機械工程自動化畢業(yè)設計圓振動篩偏心塊裝置（激振裝置）設計

1、本科畢業(yè)設計題目：圓振動篩偏心塊裝置（激振裝置）設計學 院:機械自動化學院專 業(yè):機械工程及自動化學 號:學生姓名:指導教師:日 期:二一三年六月摘要目前在我國各種礦山機械設備中，振動篩是問題較多、維修量較大的設備之一。這些問題突出表現(xiàn)在篩箱斷梁、裂幫,稀油潤滑的振動器漏油、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)效率。本設計對振動篩進行了方案論述，包括振動篩的分類與特點，確定了設計方案；進行了物料的運動分析、振動篩的動力學分析，以及動力學參數(shù)的計算，合理設計了振動篩的結(jié)構(gòu)尺寸；進行了激振器的偏心塊設計與計算（包括原

2、始的設計參數(shù)）；進行了軸承的選擇和計算，與電動機設計與校核；進行了主要零部件的設計與計算，如皮帶的設計計算與校核，彈簧的設計計算，軸的強度有限元分析，然后進行了設備維修、安裝、潤滑及密封的設計。關鍵詞：圓振動篩；激振器；有限元法abstractAt present,amongthe variedmine machineriesthe shaker is one of the devices which need frequent maintenance and have their own problems. For the shaker, such problems consist ofbr

3、eakages for beam, straining box, and sieve plate; oil spill out when the vibration exciter used oil lubrication; meantime, the bearing may break in the high work temperature. Whats more, the vibration exciteralso produces big noise. All these issues directly influence the life of the shaker, and the

4、yalso seriously affect the production rate. The framework about designing shaker has been introduced, including the classification and features, and design program of the shaker; After analyzing on the shakers dynamics of the shaker, the structure of vibrating screen size has been designed; conducti

5、ng the research of the eccentric block of the exciter, afterward, design and calculate for theoriginal parameters concerned with; designing and verification for the main components, such as motor, belts, spring, the axis, bearings. Then the maintenance of equipment, installation, lubrication and the

6、 design for sealing have been studied in the latter part of this project.Whats important in this design, Finite Element Method(FEM) has been used to compute the strength of an critical axle on the round exciter.Key words:Round Shaker; Vibrator; FEM目 錄1 緒論11.1 前言11.2 課題研究背景12 設計任務22.3 設計任務23 單軸圓運動慣性振

7、動篩的構(gòu)造與特點33.1 簡單振動篩33.2 自定中心振動篩33.3 其他形式的圓振篩33.4 單軸圓振篩激振器及其存在問題43.4.1 激振器43.4.2 激振器中的偏心塊44 圓振篩物料運動的基本原理64.1 圓振篩篩面物料受力分析64.2 出現(xiàn)正向滑行的條件和正向滑行指數(shù)74.3 出現(xiàn)反向滑行的條件及反向滑行指數(shù)84.4 出現(xiàn)拋擲運動的條件及拋擲指數(shù)95 振動篩的參數(shù)選取計算與動力分析115.1 振動篩運動學參數(shù)的選取與計算115.1.1 拋擲指數(shù)D115.1.2 振動強度K115.1.3 篩面傾角115.1.4 篩箱的振幅A125.1.5 振動次數(shù)n125.1.6 實際振動強度K125

8、.1.7 物料的理論平均速度和實際平均速度125.2 振動篩工藝參數(shù)的選取與計算135.2.1 篩面的長度和寬度135.2.2 篩機的生產(chǎn)率和篩分效率145.3 振動篩的動力學分析以及動力學參數(shù)的選取與計算146 激振器主要零件的設計與計算226.1 激振器偏心塊的設計及校核226.2 軸承選取以及校核246.3 電工功率的計算以及電動機的選?。?66.4 鍵的選取與校核276.5 帶的設計286.5.1 選取皮帶的型號286.5.2 傳動比286.5.3 帶輪的基準直徑296.5.4 帶速296.5.5 確定中心距和帶的基準長度296.6 軸的設計與校核306.6.1 軸的設計形狀316.6

9、.2 軸的有限元分析（校核）327 振動篩的安裝維護及潤滑347.1 振動篩的安裝及調(diào)試347.1.1 安裝前的準備347.1.2 安裝347.1.3 試運轉(zhuǎn)347.2 操作要點357.3 維護與檢修357.3.1 維護357.3.2 常見故障處理367.4 振動篩的軸承潤滑的改進36結(jié)束語38參考文獻39致謝40附錄411緒論1.1前言從井下或露天采礦開采出來的或經(jīng)過破碎的物料，是以各種大小不同的顆?；旌显谝黄鸬?。在選礦廠、選煤廠和其它的工業(yè)部門中，物料在使用或進一步處理前，常常需要分成粒度相近的幾種級別。物料通過篩面的過孔分級稱為篩分。篩分所用的機械稱為篩分機械。在選礦廠和選煤廠中應用的篩

10、分機械有很多種結(jié)構(gòu)型式，如固定格篩、弧形篩、旋流篩，滾軸篩，簡篩、搖動篩，慣性振動篩和共振篩等。目前，由于慣性振動篩具有構(gòu)造簡單、生產(chǎn)能力大，篩分效率高等優(yōu)點，因而在選礦廠、選煤廠及其它工業(yè)部門中已被廣泛用于分級，脫水，脫介和脫泥作業(yè)。共振篩在生產(chǎn)實踐中也取得較好的效果，但因具有較大的沖擊裁荷，故其機件(如橫梁與側(cè)板)容易損壞。須進一步研究和改進。隨著煤礦開采能力和入洗原煤量的提高,作為物料分級篩選的主要設備振動篩也不斷向大型化發(fā)展。1.2 課題研究背景2設計任務2.1題目名稱：圓振動篩偏心塊裝置（激振裝置）設計2.2設計參數(shù)：篩面面積10.5m，雙振幅7mm12mm2.3設計任務 完成偏心塊

11、設計； 電機支承、驅(qū)動部分設計； 關鍵尺寸的有限元計算； 繪出相關部分全部圖紙； 250字的中、英文對照摘要3單軸圓運動慣性振動篩的構(gòu)造與特點圓運動慣性振動篩是利用一個帶偏心塊的激振器的篩箱實現(xiàn)振動的篩機，其運動一般為圓形或近似于圓形（橢圓形）。它與雙軸直線振動篩相比具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉和維修工作量少等優(yōu)點，因而在工業(yè)中得到廣泛的應用。圓運動振動篩可分為簡單振動篩和自定中心振動篩兩種。3.1簡單振動篩這種振動篩的特點是激振器的軸心線與皮帶輪的中心在一條直線上，因而皮帶輪與激振器軸均參與振動，使這種篩機通常在遠超共振狀態(tài)下工作。簡單慣性振動篩的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。它的缺點是有與皮帶輪

12、和篩箱一起振動，無論電機在任何角度安裝，都不能避免皮帶傳遞中心距的周期變化，從而引起三角皮帶的反復身長與縮短，影響其使用壽命。為了減輕對皮帶壽命的影響，三角皮帶必須選的較長。3.2自定中心振動篩當篩機運轉(zhuǎn)時，自定中心振動篩的三角皮帶輪不與篩箱一起振動。這種篩機的優(yōu)點是傳動皮帶壽命較長，工作較為穩(wěn)定。3.3其他形式的圓振篩有些圓運動慣性振動篩采用萬向聯(lián)軸器或輪胎聯(lián)軸器直接傳動，取消了皮帶輪，這樣就克服了皮帶的伸縮和壽命不長的缺點。各種單軸慣性振動篩構(gòu)造的主要區(qū)別有以下幾個方面。1.激振器的類型：長軸筒式激振器和短軸箱式激振器。2.篩箱的結(jié)構(gòu)與篩面的層數(shù)：篩箱有平行四邊形與上部近似三角形兩種形狀。

13、篩面的層數(shù)有單層。雙層與多層之分。3.隔振器的類型與支撐方式：隔振器的類型有金屬螺旋彈簧、橡膠彈簧、板彈簧、復合式彈簧和空氣彈簧等；其支撐方式有懸吊式和支撐式了兩種；此外還有一次隔振和二次隔振之分。本次設計的振動機的激振器類型為單單長軸筒式，篩箱結(jié)構(gòu)為上部近似三角形，篩面層數(shù)為單層，隔振器為橡膠彈簧，支撐方式為支撐式，隔振次數(shù)為一次。3.4單軸圓振篩激振器及其存在問題3.4.1激振器激振器的結(jié)構(gòu)特點：1.產(chǎn)生慣性力的不平衡重塊裝在一個剛性極大的軸上，因此可采用承載能力極大的滾子軸承。2.采用滾子軸承可簡化潤滑系統(tǒng)，因為其它軸承需要用昂貴的循環(huán)潤滑油，而滾珠軸承只需通過潤滑孔或集中注油器加油，或

14、是用油脂潤滑，簡單而便宜。3.激振器是可拆卸的。當軸承損壞時，可拆下整個激振器更換。圓振篩激振器存在問題1.軸承的損壞。工業(yè)生產(chǎn)中有許多利用振動的機械，慣性激振器在這些振動機械中被大量采用，究其原因是由于慣性激振器結(jié)構(gòu)簡單易于制造, 安裝和維修均較方便，并可獲得較大的激振力，因而被激振的對象可獲得較大的振動加速度。但是慣性激振器也存在一些缺點，例如激振力和激振頻率不易實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，但更主要的缺點是激振器中的軸承不可避免地要受到較大的動負荷，這個較大的動負荷容易使軸承的溫度升高，破壞潤滑條件，大大縮短軸承的使用壽命，同樣由于這一缺點也影響到激振器以外的零、部件的使用壽命。2.電機的損壞。電機損壞

15、的主要形式是軸承卡死。故障的主要原因是：負荷大、粉塵大、環(huán)境溫度高；軸承卡死后，在激振電機拖動力和偏心塊慣性力作用下，致使軸承滾珠及滾珠架碾壓變形、擠碎而損壞；嚴重時激振電機與振篩聯(lián)接的條螺絲被切斷，激振器與振動篩分離。軸承卡死是激振電機損壞的主要原因，它是由于激振電機的工作環(huán)境比較惡劣，振頻較高，軸頸與軸承運動中摩擦產(chǎn)生的熱量不能及時的散發(fā)。3.4.2激振器中的偏心塊偏心塊結(jié)構(gòu)激振器目前被廣泛應用到振動篩上，有結(jié)構(gòu)合理，重量較輕，建造裝配方便等優(yōu)點，但存在著許多需改進的地方：1.激振器建造裝配工藝較繁瑣，影響組裝品質(zhì)。2.特定的組裝工藝造成激振器不能全部調(diào)換，替代激振器（軸承座）時辰長，位置

16、精度很難保證。用戶無法儲備全部成品激振器，給設備檢修帶來不便。3.振器軸承座與側(cè)板的聯(lián)接需提高，聯(lián)接一般維護不便，工作中，因螺栓松動發(fā)現(xiàn)不及時造成激振器螺栓剪斷，使激振器損壞的現(xiàn)象時有產(chǎn)生。4圓振篩物料運動的基本原理4.1圓振篩篩面物料受力分析由文獻1知篩面物料的受力分析如圖4-1所示圖4-1圓振篩篩面物料受力分析振動篩運動學參數(shù)（振幅、振頻、篩面傾角和振動方向角）通常根據(jù)所選擇的物料運動狀態(tài)選取。篩上物料運動狀態(tài)直接影響振動篩的篩分效率和生產(chǎn)率，所以為合理地選擇篩子的運動參數(shù)，必須分析篩上的物料的運動特性。圓振動篩的篩面做圓運動或近似于圓運動的振動篩，篩面的位移方程式可用下式來表示：x=Ac

17、os( )=Acos =Acost（4-1）y=Asin=Asint（4-2）式中: A篩面振幅;軸回轉(zhuǎn)相角，=t軸回轉(zhuǎn)角速度；t時間。求上式中的x和y 對時間t的一次導數(shù)與二次導數(shù)，即得篩面沿x和y方向上的速度和加速度：= Asint（4-3）= Acost（4-4）=Asint（4-5）=Acost（4-6）由運動特征，來研究篩子上物料的運動。物料在篩面上可能出現(xiàn)三種運動狀態(tài)：正向滑行、反向滑行和拋擲運動。4.2出現(xiàn)正向滑行的條件和正向滑行指數(shù)在圓運動振動機中，無聊與工作面保持接觸的條件是：垂直于工作面方向的重力分力Gcos大于或等于物料可能獲得的最大慣性力mA，即：GcosmA（4-7）

18、化簡后得1 （4-8）設D= (4-9)式中 D圓運動振動機的拋擲指數(shù)。由圖4-1看出，促使物料出現(xiàn)正向滑行的作用力是P=mAcos+Gsin（4-10）而極限摩擦力F=fN (4-11)式中的正壓力N可表示為N=mAsin+Gsin（4-12）要使物料出現(xiàn)正向滑行，P力必須大于極限摩擦力F，即PF，將式（2-10）和式（2-12）帶入后，便可求得實現(xiàn)正向滑行的條件：K1 （4-13）設D= K（4-14）式中 D正向滑行指數(shù)。理論正向滑始角可按下式求出：cos（）= （4-15）或=arc cos()=（4-16)當正向滑行指數(shù)大于1時，則可出現(xiàn)正向滑行：1時，不可能出現(xiàn)正向滑行。因此，出現(xiàn)

19、正向滑行的臨界條件為=1，即n=n 次/分 （4-17）式中 n正向滑行臨界振動次數(shù)，n=30 次/分 （4-18）為使物料出現(xiàn)正向滑行，必須取振動機的振動次數(shù)n大于臨界振動次數(shù)n。當正向滑行指數(shù)D選定后，振動機的振動次數(shù)可按下式計算出：n=30 次/分 (4-19)4.3出現(xiàn)反向滑行的條件及反向滑行指數(shù)當力P小于F，可實現(xiàn)反向滑行，實現(xiàn)反向滑行的條件是K1 （4-20）設D=K（4-21）式中 D反向滑行指數(shù)。理論反向滑始角可按下式計算出：=arc cos （4-22）當出現(xiàn)反向滑行指數(shù)D大于1時，則可出現(xiàn)反向滑行；D1時。則不能出現(xiàn)反向滑行。因此，出現(xiàn)反向滑行的臨界條件是D=1，即n=n

20、次/分 （4-23）式中 n反向滑行臨界振動次數(shù)，n=30 次/分 （4-24）為使物料出現(xiàn)反向滑行，必須使振動機的振動次數(shù)n大于反向臨界的振動次數(shù)n。當反向滑行指數(shù)D選定后，振動機的振動次數(shù)可按下式計算出：n=30 次/分 （4-25）4.4出現(xiàn)拋擲運動的條件及拋擲指數(shù)與直線振動機相似，要使物料出現(xiàn)拋擲，其必要條件是使物料在垂直于工作面方向的重力加速度分量小于工作面的最大振動加速度。gcosA（4-26）由上式可得K1 （3-27）或D=K=1 （4-28）當拋擲指數(shù)D大于1時，物料可以被拋起，即可實現(xiàn)拋擲運動。拋始角可按下式計算出：=arc sin （4-29）拋擲運動的臨界條件為D=1，

21、即n=n 次/分 （4-30）式中 n拋擲運動的臨界振動次數(shù)，n=30 次/分 （4-31）為了使物料出現(xiàn)拋擲，必須使振動機的振動次數(shù)n大于拋擲運動的臨界振動次數(shù)n。當拋擲指數(shù)D確認后，振動機的振動次數(shù)可按下式計算出：n=30 次/分 （4-32）由于在圓運動振動機中，物料滑行運動不能獲得較大的速度，為了防止篩孔堵塞，并能獲得較高的篩分效率和生產(chǎn)率，目前，在多數(shù)圓運動振動機采用物料的跳動狀態(tài)。5振動篩的參數(shù)選取計算與動力分析5.1振動篩運動學參數(shù)的選取與計算由參考文獻1知拋擲指數(shù)D如圖5-1表示的篩面的運動與物料的拋擲運動之間的關系。當拋擲指數(shù)D=3.3時，篩面的一個振動周期正好等于物料的一個

22、跳動周期，這時物料與篩面的接觸時間最短，所以減輕篩面的磨損是有利的。圓振動篩拋擲系數(shù)一般取D=3.05.0,。本振動篩選用D=4.圖5-1篩面的運動與物料的拋擲運動之間的關系振動強度KK= （5-1）式中 K振動強度（或稱機械指數(shù)），系振動加速度幅值和重力加速度之比；n槽體每分鐘振動次數(shù)，次/分。根據(jù)目前機械水平，K一般在38之間，振動篩則取36，這里取K=4.篩面傾角篩面傾角的大小決定于所要求的生產(chǎn)率和篩分效率。當篩機的其他參數(shù)確定后，篩面傾角大，則生產(chǎn)率高，而篩分效率下降；反之，則生產(chǎn)率下降，而篩分效率提升。所以當產(chǎn)品質(zhì)量要求一定時，就需要選取一個合理的傾角。根據(jù)實際經(jīng)驗，篩面傾角推薦如下

23、：圓運動單軸慣性振動篩用于預先分級，=1530；圓運動單軸慣性振動篩用于最終分級，=12.520。本次設計取篩面傾角=18。篩箱的振幅A篩箱振幅；是設計篩子的重要參數(shù)，其值必須適宜，以保證物料充分分層，減少堵塞，以利透篩。通常取=36mm，其中篩孔大者取大值，篩孔小者取小值。設計提供參數(shù)：雙振幅712mm，這里取振幅A為5mm。振動次數(shù)n由式（4-23），代入數(shù)據(jù)有振動次數(shù)n=30=828rpm （5-2）實際振動強度K按式（5-1）校核K=3.8354 （5-3）由式可知，實際振動強度為小于預選的振動強度K，所以滿足要求。物料的理論平均速度和實際平均速度物料出現(xiàn)拋擲后，沿x方向的運動方程為：

24、mx=mAcos+Gsin (5-4)對上式進行二次積分，用代替，即可求得物料每次拋擲運動的相對位移：x= (5-5)當振動機接近第一次臨界振動次數(shù)工作時，即360，則上式可化簡為：x= （5-6）物料的理論平均速度為 （5-7）當，或時，理論平均速度 （5-8）因為當時，sin，所以理論平均速度還可以寫成以下形式： (5-9)帶入數(shù)據(jù)有理論平均速度=0.03787m/s。按上式計算所得的結(jié)果與實際情況相比，計算值較大在，這是因為沒有考慮物料的性質(zhì)、摩擦、沖擊和滑行因素的影響，所以實際平均速度= (5-10)式中 傾角修正系數(shù)物料厚度影響系數(shù)物料性質(zhì)影響系數(shù)滑行運動影響系數(shù)5.2振動篩工藝參數(shù)

25、的選取與計算振動篩的工藝參數(shù)包括篩面的寬度和長度，篩機的生產(chǎn)率和篩分效率。篩面的長度和寬度篩面的寬度和長度是篩分機很重要的一個工藝參數(shù)。一般說來，篩面的寬度決定著篩分機的處理能力，篩面的長度決定著篩分機的篩分效率，因此，正確選擇篩面的長度和寬度，對提高篩分機的生產(chǎn)能力和篩分效率是很重要的。篩面的寬度不僅受篩分機處理能力的影響，還受篩分機結(jié)構(gòu)強度的影響。寬度越大，必然加大了篩分機的規(guī)格，篩分機的結(jié)構(gòu)強度上需要解決的問題越多和越難，所以篩面的寬度不能任意增加。目前我國篩面的最大寬度為3.6m。篩面的長度影響被篩物在篩面上的停留時間。篩分試驗表明，篩分時間稍有增加，就會有許多小于篩孔的顆粒，大量穿越

26、篩孔而透篩，所以篩分效率增加很快。并且試驗表明，篩面越長，物料在篩面上的停留時間越久，所得篩分效率越高。但是隨著時間的增加，篩面的易篩顆粒越來越少；留下來的大部分是“難篩顆?！?，即物料的粒度尺寸接近篩孔尺寸的這些顆粒。這些難篩顆粒的透篩，需要較長的時間，篩分效率的增加越來越慢。所以，篩面長度只能在一定范圍內(nèi)，對提高篩分效率起作用，不能過度增加長度，不然使篩分機構(gòu)笨重，達不到預期的效果。此次設計的篩面面積為10.5m，由文獻8選取篩面長寬分別為：5.2m和2m。篩機的生產(chǎn)率和篩分效率生產(chǎn)率Q：Q= 3600Bh t/h （5-11）h = 4;式中：B篩面的寬度，m；h篩面上物料層的厚度，m；物

27、料運動的平均速度，m/s；物料的松散密度，t/m；篩孔尺寸。篩分效率：= （5-12）式中： a測定原始給料中細粒級的百分比；c篩上產(chǎn)品中的細粒級占篩上產(chǎn)品的重量百分比。5.3振動篩的動力學分析以及動力學參數(shù)的選取與計算振動篩的振動系統(tǒng)包括振動質(zhì)體、彈簧以及慣性激振器三個部分組成。對慣性振動篩的振動系統(tǒng)進行動力學分析的目的是要找出振動質(zhì)量、彈簧剛度、偏心塊的質(zhì)量矩與振幅之間的關系；選擇合適的工作點；確定慣性振動篩的功率。表5-1圓振篩的運動學參數(shù)和工藝參數(shù)名稱數(shù)值名稱數(shù)值篩面長度5.2m篩面寬度2.0m振動強度4拋擲指數(shù)4篩面傾角18振動方向角篩箱振幅5mm篩子頻率828rmp處理量88t/h

28、物料運動速度圖5-2單軸慣性振動篩的振動系統(tǒng)的簡化圖如圖5-2所示單軸慣性振動篩的振動系統(tǒng)。為了簡化計算，假定在靜止時激振器轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心與篩箱的質(zhì)心重合，激振力與彈性力都通過篩箱的質(zhì)心。這時，篩箱只做平面平移運動。取篩箱靜平衡的質(zhì)心為固定坐標xOy的原點，而以振動器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心作為動坐標系統(tǒng)()的原點。偏心重塊質(zhì)量m的重心不僅隨機體一起作平移運動(牽連運動)， 而且還繞振動器的回轉(zhuǎn)中心線作回轉(zhuǎn)運動(相對運動)，則其重心的絕對位移為：+rcos (5-13)+=y+rsin (5-14)式中：偏心質(zhì)量的重心至回轉(zhuǎn)軸線的距離。軸之回轉(zhuǎn)角度，,為軸回轉(zhuǎn)之角速度,t為時間。偏心質(zhì)量m運動時產(chǎn)生的離

29、心力為：（5-15）（5-16）式中和為偏心質(zhì)量m在x與y方向之相對運動離心力或稱激振力。在圓振動篩的振動系統(tǒng)中，作用在機體質(zhì)量M上的力除了和外，還有機體慣性力(其方向與機體加速度方向相反)、彈簧的作用力 (和表示彈簧在x和y方向的剛度，彈簧作用力的方向永遠是和機體重心的位移方向相反)及阻尼力(c稱為粘滯阻力系數(shù)，阻尼力的方向與機體運動速度方向相反)。 在單軸振動系統(tǒng)中，作用在機體質(zhì)量上的力除了和之外，還有機體的慣性力和（其方向與機體的速度方向相反）、彈簧的作用力，（表示彈簧在方向的剛度），及阻尼力（稱為粘滯阻力系數(shù)，阻尼力的方向與機體的運動方向相反）。當振動器在作等速圓周運動時，將作用在機體

30、上的各力，按照理論力學中的動靜法建立的運動微分方程式為：（5-17）式中：機體參振質(zhì)量（5-18）式中：。，。設計中常估算參振質(zhì)量M=篩面面積（550600） （5-19）其中單層篩取1.則M=55010.51=5775kg根據(jù)單軸振動篩運動微分方程式的全解可知，機體在x和y軸方向的運動是自由振動和強迫振動兩個簡諧振動相加而成的，事實上，由于有阻尼力存在的緣故，自由振動在機器工作開始后就會逐漸消失，因此，機體的運動就只剩下強迫振動了。所以，只需要討論公式的特解：；（5-20）其特解為： （5-21） （5-22）式中：。系統(tǒng)的自振頻率為：（5-23）由于在慣性振動篩中，阻尼力不大，通常為170

31、180，所以coscos -1，這時將式（5-20）（5-21）平方后相加得 （5-24）公式（5-23）為標準的橢圓方程式，即說明機體的運動軌跡為橢圓形。由參考文獻2卷三表11-16-3和表11-16-5知，對于圓柱形橡膠彈簧，其拉伸剛度P與剪切剛度關系如下：（5-25） （5-26）E=iGi=3.6（1+1.65S）S=式中： d圓柱橡膠彈簧直徑，mm；h圓柱橡膠彈簧高度，mm；G剪切彈性模量，MPa；E表觀彈性模量。取圓柱橡膠彈簧細長比為0.5，則有P=5即 （5-27）當遠小于時，即彈簧剛度很小時，振機作圓周圓運動，其運動方程為： (5-28)彈簧剛度對于該產(chǎn)品，采用彈簧隔振，為一次

32、隔振，一次隔振頻率比通常選取為 （5-29）因為，所以隔振彈簧的總剛度 （2-30）式中 參振質(zhì)量，即M代入數(shù)據(jù)有（M+m），符合要求。則激振力Q=（M+m）=2.17N下面根據(jù)圖5-3來分析圓振動篩的幾種工作狀態(tài)：1.低共振狀態(tài)：即若取 ，則機體的振幅。在這種情況下，可以避免篩子的起動和停車時通過共振區(qū)，從而能提高彈簧的工作耐久性，同時能件小軸承的壓力，延長軸承的壽命，并能減少篩子的能量消耗，但是在這種工作狀態(tài)下工作的篩子，彈簧的剛度要很大，因此，必然會在地基及機架上出現(xiàn)很大的動力，以致引起建筑物的震振動。所以，必須設法消振，但目前尚無妥善和簡單的消振方法。圖5-3振幅和轉(zhuǎn)子角速度的關系曲線

33、2.共振狀態(tài) 即。振幅A將變?yōu)闊o限大。但由于阻力的存在，振幅是一個有限的數(shù)值。當阻力及給料量改變時，將會引起振幅的較大變化。由于振幅不穩(wěn)定，這種狀態(tài)沒有得到應用。3.超共振狀態(tài) ，這種狀態(tài)又分為兩種情況：（1）n稍大于，即稍小于。若取，則得。因為，所以篩子起動與停車時要通過共振區(qū)。這種狀態(tài)的其它優(yōu)缺點與低振狀態(tài)相同。（2），即為遠離共振區(qū)的超共振狀態(tài)。此時，。從圖可以明顯地看出：轉(zhuǎn)速愈高，機體的振幅A就愈平穩(wěn)，即振動篩的工作就愈穩(wěn)定。這種工作狀態(tài)的優(yōu)點是：彈簧的剛度越小，傳給地基及機架的動力就愈小，因而不會引起建筑物的振動。同時，因為不需要很多的彈簧，篩子的構(gòu)造也簡單。目前設計和應用的振動篩，

34、通常采用這種工作狀態(tài)。為了減少篩子對地基的動負荷，根據(jù)振動隔離理論，只要使強迫振動頻率大于自振動頻率的五倍即可得到良好的效果，采用這種工作狀態(tài)的篩子，必須設法消除篩子在起動時，由于通過共振區(qū)而產(chǎn)生的共振現(xiàn)象。這種狀態(tài)的缺點是所需激振力較大，軸承承受較大的壓力，軸承的摩擦功率也較大，啟動和停車通過共振區(qū)，因而彈簧容易損壞。在前面我們分析了激振力和彈性力通過機體質(zhì)心時振機振動的特性。但是在某些情況下，由于條件的限制，激振器的旋轉(zhuǎn)中心只能布置在固定坐標原點（即機體質(zhì)心）的上方或下方。在這種情況下，激振力和彈簧力并不通過機體質(zhì)心，振動機將繞其重心做不同程度的搖擺運動。參考圖5-4當激振器分布在其重心上

35、時的情形：圖5-4激振器旋轉(zhuǎn)中心位于振動篩質(zhì)心上方時的各點軌跡可列出機體沿xy方向的振動和繞機體擺動的方程：（5-31）式中：機體及偏心塊對機體質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量；偏心塊回轉(zhuǎn)軸心至機體質(zhì)心在y方向和x方向的距離；搖擺振動的角加速度。上述微分方程的特解為：（5-32）式中 、y方向、x方向的激振力和激振力矩引起的振幅和幅角。將（5-32）代入（5-31）即得(5-33)因此，機體上任意一點E的運動方程為：（5-34）根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)可知，當激振器分布在篩箱重心上方時，篩箱兩端橢圓長軸成正八字形，由于給料端橢圓長軸的上端朝向排料方向，這有利于將給到篩機上的物料迅速散開。排料端橢圓長軸上端逆著排料方向，

36、能減低物料運動速度的作用，這有利于難篩物料篩透。當激振器在重心下方時，與前一種相反（圖5-5），所以這種分布方式極少使用。圖5-5激振器旋轉(zhuǎn)中心位于振動篩質(zhì)心下方時的各點軌跡6激振器主要零件的設計與計算6.1激振器偏心塊的設計及校核采用如圖6-1所示的結(jié)構(gòu)：偏心塊材料采用Q235，其抗拉強度=375MPa。偏心塊由兩部分組成，其中小偏心塊由螺栓固定在主偏心塊上，這樣可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)激振力的大小。如圖6-1.圖6-1偏心塊結(jié)構(gòu)偏心塊質(zhì)量與偏心距的推導與計算：如上圖所示的偏心塊：其中：偏心塊內(nèi)孔半徑；B：住偏心塊厚度；B：小偏心塊厚度；：偏心塊密度；小偏心塊的外圓半徑。以偏心塊內(nèi)孔圓心建立直角坐

37、標系：圖6-2.圖6-2偏心塊在直角坐標系中的位置在Y方向的質(zhì)心：（6-1）如圖6-3所示的扇形質(zhì)心：圖6-3扇形的形心其X方向質(zhì)心： (6-2)面積： (6-3)積分得出主偏心塊與小偏心塊的質(zhì)心位置與質(zhì)量分別為：(6-4)則兩偏心塊的偏心距分別為:(6-5)(6-6)其中n取4，則有：R=320mm=250mm r=100mm=60mm偏心塊相關參數(shù)如表6-1所示表6-1偏心塊相關參數(shù)名稱數(shù)值名稱數(shù)值偏心塊數(shù)量4個60r100mm60mmR320mm166mm31.2kg250mm121mm15.6kg6.2軸承選取以及校核由參考文獻27-200知滾動軸承的基本額定動載荷： （6-7）式中：

38、 C基本額定動載荷計算值，N；P當量動載荷，N；壽命因數(shù)，這里取2.11；速度因數(shù)，這里取0.344；力矩載荷因數(shù)，這里取2；沖擊載荷因數(shù)，這里取1.8；溫度因數(shù)，這里取1.0；軸承尺寸表中所列徑向基本額定動載荷，N。本激振器選用四個滾動軸承，代入數(shù)據(jù)，計算出當量動載荷=54.2KN。額定動載荷C=1200KN。額定靜載荷(6-8)式中： 基本額定靜載荷計算值，N；當量靜載荷，N；軸承尺寸表中所列徑向額定靜載荷，N；安全因數(shù)，這里取3。代入數(shù)據(jù)，計算得=163KN。選用NJ2336型圓柱滾子軸承，其額定徑向動載荷，額定徑向靜載荷，滿足要求。軸承壽命的校核軸承的壽命公式為： (6-9)式中：的單

39、位為10r為指數(shù)。對于球軸承，=3；對于滾子軸承，=10/3。計算時，用小時數(shù)表示壽命比較方便。這時可將公式(6-9)改寫。則以小時數(shù)表示的軸承壽命為：(6-10)式中：基本額定動載荷=1201KN軸承轉(zhuǎn)數(shù)當量動載荷選取額定壽命為6000h。將已知數(shù)據(jù)代入公式(6-10)得： （6-11）滿足使用要求。因此設計中選用軸承的使用壽命為550000小時。軸承的相關參數(shù)如表6-2所示表6-2NJ2336型圓柱滾子軸承相關參數(shù)名稱數(shù)值名稱數(shù)值內(nèi)徑d180mm外徑D380mm寬度B126mm基本額定動載荷1210KN基本額定靜載荷1780KN重量71.2KG極限轉(zhuǎn)速（脂）1200r/min極限轉(zhuǎn)速（油）

40、1600r/min內(nèi)徑d180mm外徑D380mm6.3電工功率的計算以及電動機的選取：由參考文獻318-6-18知：電工功率N振動阻尼消耗的電功率：(6-7)軸承摩擦消耗的電功率： (6-12)總功率： (6-13)由參考文獻4，選取型號為Y180L-4型電動機，其額定功率為22KW，n=1470rmp。式中：C(0.10.14)；傳動總效率（由參考文獻4知：滾動軸承傳動效率取0.99，四個；聯(lián)軸器傳動效率0.99，三個；V帶傳動：0.95）軸承平均直徑，；D d軸承的外徑和內(nèi)徑（NJ2336分別為380mm180mm）；滾動軸承摩擦因數(shù)，一般取0.0050.007，這里取0.006；系數(shù)。

41、對非定向振動：單軸激振系統(tǒng)、圓振動系統(tǒng)取1,；對定向振動：雙軸激振系統(tǒng)、直線振動系統(tǒng)取0.5。電動機相關參數(shù)如表6-3所示：表6-3電動機相關參數(shù)名稱參數(shù)電動機型號Y180L-4滿載轉(zhuǎn)數(shù)1470rmp額定功率22KW6.4鍵的選取與校核由參考文獻25-193，選取Bh為32mm18mm的C型平鍵，長度L為80mm。材料為45鋼，其材料性能如表6-4所示：表6-4鍵聯(lián)接的許用擠壓應力、許用擠壓壓強和許用剪應力 /MPa許用應力及壓強聯(lián)接工作方式被聯(lián)接零件材料靜載輕微沖擊沖擊靜聯(lián)接鋼1201501001206090靜聯(lián)接鋼504030間的工作面的擠壓：（6-14）鍵的剪切：（6-15）式中：T轉(zhuǎn)矩

42、，Nm；D軸的直徑，mm；k鍵與轂的接觸高度，mm，平鍵k=h/2；l鍵的工作長度，mm；b鍵的寬度，mm；經(jīng)校核，鍵的強度滿足要求。6.5帶的設計6.5.1選取皮帶的型號帶的設計功率= 1.522=33KW (6-12)式中:工況系數(shù)，查2，13-13表13-1-16取=1.5；傳遞的額定功率，=22KW根據(jù)=33KW，小輪轉(zhuǎn)數(shù)=1460rmp，查2,13-14圖13-1-2選基寬度制窄V帶SPA型號。6.5.2傳動比=1.775(6-17)6.5.3帶輪的基準直徑6.5.3.1選擇小帶輪的基準直徑：根據(jù)2,13-7表13-1-10以及2,13-8表13-1-11選取=125mm6.5.3.

43、2選擇大輪的基準直徑：=1.73125=216.25mm（6-18）查2，13-8表13-1-11取=225mm6.5.4帶速帶速常在=525m/s之間選取，可發(fā)揮帶傳動的能力=9.62m/s (6-19)6.5.5確定中心距和帶的基準長度6.5.5.1初定中心距按0.7(+)2(+)（6-20）選取,因此有244.3698，選=450mm。6.5.5.2帶的基準長度所需基準長度=2+(+)+（6-21）帶入數(shù)據(jù)得=1443mm 查文獻2,13-5表13-1-6選取基準長度=1400mm6.5.5.3實際中心距=+=450+=428.5mm (6-22)安裝時所需最小中心距:=1400=407

44、.5mm (6-23)張緊或補償伸長所需最大中心距:=428.5+14000.03=470.5mm（6-24）6.5.5.4小帶輪包角=180=180=166.67（6-25）6.5.5.5單根帶的基本額定功率根據(jù)=125mm,n=1470rmp，查文獻2,13-20表213-1-19得=4.56KW6.5.5.6帶的根數(shù)=（6-26） 取9根式中：小帶輪包角修正系數(shù)，查文獻2,13-26表13-1-21，取=0.97帶長修正系數(shù)，查2,13-26表13-1-22，取=0.916.5.5.7單根帶的預緊力=500()+(6-27)式中：帶每米長的質(zhì)量, 查文獻2,13-27表13-1-23查得

45、=0.12kg/m=500+0.12=311.7N （6-28）帶的設計參數(shù)如表6.5所示。表6-5 帶的設計參數(shù)皮帶型號SPA型帶輪軸間距428.5mm最大軸間距470.5mm最小軸間距407.5mm帶的根數(shù)9根預緊力311.7N小帶輪直徑125mm大帶輪直徑225mm6.6軸的設計與校核軸的設計形狀軸是組成機械的一個重要零件。它支承著其他轉(zhuǎn)動件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時它又通過軸承和機架聯(lián)接。所有軸上零件都圍繞軸心線作回轉(zhuǎn)運動。所以，在軸的設計中，不能只考慮軸本身，還必須和軸系零、部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。軸設計的特點是：在軸系零、部件的具體結(jié)構(gòu)未確定之前，軸上力的作用和支點間的跨距無法精確確

46、定，故彎矩大小和分布情況不能求出，因此在軸的設計中，必須把軸的強度計算和軸系零、部件結(jié)構(gòu)設計交錯進行，邊畫圖、邊計算、邊修改。設計軸時應考慮多方面因素和要求，其中主要問題是軸的選材、結(jié)構(gòu)、強度和剛度。對于高速軸還應考慮振動穩(wěn)定性問題。軸的材料種類很多，設計時主要根據(jù)對軸的強度、剛度、耐磨性等要求，以及為實現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟合理。軸的常用材料是35、45、50、優(yōu)質(zhì)碳素鋼，最常用的是45 鋼。對于受載較小或不太重要的軸，也可用等普通碳素鋼。對于受力較大，軸的尺寸和重量受的限制，以及有某些特殊要求的軸，可采用合金鋼。本次設計選用45 優(yōu)質(zhì)碳素鋼。由

47、于軸端與偏心塊配合，綜合考慮偏心塊的受力情況與軸的受力，軸的尺寸設計如圖6-4所示：圖6-4軸的尺寸軸的有限元分析（校核）圖6-5軸的三維造型（proe）在進行有限元分析時，為簡化網(wǎng)格的劃分步驟，由參考文獻5知，當軸端有鍵槽時，在進行強度設計時，將其直徑擴大3%，在這里，將軸徑縮小約3%進行校核。在圖6-6中，主要考慮軸在徑向的受力，而忽略相對很小的扭矩，利用有限元分析軟件hypermesh對軸進行了網(wǎng)格劃分，并對其施加了徑向載荷以及約束。圖6-6軸的網(wǎng)格劃分、載荷分布以及約束位置（hypermesh）在圖6-7、6-8中，有限元模擬分析的結(jié)果顯示出了軸的危險節(jié)點以及各點的位移，其中，與軸承配

48、合的點位移為零，與實際生產(chǎn)中軸的安裝符合，且與實際生產(chǎn)中軸的損壞節(jié)點相吻合，說明模擬結(jié)果的正確性。圖6-7軸的危險節(jié)點分布圖6-8軸的形變分布圖圖6-9為軸的兩對稱端面的應力分布曲線圖，最大應力僅為28MPa，遠小于軸的許用應力，經(jīng)校核，軸的設計合理。圖6-9軸受力端與支撐端的應力曲線對比7振動篩的安裝維護及潤滑7.1振動篩的安裝及調(diào)試安裝前的準備振動篩在安裝前，必須進行認真檢查。由于制造的成品庫存堆放時間較長，如軸承生銹、密封件老化或搬運過程中損壞等，遇到這些問題時需要更換新零件。如激振器，出廠前為防銹，注入了防銹油，正式投入運行前應更換成潤滑油。安裝前應該認真閱讀說明書，做好充分準備。安裝

49、安裝支撐或吊掛裝置。安裝時，要將基礎找平，然后按照支撐或吊掛裝置的部件圖和篩子的安裝圖，順序裝設各部件。彈簧裝入前，應按端面標記的實際剛度值進行選配。將篩箱連接在支撐或吊掛裝置上。裝好后，按規(guī)定傾角進行調(diào)整。對于吊掛式的篩子，應當時進行調(diào)整篩箱傾角和篩箱主軸的水平。一般先進行橫向水平度的調(diào)整，以消除篩箱的偏斜，水平校正后，再調(diào)整篩箱縱向傾角。隔振彈簧的受力應該均勻，其受力情況可以通過測量彈簧的壓縮量進行判斷。給料端兩組彈簧的壓縮量必須一樣，排料端兩組彈簧也應該如此。排料端和給料端的彈簧壓縮量可以有所差別。安裝電動機及三角膠帶。安裝時，電動機的基礎應該找平，電動機的水平需要校正，兩膠帶輪對應槽溝

50、的中心線當重合，三角帶的拉力要求合適。按要求安裝并固定篩面。檢查篩子各連接部件(如篩板子、激振器等)的固定情況，篩網(wǎng)應均勻張緊，以防止產(chǎn)生局部振動。檢查傳動部分的潤滑情況，電動機及控制箱的接線是否正確，并用手轉(zhuǎn)動傳動部分，查看運轉(zhuǎn)是否正常。檢查篩子的如料、出料溜槽及篩下漏斗在工作時有無碰撞現(xiàn)象。試運轉(zhuǎn)篩分機安裝完畢，應該進行空車試運轉(zhuǎn)，初步檢查安裝質(zhì)量，并進行必要的調(diào)整。篩子空車試運轉(zhuǎn)時間不得小于8h。在此時間內(nèi)，觀察篩子是否啟動平穩(wěn)迅速，振動和運行是否穩(wěn)定，無特殊噪音，通過振幅牌觀察其振幅是否符合要求。篩子運轉(zhuǎn)時，篩箱振動不應該產(chǎn)生橫擺。如出現(xiàn)橫擺，其原因可能是兩側(cè)彈簧高差過大、吊掛鋼絲繩的拉力不均、轉(zhuǎn)動軸不水平或三角帶過緊，應進行相應的調(diào)整。開車4h內(nèi)，軸承溫度濺增，然后保持穩(wěn)定。最高溫度不超過75，溫升不能超過40。如果開車后有異常噪音或軸承溫度急劇升高，應立即停機，檢查軸是否轉(zhuǎn)動靈活及潤滑是否良好等，待排除故障后再啟動。開車24h后停機檢查各連接部件是否松動，如果有松動，待緊固后再開車。試車8