刘江涛老师的精心指导。指导老师们不仅传授了我丰富的知识，还开发了我的思维，培养了我的团队意识、自学能力、查阅资料的能力和严谨的治学态度，在此对于这些指导老师表示崇高的敬意。参考文献1 唐敬麟.破碎与筛分机械设计选用手册.化学工业出版社.2001.2 孙刚，吴玲.细粒难筛物料筛分机械的发展现状.煤质技术.1999.3 王正浩.振动筛的研究现状与发展趋势.沈阳建筑工程学院学报.19994 振动筛设计规范.国家机械工业局.20015 成大先.机械设计手册.机械工业出版社.20026 李建功.机械设计.机械工业出版社.20037 张绍甫.机械零件.机械工业出版社.1995.8 罗辉.机械弹簧制造技术.机械工业出版社.19879 尚久明.工程制图.机械工业出版社.200115