篩機的主要部件設計和計算

1、主要零部件的設計和計算篩面的設計和選擇篩面的功用及結(jié)構(gòu)特點篩面是篩子的主要工作部件。對篩面的基本要求是：有足夠的強度，最大的有效面積（篩孔總面積與整個篩面面積之比），篩孔不易堵塞，在物料運動是與篩孔相遇的機會較多。常用的篩面有篩板、篩網(wǎng)、條縫篩板和網(wǎng)狀絲布四種，前兩種主要用在煤炭的分級處理上，后兩種用在洗煤廠的脫水、脫泥和脫介質(zhì)中，正確地選用篩面，就能提高篩分的效果和工作的可靠性，從而發(fā)揮篩子應有的能力。為了保證篩面的工作可靠性，篩面固定的方法，也有很大的影響，這對金屬絲或金屬條所以制成的篩面表現(xiàn)的尤為突出。因為如果篩網(wǎng)的固定比較松弛，篩子振動時，篩網(wǎng)就要產(chǎn)生局部的抖動，使篩絲產(chǎn)生局部的繞曲，

2、嚴重時要導致篩絲的斷裂。通常鋼絲只能承受12百萬次的反復彎曲。 篩面的分類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。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，篩孔在25毫米以上的大塊分級，應當采用篩板，這樣篩面的壽命較長，對篩分效率都影響不大。篩板的開孔率一般為40%左右。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，個別情況下也采用長方形。應用長方形篩孔時，其長邊應與物料運動方向一致，而且只能

3、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大的圓錐形，這樣，篩孔由顆粒的入口到出口逐漸擴大，有利于物料的透篩。對沖孔的篩板來說，這種擴大在沖制過程中可以自然形成。在一般情況下，沖孔比鉆孔簡便，所以在有條件是，應采用沖孔方法。為了使篩板有足夠的強度而且開孔率盡可能大，圓形篩孔幾乎總是作菱形的排列。這樣排列的篩板，其開孔率可以用下列計算7： （3-1）式中，開孔率，%；D篩孔直徑，毫米；S篩孔間的最短距離，毫米，按照經(jīng)驗，S的大小可以用公式確定。篩板一般是在篩面兩側(cè)用木楔壓緊進行固定的。木楔遇水膨脹，可以把篩面壓的很緊。這種方法簡單可靠。為了防止中間部分發(fā)生松動，可用螺栓或V

4、型螺栓壓緊。2、編織篩網(wǎng)篩網(wǎng)的優(yōu)點是開孔率達，可達總篩面就的70%。但是與篩板比較，牢固性較差，使用壽命較短，所以一般只用在細粒度的分級上。在選煤廠往往用于篩孔小于13毫米的煤炭分級。篩網(wǎng)最常用的材質(zhì)是低碳鋼，它只適用于硬度較低的物料，我國許多礦用篩網(wǎng)采用鋼，也有用鉛絲篩網(wǎng)。如果物料硬度高，可采用高碳鋼或合金鋼。采用不銹鋼和65Mn鋼絲造成的篩網(wǎng)，使用壽命能夠延長幾倍，雖然價格較高，但總的看來在經(jīng)濟上是有利的。篩網(wǎng)的篩孔絕大部分是方形，一般用編織而成。編織篩網(wǎng)的缺點是表面不可采用波紋狀的篩絲。為了減少連接處的篩絲凸起，可以把此處篩絲壓平，這樣既可以減少物料沿篩面運動的阻力，也可以延長篩網(wǎng)的壽命

5、，編織篩網(wǎng)的構(gòu)造見圖所示。紋編織篩網(wǎng) 斜紋編織篩網(wǎng)圖3.1 編織篩網(wǎng)圖3、條縫篩板條縫篩板廣泛地應用在煤炭的脫水、脫泥和脫介質(zhì)中。我國選煤廠用條縫篩板的材質(zhì)有銅和不銹鋼兩種。不銹鋼篩板比銅篩板價格高23倍，但是它的強度大、耐磨，使用壽命比銅篩板高23倍，脫水和脫介質(zhì)的效果也比較好。但是也要綜合考慮成本和經(jīng)濟效率等綜合因素的影響。4、網(wǎng)狀絲布網(wǎng)狀絲布一般用于煤泥脫水，它類似編織的粗布，開孔率可達4050%。網(wǎng)狀絲布的種類很多，常用的材質(zhì)有不銹鋼、紫銅、黃銅和尼龍等。絲布的材質(zhì)對其使用壽命影響很大，當用作煤泥或末精煤脫水時，銅絲布大約只能用兩個月，而不銹鋼和尼龍絲布的強度較大、耐磨，使用的壽命比銅

6、絲絲布高約三倍。篩網(wǎng)的設計根據(jù)所篩選的物料煤炭的特性，ZD1224型單軸直線振動篩用于煤的準備篩分，篩分機的生產(chǎn)能力和原料性質(zhì)、篩分條件及對篩分精度的要求都有關(guān)系。振動篩生產(chǎn)能力的計算雖然有不少試驗公式，但由于篩分過程的影響因素很多，生產(chǎn)上還是以類似條件下的單位面積生產(chǎn)率來計算1。根據(jù)篩子的單位面積生產(chǎn)率，可用下式計算篩子的生產(chǎn)能力7： （3-2）式中，Q振動篩的處理能力；篩面工作面積，即 (B為篩面的寬度，為篩面長度。一般篩面的長度是一定的，篩分機的處理能力主要是由篩面寬度來調(diào)節(jié))；.單位處理量。查表5得單位處理量為： 4050計算得：約為2.88篩網(wǎng)采用沖孔篩板，篩孔尺寸為，篩板厚度7毫米

7、。由（3-2）得：篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖3.2所示，篩網(wǎng)的強度校核（略）。篩箱的設計篩箱材料的選擇和結(jié)構(gòu)設計篩箱是篩子的承載部件和參振部件，由篩框及固定在它上面的篩面組成。典型的振動篩的篩框結(jié)構(gòu)。它是由側(cè)板、后擋板、下橫梁和上橫梁組合而成。側(cè)板是用鋼板制成，利用橫梁將兩塊側(cè)板聯(lián)接起來，使篩框成整體結(jié)構(gòu)。為了加強側(cè)板的剛度，在適當部位鉚接角鋼以補強。下橫梁采用無縫鋼管或槽鋼，上橫梁采用無縫鋼管。圖3.2 篩網(wǎng)圖由于篩子是在高頻振動下工作，篩框不僅承受篩分物料的重量，而且還要承受很大的振動力。因此，篩框的結(jié)果要牢固，不但要有足夠的強度，還要有足夠的整體剛度，使篩框不致因發(fā)生變形而損壞。對于大面積的振動篩，

8、這個問題尤為重要。側(cè)板和橫梁式篩框的主要受力構(gòu)件。由于篩箱是借助側(cè)板支承或吊掛在機架上，所以側(cè)板承受物料和篩箱的重量，并將激振力傳遞到篩框的各個部分。側(cè)板一般用616mm的鋼板和角鋼組合而成。橫梁承受篩板和物料的重量級它在工作中的慣性力。橫梁可以采用槽鋼、工字鋼、無縫鋼管、箱形梁和壓型梁等幾種。采用鋼管做橫梁，由于他在各個方向的慣性矩相同，所以受力狀態(tài)較好，它特別適用于做圓形運動的篩箱。但是，由于鋼管在與側(cè)板鉚接時比較困難，所以其使用受到了一定的限制。箱橫梁一般是由兩根槽鋼對接而成，它有利于承受兩個方向的 力量，所以目前一些大面積的篩箱經(jīng)常采用。壓型梁永鋼板熱壓而成，可以制成所要求的形狀，在兩

9、的轉(zhuǎn)角處要呈圓角，避免受力后產(chǎn)生的應力集中，它也用在受力較大的大面積篩箱上。應當注意，由于梁的彎矩個長度平方成正比，所以從強度觀點來看，篩箱的寬度不宜過大，目前一般篩箱的寬度，很少大于2.5米7。篩箱的剛度是指它抵抗變形的能力。在篩子工作時，篩框受振動產(chǎn)生的高頻慣性力可使局部構(gòu)件發(fā)生動力變形，這種變形往往是橫梁或側(cè)板斷裂的一個重要原因。所以，加強篩框結(jié)構(gòu)的剛度、特別是連接部件的剛度是個重要的問題。在橫梁間設置縱向小梁、橫梁上鋪設篩板、橫梁與側(cè)板相接處采用較大的彎鋼以代替角鋼等都是提高篩箱整體剛度的有效措施。篩框結(jié)構(gòu)常用的連接方式有鉚接和焊接兩種。鉚接結(jié)構(gòu)施工簡便，但是由于焊縫復雜、內(nèi)應力開裂甚

10、至造成構(gòu)件的斷裂12-13 。實踐表明，鉚接結(jié)構(gòu)的篩框，其損壞一般比焊接結(jié)構(gòu)要少一些。根據(jù)兩種連接方法的特點，對于振動強度較小的小型篩箱（長度小于4m），可以考慮焊接，大型篩箱最好采用鉚接，或者采用鉚焊聯(lián)合聯(lián)接，即重要的地方（如橫梁與側(cè)板的連接）用鉚接，次要的地方采用焊接。對于ZD1224型單軸直線振動篩，其屬于小型振動篩，振動的強度較小，所以采用焊接處理，其篩網(wǎng)的型號尺寸為：，篩面的面積為2.88，均分為4小塊（），用角鋼焊接成框架并將篩網(wǎng)焊接在其上不，其部件結(jié)構(gòu)圖如附圖所示，其中側(cè)板為Q235鋼板，厚度為7mm。篩箱的底側(cè)用六根直徑48mm內(nèi)徑41mm的空心圓鋼管焊接而成，滿足了強度要求，

11、而且能節(jié)省用材。篩箱重心計算及振動器位置的選擇1、鑒于振動篩篩箱的對稱性，重心可以垂直于篩面的縱平面進行計算，篩寬方面的重心即在篩箱寬度的中間；2、平面坐標系原點的選擇盡量與設計基準一致，一般選在篩箱側(cè)板的左下角。重心的計算7 ： （3-3）式中，第個構(gòu)件的重量，； 個構(gòu)件重量的總和，；、 第個構(gòu)件的重心坐標，。實際重心可根據(jù)物料分布特性作適當?shù)恼{(diào)整。但是由于物料的性質(zhì)和篩箱的制造等方面存在的問題，特別是由于篩上物料性質(zhì)不穩(wěn)定使得重心難以按照上面的公式進行計算，所以要進行簡化處理，根據(jù)以往經(jīng)驗：篩箱的重心位于篩子的幾何重心往進料口方向平移約200300mm。具體位置如零件圖所示。篩網(wǎng)的固定：篩

12、網(wǎng)用螺栓固定在所加肋板上，在其下墊一層橡膠。防止振動便于固定。在篩箱的兩側(cè)的適當部位分別加角鋼以提高篩箱的強度和剛度。振動器的設計振動器，又叫“激振器”，是單軸振動篩的主要轉(zhuǎn)到部件，篩子的激振力由它產(chǎn)生，單軸振動篩一般選用簡式振動器，其構(gòu)造簡圖如圖3.3所示。在振動器中裝有偏心軸或是采用直軸加偏心塊。根據(jù)經(jīng)驗公式，振動器的位置通常在距篩箱進料口約200-300mm處。1-偏心塊 2-套筒 3-軸承蓋 4-油杯 5-軸承座 6-軸承 7-軸 8-密封圈圖3.3 振動器簡圖與箱式振動篩比較，簡式振動器具有以下優(yōu)點：（1）高度小、質(zhì)量輕。由于簡式振動器安裝在篩箱上，不必采用結(jié)構(gòu)笨重的工字橫梁，所以整

13、個篩箱的高度較小，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）激振力相當于沿整個篩寬的均布載荷，安裝精度較易保證，其誤差對篩箱各點振幅影響較小。（3）偏心塊的加工制造較方便。（4）方便布置傳動的電動機。在振動器的設計中主要是對軸、偏心塊進行設計，對軸承進行選型和校核，其他的一些部件像套筒、加固法蘭、加油杯等標準件按要求選用。在此不作詳細的計算。偏心塊的設計偏心塊的作用，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側(cè)壁上，簡化篩箱的結(jié)構(gòu)，并改善其受力狀況。是振動器上較為重要的部分。參振質(zhì)量5： ，kg； （3-4）式中，篩箱質(zhì)量，kg；振動器質(zhì)量，

14、kg；支撐裝置上彈簧座總質(zhì)量，kg；聯(lián)軸器及其罩的質(zhì)量，kg；物料質(zhì)量，kg；物料結(jié)合系數(shù)，取0.2；篩面的長度，m；各層篩面上料層平均厚度的總和，m；其它參振質(zhì)量，kg。；。單軸振動篩的振幅為5： （3-5）如果忽略彈簧的影響，則公式可以簡化成：（3-6），即（3-7），利用這個公式可以計算單軸振動篩的不平衡重量及其回轉(zhuǎn)半徑。由前面的計算知，振動篩的振幅為07mm，參振質(zhì)量。取振幅為，取可以計算得；在此情況下可以對偏心塊進行設計，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖3.4所示。根據(jù)實際生產(chǎn)中對振幅的要求，可在偏心塊上增加或減少配重塊的數(shù)量，從而達到改變振幅的目的。偏心塊重約為=9kg回轉(zhuǎn)半徑為120mm(通過增加

15、配重塊能使偏心塊的重心下移)。圖3.4 偏心塊簡圖若要增加振幅，可在偏心塊上增加配重塊，每塊重為=0.92kg。圖3.5 偏心塊簡圖 軸的設計軸的結(jié)構(gòu)決定于受載情況，軸上零件的布置和固定方式，軸承的類型和尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝及安裝、運輸?shù)葪l件。軸的結(jié)構(gòu)應是盡量減少應力集中，受力合理，有良好工藝性，并使軸上零件定位可靠，裝拆方便。對于要求剛度打的軸，還應在結(jié)構(gòu)上考慮減少軸的變形。由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素很多，故軸不可能有標準的結(jié)構(gòu)形式，必須根據(jù)情況具體分析比較，確定方案9。軸上零件的固定，零件與軸的固定或聯(lián)接方式，隨零件的作用而異。一般情況下，為了保證零件在軸上具有固定的工作位置，需從軸向

16、和周向加以固定。采用合理結(jié)構(gòu)措施提高軸的疲勞強度，軸的破壞多少屬于疲勞破壞。在軸的截面變化處（如軸肩、鍵槽、環(huán)槽等），會產(chǎn)生應力集中，軸的疲勞破壞往往在此產(chǎn)生。因此在軸的結(jié)構(gòu)設計中，應力要降低集中。提高軸的表面質(zhì)量也是提高軸的疲勞強度的有力措施，因為軸的表面工作應力最大。在結(jié)構(gòu)上為了保證軸的疲勞強度，軸肩出的過渡圓角半徑不應過小。提高軸的表面質(zhì)量包括降低軸的表面粗糙度，對軸表面進行處理，如熱處理，機械處理和化學處理等，都能達到提高軸的疲勞強度的目的。由電機選型得知：電機為Y132M1-6，額定功率為4KW，電機輸出軸的直徑為38mm,饒性聯(lián)軸器的效率為0.98（機械設計手冊查得），在經(jīng)過軸的聯(lián)

17、接后其轉(zhuǎn)速約為960r/min。電機軸的直徑為。1、初步估計軸的最小直徑9按扭矩初步估算軸頸a、估算軸徑 選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，由表26.1-1查得材料的機械性能數(shù)據(jù)為9：根據(jù)表26.3-1公式初步計算軸徑，由于材料為45鋼，由表26.3-2選取，則得 （3-8）考慮到軸做高速運動，且載荷激振力受力較大，故依據(jù)經(jīng)驗公式,取軸的大端直徑為50mm。b、選擇聯(lián)軸器 考慮動載荷及過載，取聯(lián)軸器工作情況系數(shù)K=1.5（根據(jù)聯(lián)軸器選?。?，則聯(lián)軸器技術(shù)轉(zhuǎn)矩9：根據(jù)工作要求選擇開式輪胎聯(lián)軸器，由軸徑d=50mm和選取聯(lián)軸器的型號為：UL8，其允許最大轉(zhuǎn)矩。2、軸的結(jié)構(gòu)設計要確定軸的具體結(jié)構(gòu)，必

18、須充分考慮所有安裝在軸上零件的結(jié)構(gòu)尺寸。根據(jù)軸承的受力情況，選取調(diào)心滾子軸承，該系列軸承的滾道呈球面形，能適應兩滾道軸心線間的角偏差及角運動的軸承。初選軸承為53613，其寬度。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，為了便于軸承的裝配，取軸承處的直徑為，查軸承的技術(shù)參數(shù)得在此處的軸長為：，裝套筒的軸徑為，此處的長度為。依次類推，當軸上所有零件尺寸確定后，軸的結(jié)構(gòu)也就基本確定了。圖3.6為軸的結(jié)構(gòu)簡圖。圖3.6 軸簡圖軸承的選用和設計軸承的選擇，選擇軸承時，首先是選擇軸承的類型。根據(jù)工況要求選用調(diào)心滾子軸承，該類軸承在球面滾道外圈與雙滾道內(nèi)圈之間裝有球面滾子，按內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，分為R、RH、RHA和SR四種型式。由于外

19、圈滾道的圓弧中心與軸承中心一致，具有調(diào)心性能，因此可自動調(diào)整因軸或外殼的撓曲或不同心引起的軸心不正?？沙惺軓较蜇摵膳c雙向軸向負荷。特別是徑向負荷能力大，適用于承受重負荷與沖擊負荷。圓錐孔軸承通過使用緊固件或退卸套可使于軸上的裝拆調(diào)心滾子軸承可承受較大的徑向載荷，同時也能承受一定的軸向載荷。該類軸承外圈滾道是球面形，故具有調(diào)心性能，當軸受力彎曲或傾斜而使內(nèi)圈中心線與外圈中心線相對傾斜不超過1°2.5°時，軸承仍能工作9 19。在受力情況下，滾子軸承要優(yōu)于球軸承，所以選用調(diào)心滾子軸承。根據(jù)振動器選擇軸承為大游隙調(diào)心滾子軸承，在此只對軸承進行計算和選擇，對軸承座等在此不作詳盡的設

20、計計算。軸承選擇為調(diào)心滾子軸承2231319 。其相關(guān)參數(shù)為：（1）基本尺寸：；（2）安裝尺寸：；（3）計算系數(shù)：；（4）額定動負載荷：（5）額定靜載荷：（6）極限轉(zhuǎn)速：油潤滑3200r/min 脂潤滑2400r/min。彈簧的選用彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。彈簧在各類機械中應用十分廣泛，主要用于：1）控制機構(gòu)的運動，如制動器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機氣缸的閥門彈簧等；2）減振和緩沖，如汽車、火車車廂下的減振彈簧，以及各種緩沖器用的彈簧等；3）儲存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧；4）測量力的大小，如測力器和彈簧秤中的彈簧等。按照所承受的載荷不同，彈簧可以分為拉

21、伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧等四種 9 17。螺旋彈簧是用彈簧絲卷制成的，由于制造簡便，所以應用最廣。在一般機械中，最為常用的是圓柱螺旋彈簧。所以在此選用圓柱螺旋壓縮彈簧。根據(jù)篩箱的設計，可以近似的計算出篩箱的重量約為387.28參振質(zhì)量5：，kg； （3-9）式中，篩箱質(zhì)量，kg；振動器質(zhì)量，kg；支撐裝置上彈簧座總質(zhì)量，kg；聯(lián)軸器及其罩的質(zhì)量，kg；物料質(zhì)量，kg；物料結(jié)合系數(shù)，取0.2；篩面的長度，m；各層篩面上料層平均厚度的總和，m；其它參振質(zhì)量，kg。經(jīng)計算得：；。1-調(diào)整螺栓 2-法蘭 3-彈簧座 4=螺旋彈簧5-橡膠座 6-橡膠體 7-篩箱側(cè)板 8-套筒圖3.7 支撐彈

22、簧簡圖振動篩上選用的彈簧如圖所示，在實際設計時應考慮問題：支撐彈簧可以用橡膠彈簧或螺旋彈簧。亦可用復合彈簧，一般在支撐裝置中還設計有摩擦阻尼器，但是鑒于橡膠彈簧和復合彈簧的橡膠內(nèi)阻較大，對過共振區(qū)時的振幅有一定的限制作用，所以可以不設計阻尼器和其他的限制裝置。只需對圓柱螺旋壓縮彈簧進行計算考慮。彈簧要求在一般的載荷條件下工作，并要求中徑約為95mm，外徑約為110mm，彈簧的伸縮量約為07mm，且所加載荷為篩箱質(zhì)量、振動器質(zhì)量、物料質(zhì)量。 其中，、。由式（3-2）知知，計算得單位時間處理量為。為盡量簡化且精確計算，取根據(jù)設計的偏心塊，可以算出激振力的大小， （3-10）式中，激振力，； 偏心塊

23、重量，； 偏心塊回轉(zhuǎn)半徑，。代入數(shù)據(jù)得：，且，；且。取。圖3.8 支撐彈簧受力壓縮簡圖由上可以計算得：，。1、彈簧的許用應力彈簧的許用應力應根據(jù)工作條件料來確定。因彈簧在一般的載荷條件下工作，可以按第類彈簧來考慮。現(xiàn)選用硅錳彈簧鋼（）級。根據(jù)，估取彈簧鋼絲直徑為16mm。由表16-314暫選許用彎曲應力，則根據(jù)表16-214可知：許用切應力。2、彈簧絲直徑根據(jù)強度條件計算來確定彈簧絲的直徑?，F(xiàn)取旋繞比C=6，則由文獻14中式（16-4）得：根據(jù)式（16-10）得： 改取，查得14不變，故不變。取，計算得。于是，。上值與原來的估計值相近，取彈簧鋼絲標準直徑為，此時D=95mm，為標準值，則。所得尺寸與題中的限制條件相符，合適。3、彈簧的圈數(shù)n根據(jù)剛度條件，來計算彈簧的圈數(shù)n。 由式文獻14中（16-9）得彈簧鋼度：由文獻14中表16-2 ，取，則彈簧的圈數(shù)為：取圈。此時彈簧的剛度為4、校核（1）彈簧初拉力初應力按文獻14中式（16-8），得：按照文獻14中圖16-9，當C=5.935時，初應力的推薦值為65185Mpa，故此初應力值合適。（2）極限工作應力取，則：（3）極限工作載荷5、結(jié)