自定中心振動篩設(shè)計,自定中心振動篩設(shè)計,自定中心振動篩,設(shè)計 南昌航空大學科技學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 I、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目： 自定中心振動篩設(shè)計 II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求： 某清篩機的清篩進程為200m/h，設(shè)計此清篩機的自定中心振動篩。假設(shè)石碴中45mm （中等粒度）以上的石碴占總量的50%，20mm以下的（污土）占總量的25%，每米道床 的石碴體積為1.5m3，石碴的緊方容重為2.0t/m3。 III、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間： 1. 收集資料、外文資料翻譯、開題報告 第1周—第2周 2. 總體方案設(shè)計 第3周—第4周 3. 參數(shù)確定及設(shè)計計算 第5周—第7周 4. 振動篩裝配圖設(shè)計及零部件圖設(shè)計 第8周—第15周 5. 畢業(yè)設(shè)計論文 第16周—第17周 Ⅳ 、主 要參考資料： [1] 璞良貴，紀名剛主編.機械設(shè)計.第七版.北京：高等教育出版社，2001 [2] 孫桓，陳作模主編.機械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2002 [3] 成大先主編.機械設(shè)計手冊（機械振動）.北京：化學工業(yè)出版社，2004 [4] 聞邦椿，劉樹英編著. 機械振動學.北京：冶金工業(yè)出版社，2000 [5] Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7 航空與機械工程 系 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)類 0881054 班 學生： 葉靖 填寫日期： 2012 年 2 月 21 日 指導(dǎo)教師： 助理指導(dǎo)教師(并指出所負責的部分)： 機械設(shè)計制造及其自動化 系主任（簽名）： 賀紅林 學士學位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 日期： 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學科技學院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。 作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目 自定中心振動篩設(shè)計 系 別 航空與機械工程系 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 班級學號 088105426 學生姓名 葉 靖 指導(dǎo)教師 吳 暉 二O一二 年 五 月 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題目 自定中心振動篩設(shè)計 專 業(yè) 名 稱 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學 號 0881054 學 生 姓 名 葉靖 指 導(dǎo) 教 師 吳暉 填 表 日 期 2012 年 3 月 6 日 一、選題的依據(jù)及意義： 隨著社會的發(fā)展，振動篩在許多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，它是利用振動原理完成物料篩分的機械設(shè)備?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于采礦、冶金、水利、電力、輕工業(yè)、建筑、煤炭、石油化工、交通運輸和鐵道等工業(yè)部門中，用于完成各種不同的工作，成為重要的篩分設(shè)備。另外，振動篩是振動設(shè)備中行業(yè)需求量較大、發(fā)展最快的設(shè)備，它利用孔狀或縫隙狀的篩網(wǎng)把大小不一的顆粒狀混合物料篩分出來，生產(chǎn)過程中不僅可以將物料篩分成成品；而且還可以為下道工序做分級準備；甚至可以為破碎生產(chǎn)提供需要的物料顆粒。還可以用于脫泥、脫水等工作，以提高物料的精度，篩分出需要的物料。振動篩設(shè)備質(zhì)量的優(yōu)劣和操作水平的高低，直接關(guān)系到生產(chǎn)效率的高低、物料精度的高低和節(jié)約能源的程度。因此，直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)成不和經(jīng)濟效益。振動篩以簡單的結(jié)構(gòu)、強大的處理能力等有點在各種篩分設(shè)備中占有無法取代的地位。 特別是近幾年，世界各國越來越重視振動篩篩分技術(shù)的研究，而且在普通振動篩的基礎(chǔ)上提出許多改進措施，比如優(yōu)化振動篩的動力學參數(shù)，設(shè)備朝著大型化發(fā)展，改變零部件材料等。并且現(xiàn)在企業(yè)都要求生產(chǎn)活動的自動化，智能化，因此就要求了振動篩與其他的設(shè)備相互配套，如螺旋輸送機、振動給料機等設(shè)備一起完成整個生產(chǎn)過程，達到節(jié)約生產(chǎn)成本，節(jié)約人力的目的。隨著振動篩在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，對國民經(jīng)濟的作用也越來越重要。所以，發(fā)展量大面廣的優(yōu)良機型；探索新的篩分理論，發(fā)展新型篩分機；發(fā)展大型、重型、特重型篩分設(shè)備，限制生產(chǎn)并逐步淘汰生產(chǎn)效率低，設(shè)計陳舊的老產(chǎn)品，有著重要的意義。 二、國內(nèi)外研究概括及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）： 1種類和特點 1.1慣性振動篩 慣性振動篩是借高速回轉(zhuǎn)著的不平衡重產(chǎn)生離心力使篩箱振動，從而篩面上物料層松散使細粒級通過篩孔排出。美國和日本等國一般根據(jù)質(zhì)點的運動軌跡將其分為圓運動振動篩和直線振動篩。近年來由于慣性振動篩性能較好、結(jié)構(gòu)和維護工作都較簡單，在選煤、選礦廠得到推廣應(yīng)用，受到各國重視，尤其是直線振動篩發(fā)展很快。 1.1.1圓運動振動篩 圓運動振動篩是利用不平衡重激振器使篩箱振動的篩子，其運動軌跡一般為圓形。它普遍應(yīng)用于煤炭、礦山廠的預(yù)先篩分、準備篩分以及脫水作業(yè)中。 國外又將圓運動振動篩分為單軸慣性振動篩和自定中心振動篩兩種。單軸慣性振動篩特點是激振器的軸和皮帶輪參與振動；優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、容易制造；缺點是由于皮帶輪與篩箱一起振動，無論電動機在任何角安裝都不能避免皮帶傳動中心距的反復(fù)變化，從而引起三角皮帶的反復(fù)伸縮，大大影響其使用壽命。自定中心振動篩優(yōu)點是運轉(zhuǎn)時三角皮帶輪不與篩箱一起振動，故傳動皮帶壽命較長，工作較穩(wěn)定。自定中心振動篩又可分為軸承偏心式和皮帶輪偏心式兩種。前者又名萬能懸掛篩，因其篩箱振動時，主軸中心線和皮帶輪的空間位置保持不變，目前已很少使用；后者工作時，皮帶輪回轉(zhuǎn)中心線固定不動，所以傳動三角皮帶就不會時緊時松，具有頻率較穩(wěn)定、皮帶壽命較長等特點。 1.1.2 直線振動篩 直線振動篩是靠兩根帶不平衡重的軸作同步異向旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生振動的篩子。其篩面呈水平或傾斜安裝，運動軌跡一般為直線，故稱之為直線振動篩或水平振動篩。它具有下列特點：動力平衡與物料在篩面上的運動情況較好；物料在篩面上的移動不是依靠篩子的傾角而是依靠激振力，故篩面一般水平安裝，所以廠房高度較低；全封閉、不堵孔和堅固耐用，篩面有兩層、三層和四層之分；由于篩箱運動中有較大的加速度，所以特別適合于煤炭的脫水、脫泥、脫介以及物料的分級。國外直線振動篩采用箱式激振器者較多，如美國 Low-Head型、西德USL 型、日本古河A 型、日本永田雙偏心軸式、法國皮克雙偏心軸式、蘇聯(lián)ΓИＣЛ型等。采用筒式激振器的有美國SS型和SG型、日本川崎D 型及橫山橢圓振動篩等。 1.2 共振篩 共振篩從50年代應(yīng)用于煤炭和礦石中，其振動系統(tǒng)是在接近共振區(qū)的條件下 工作的，即篩子的工作頻率接近它的自振頻率。它既可用作煤和礦的預(yù)先篩分和最終篩分，也可以脫水、脫泥和脫介。共振篩利用了共振原理，具有下列特點：在共振頻率附近，使用較小的激振力來驅(qū)動較大面積的篩箱；可以節(jié)省傳動系統(tǒng)的功率消耗，并減少軸承等機件的受力；利用了非線性振動系統(tǒng)，篩子的瞬時加速度大，對分級、脫水等作業(yè)有益。但由于其在安裝上要求高，技術(shù)上比較復(fù)雜，共振篩的發(fā)展較緩慢，如西德除部分生產(chǎn)廠使用外已不再推廣應(yīng)用了。典型共振篩有波蘭ZDR型振動篩：它是波蘭近十年來發(fā)展的新型共振篩，與CDR型共振篩相比，結(jié)構(gòu)上變化不大，僅處理量有所提高，但其振動大，要求有高質(zhì)量的橡膠彈簧元件，仍處在試驗研究階段。 1.3其它類型的振動篩 其他類型的振動篩有等厚篩、概率篩分機、GPS 型高頻振動細篩、電磁振動旋流篩等 2機械結(jié)構(gòu) 振動篩一般由振動器、篩箱、支承或懸掛裝置、傳動裝置等部分組成。 2.1振動器 　　單軸振動篩和雙軸振動篩的振動器，按偏心重配置方式區(qū)分一般有兩種型式。偏心重的配置方式以塊偏心型式較好。 2.2篩箱 　　篩箱由篩框、篩面及其壓緊裝置組成。篩框是由側(cè)板和橫梁構(gòu)成。篩框必須要有足夠的剛性。 2.3支承裝置 　　振動篩的支承裝置有吊式和座式兩種。座式安裝較為簡單，且安裝高度低，一般應(yīng)優(yōu)先選用。振動篩的支承裝置主要由彈性元件組成，常用的有螺旋彈簧、板彈簧和橡膠彈簧。 2.4傳動裝置 振動篩通常采用三角帶傳動裝置，振動篩的結(jié)構(gòu)簡單，可以任意選擇振動器的轉(zhuǎn)數(shù)，但運轉(zhuǎn)時皮帶容易打滑，可能導(dǎo)致篩孔堵塞。振動篩也有采用聯(lián)軸器直接驅(qū)動的。聯(lián)軸器可以保持振動器的穩(wěn)定轉(zhuǎn)數(shù)，而且使用壽命很長，但振動器的轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)整困難。 3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 3.1研究現(xiàn)狀 3.1.1 國外研究現(xiàn)狀 國外從16世紀開始篩分機械的研究與生產(chǎn)，在 18世紀歐洲工業(yè)革命時期，篩分機械得到迅速發(fā)展，到本世紀，篩分機械發(fā)展到一個較高水平。 德國申克公司可提供260 多種篩分設(shè)備，STK 公司生產(chǎn)的篩分設(shè)備系列品種較全，技術(shù)水平較高，KHD公司生產(chǎn)200多種篩分設(shè)備，通用化程度較高，KUP公司和海因勒曼公司都研制了雙傾角的篩分設(shè)備。美國 RNO公司新研制DF11型雙頻率篩，采用了不同速度的激振器。DRK公司研制成三路分配器給料，一臺高速電機驅(qū)動。日本東海株式會社和RXR公司等合作研制了垂直料流篩，把旋轉(zhuǎn)運動和旋回運動結(jié)合起來，對細料一次分級特別有效。英國為解決從濕原煤中篩出細粒末煤，研制成功旋流概率篩。前蘇聯(lián)研制了一種多用途兼有共振篩和直線振動篩優(yōu)點的自同步直線振動篩。 3.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 由于工業(yè)發(fā)展緩慢，基礎(chǔ)比較薄弱，理論研究和技術(shù)水平落后，我國篩分機械的發(fā)展是本世紀近50年的事情，大體上可分為三個階段。 (1) 仿制階段：這期間，仿制了前蘇聯(lián)的ГУП系列圓振動篩、BKT-11、BKT-OMZ 型搖動篩；波蘭的WK-15圓振動篩、CJM-21型搖動篩和WP1、WP2型吊式直線振動篩。這些篩分機仿制成功，為我國篩分機械的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，并培養(yǎng)了一批技術(shù)人員。 (2) 自行研制階段：從1966年到1980年研制了一批性能優(yōu)良的新型篩分設(shè)備，1500毫米×3000毫米重型振動篩及系列，15m2、30m2共振篩及系列，煤用單軸、雙軸振動篩系列，YK和ZKB自同步直線振動篩系列，等厚、概率篩系列，冷熱礦篩系列。這些設(shè)備雖然存在著故障較多、壽命較短的問題，但是它們的研制成功基本上滿足了國內(nèi)需要，標志著我國篩分機走上了獨立發(fā)展的道路。 (3) 提高階段：進入改革開放的80年代，我國篩分機也進入了一個新的發(fā)展階段。成功研制了振動概率篩系列、旋轉(zhuǎn)概率篩系列，完成了箱式激振器等厚篩系列、自同步重型等厚篩系列、重型冷熱礦篩系列、弛張篩、螺旋三段篩的研制，粉料直線振動篩、琴弦振動篩、旋流振動篩、立式圓筒篩的研制也取得成功。 3.2發(fā)展趨勢 振動篩分機在工程中廣泛應(yīng)用，對國民經(jīng)濟起著重要作用。從目前國外的研究方向來看，一方面致力于當前篩分機的運動分析和結(jié)構(gòu)調(diào)整；另一方面瞄準新穎的設(shè)計目標、探求合理的結(jié)構(gòu)形式，以便進一步推動振動篩分機的應(yīng)用。 3.2.1 國外技術(shù)發(fā)展趨勢 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 55m2，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 0.1～0.3毫米；旋流篩使用逐漸增多；共振篩發(fā)展停滯。 3.2.2 國內(nèi)技術(shù)發(fā)展趨勢 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、水分高和黏度大的難篩物料的分級技術(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(yīng)大力發(fā)展塊偏心圓振動篩和直線振動篩。 三、研究內(nèi)容： 某清篩機的清篩進程為200m/h，假設(shè)石碴中45mm（中等粒度）以上的石碴占總量的50%，20mm以下的（污土）占總量的25%，每米道床的石碴體積為1.5m3，石碴的緊方容重為2.0t/m3。設(shè)計此清篩機的自定中心振動篩。 本次設(shè)計的主要部件是單軸性振動的激振器。激振器的軸參與振動，結(jié)構(gòu)簡單、容易制造。設(shè)計為自定中心，皮帶輪偏心，在工作過程中不參與振動，大大的延長皮帶的使用壽命，工作也較穩(wěn)定。設(shè)計內(nèi)容還包括篩箱的設(shè)計，軸以及軸承的選擇和強度的校核。振動篩及零部件材料的選用和加工方法等。 研究的方法主要以理論計算為主，部分部件采用篩分設(shè)備的實踐經(jīng)驗，用比較法進行設(shè)計和簡單的計算。 四、目標、主要特色及工作進度 1. 收集資料、外文資料翻譯、開題報告 第1周—第2周 2. 總體方案設(shè)計 第3周—第4周 3. 參數(shù)確定及設(shè)計計算 第5周—第7周 4. 振動篩裝配圖設(shè)計及零部件圖設(shè)計 第8周—第15周 5. 畢業(yè)設(shè)計論文 第16周—第17周 主要特色： 具有結(jié)構(gòu)可靠、激振力強、篩分效率高、振動噪音小、堅固耐用、維修方便、使用安全等特點。 五、參考文獻 [1] 璞良貴，紀名剛主編.機械設(shè)計.第七版.北京：高等教育出版社，2001 [2] 孫桓，陳作模主編.機械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2002 [3] 成大先主編.機械設(shè)計手冊（機械振動）.北京：化學工業(yè)出版社，2004 [4] 聞邦椿，劉樹英編著. 機械振動學.北京：冶金工業(yè)出版社，2000 [5] Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7 自定中心振動篩設(shè)計 學生姓名： 葉靖 班級：0881054 指導(dǎo)老師： 吳暉 摘要：目前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)。自定中心振動篩可以很好的解決此類問題，因此本次設(shè)計的振動篩為自定中心振動篩，該系列振動篩主要用于煤炭行業(yè)中物料分級、脫水、脫泥、脫介等作業(yè)。其工作可靠，篩分效率高，但設(shè)備自身較重。設(shè)計分析論述了設(shè)計方案，包括振動篩的分類與特點和設(shè)計方案的確定；對物料的運動分析，對振動篩的動力學分析及動力學參數(shù)的計算，合理設(shè)計振動篩的結(jié)構(gòu)尺寸；進行了激振器的偏心塊等設(shè)計與計算，包括原始的設(shè)計參數(shù)，電動機的設(shè)計與校核；進行了主要零部件的設(shè)計與計算，皮帶的設(shè)計計算與校核，彈簧的設(shè)計計算，軸的強度計算，軸承的選擇與計算，然后進行了設(shè)備維修、安裝、潤滑及密封的設(shè)計，最后進行了振動篩的環(huán)保以及經(jīng)濟分析。 關(guān)鍵詞：振動篩；激振器；自定中心 指導(dǎo)老師簽名： Custom Design Center Shaker Student name: Ye Jing Class: 0881054 Supervisor: Wu Hui Abstract: At present, China's coal preparation plant all the equipment used in the shaker is more problems, maintenance of one of the larger equipment. These issues in sieve outstanding performance me off beam, crack help, lubrication oil dilute the box-type vibrator oil spills, fighting tooth gear, bearing temperature rise too high, major issues such as noise, accompanied by dancing with broken belts, such as fault zone. Such issues directly affecting the life of the shaker, which has seriously affected the production. custom design center shaker can solve such problems, so this shaker designed for custom design center, the series of major shaker in the materials used in the coal industry classification, dehydration, desliming, such as referrals from Operations. Its reliable, efficient screening, but their heavy equipment. Design analysis on the design options, including the classification and shaker features and design programmes to be confirmed; materials on the movement of the shaker and the dynamics of the parameters, to design the structure of vibrating screen size; conduct The eccentric block of the exciter, such as design and calculation, including the original design parameters, motor design and verification; were the main components of the design and calculation, belts and check the design and calculation, the design of spring, the axis of Strength, the choice of bearings and calculation and then proceed to the maintenance of equipment, installation, lubrication and seal the design, a shaker final environmental and economic analysis. Key words: shaker; Vibrator; Self-centering Signature of Supervisor: 南昌航空大學科技學院學士學位論文 目 錄 引言 1 1.緒論 2 1.1振動篩的應(yīng)用 2 1.2振動篩的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.1國外研究現(xiàn)狀 2 1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 3 2.振動篩設(shè)計的基本原理 4 2.1篩箱系統(tǒng)的自振頻率 4 2.2篩箱的激振振幅 6 2.3自定中心振動篩的設(shè)計條件 9 3.自定中心振動篩的參數(shù)選擇 11 4.自定中心振動篩設(shè)計計算 14 4.1篩子尺寸的確定 14 4.2中心軸軸承的選擇及軸徑確定 15 4.3激振重量的配置 18 4.4支承彈簧計算 20 4.5激振電機選擇 24 4.6皮帶傳動計算 26 4.7中心軸強度、剛度以及軸承壽命驗算 28 4.8共振問題 30 5.結(jié)論 32 參考文獻 33 致謝 34  引言 隨著社會的發(fā)展，振動篩在許多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，它是利用振動原理完成物料篩分的機械設(shè)備?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于采礦、冶金、水利、電力、輕工業(yè)、建筑、煤炭、石油化工、交通運輸和鐵道等工業(yè)部門中，用于完成各種不同的工作，成為重要的篩分設(shè)備。另外，振動篩是振動設(shè)備中行業(yè)需求量較大、發(fā)展最快的設(shè)備，它利用孔狀或縫隙狀的篩網(wǎng)把大小不一的顆粒狀混合物料篩分出來，生產(chǎn)過程中不僅可以將物料篩分成成品；而且還可以為下道工序做分級準備；甚至可以為破碎生產(chǎn)提供需要的物料顆粒。還可以用于脫泥、脫水等工作，以提高物料的精度，篩分出需要的物料。振動篩設(shè)備質(zhì)量的優(yōu)劣和操作水平的高低，直接關(guān)系到生產(chǎn)效率的高低、物料精度的高低和節(jié)約能源的程度。因此，直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)成不和經(jīng)濟效益。振動篩以簡單的結(jié)構(gòu)、強大的處理能力等有點在各種篩分設(shè)備中占有無法取代的地位。 特別是近幾年，世界各國越來越重視振動篩篩分技術(shù)的研究，而且在普通振動篩的基礎(chǔ)上提出許多改進措施，比如優(yōu)化振動篩的動力學參數(shù)，設(shè)備朝著大型化發(fā)展，改變零部件材料等。并且現(xiàn)在企業(yè)都要求生產(chǎn)活動的自動化，智能化，因此就要求了振動篩與其他的設(shè)備相互配套，如螺旋輸送機、振動給料機等設(shè)備一起完成整個生產(chǎn)過程，達到節(jié)約生產(chǎn)成本，節(jié)約人力的目的。隨著振動篩在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，對國民經(jīng)濟的作用也越來越重要。所以，發(fā)展量大面廣的優(yōu)良機型；探索新的篩分理論，發(fā)展新型篩分機；發(fā)展大型、重型、特重型篩分設(shè)備，限制生產(chǎn)并逐步淘汰生產(chǎn)效率低，設(shè)計陳舊的老產(chǎn)品，有著重要的意義。 1.緒論 1.1振動篩的應(yīng)用 在鐵路線路大修工作中，由于無縫線路的鋪設(shè)，行車速度和列車密度的增高，傳統(tǒng)的“大揭蓋”的施工已不適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展需要，為此需對枕底清篩機進行不斷研究、設(shè)計、制造和實驗等工作。鐵路道床清篩機用的振動篩，過去都采用固定中心振動篩，如下圖（a）所示。運用結(jié)果表明，固定中心振動篩的最大缺點是，篩箱側(cè)壁由于受到固定軸所給予的周期性反力作用，軸孔附近易于產(chǎn)生疲勞裂縫。為了避免上述缺點，經(jīng)過調(diào)查研究，先后改用了自定中心振動篩，如下圖（b），從而使該問題得到有效解決。另外振動篩還廣泛應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)中，其中主要應(yīng)用于煤炭、冶金、建材、化工等部門。 圖（a） 圖（b） 1— 篩箱側(cè)壁； 2—固定軸； 1—篩箱側(cè)壁； 2—浮動軸； 3—激振輪； 4—激振塊； 3—激振輪； 4—激振塊； 5—支承彈簧； 6—篩面。 5—支承彈簧； 6—篩面。 固定軸振動篩與浮動軸振動篩比較 1.2振動篩的發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1國外研究現(xiàn)狀 國外從16世紀開始篩分機械的研究與生產(chǎn)，在 18世紀歐洲工業(yè)革命時期，篩分機械得到迅速發(fā)展，到本世紀，篩分機械發(fā)展到一個較高水平。 德國申克公司可提供260 多種篩分設(shè)備，STK 公司生產(chǎn)的篩分設(shè)備系列品種較全，技術(shù)水平較高，KHD公司生產(chǎn)200多種篩分設(shè)備，通用化程度較高，KUP公司和海因勒曼公司都研制了雙傾角的篩分設(shè)備。美國 RNO公司新研制DF11型雙頻率篩，采用了不同速度的激振器。DRK公司研制成三路分配器給料，一臺高速電機驅(qū)動。日本東海株式會社和RXR公司等合作研制了垂直料流篩，把旋轉(zhuǎn)運動和旋回運動結(jié)合起來，對細料一次分級特別有效。英國為解決從濕原煤中篩出細粒末煤，研制成功旋流概率篩。前蘇聯(lián)研制了一種多用途兼有共振篩和直線振動篩優(yōu)點的自同步直線振動篩。 1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 由于工業(yè)發(fā)展緩慢，基礎(chǔ)比較薄弱，理論研究和技術(shù)水平落后，我國篩分機械的發(fā)展是本世紀近50年的事情，大體上可分為三個階段。 (1) 仿制階段：這期間，仿制了前蘇聯(lián)的ГУП系列圓振動篩、BKT-11、BKT-OMZ 型搖動篩；波蘭的WK-15圓振動篩、CJM-21型搖動篩和WP1、WP2型吊式直線振動篩。這些篩分機仿制成功，為我國篩分機械的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，并培養(yǎng)了一批技術(shù)人員。 (2) 自行研制階段：從1966年到1980年研制了一批性能優(yōu)良的新型篩分設(shè)備，1500毫米×3000毫米重型振動篩及系列，15m2、30m2共振篩及系列，煤用單軸、雙軸振動篩系列，YK和ZKB自同步直線振動篩系列，等厚、概率篩系列，冷熱礦篩系列。這些設(shè)備雖然存在著故障較多、壽命較短的問題，但是它們的研制成功基本上滿足了國內(nèi)需要，標志著我國篩分機走上了獨立發(fā)展的道路。 (3) 提高階段：進入改革開放的80年代，我國篩分機也進入了一個新的發(fā)展階段。成功研制了振動概率篩系列、旋轉(zhuǎn)概率篩系列，完成了箱式激振器等厚篩系列、自同步重型等厚篩系列、重型冷熱礦篩系列、弛張篩、螺旋三段篩的研制，粉料直線振動篩、琴弦振動篩、旋流振動篩、立式圓筒篩的研制也取得成功。 2.振動篩設(shè)計的基本原理 2.1篩箱系統(tǒng)的自振頻率 所謂篩箱系統(tǒng)，乃是圖2.1(a)所示振動篩箱體和支承彈簧的統(tǒng)稱。為了便于分析，我們將此系統(tǒng)用圖2.1(b)所示質(zhì)量—彈簧力學模型來代替。按等效條件，此模型中的質(zhì)量為： ｍ= （2—1） 式中 G——激振塊重量； P——除激振塊外篩箱體全部重量（包括參振部分的石渣）； G——重力加速度 模型中彈簧的剛度K等于振動篩支承彈簧的合成剛度（稱總剛度）。 （a） 圖2.1 振動篩彈力模型 在圖2.1(b)、（2—3）中，1—1為彈簧的未受力位置；2—2為質(zhì)量m的靜平衡位置。若1—1到2—2位置的變形量為δ，則 Kδ=mg （2—2） 圖中3—3位置，為質(zhì)量m的一般位置。將坐標軸x 原點放在靜平衡位置2—2，質(zhì)量m在3—3位置的坐標即為x;速度和加速度就分別為和。這里t代表時間。 質(zhì)量m在3—3位置的受力如圖2.1(b)所示，其上mg為重力；K（δ+x）為彈簧的反力；R為運動阻力，設(shè)此阻力是與運動速度大小的一次方成正比（比例常數(shù)為μ），則R=μ。在分析系統(tǒng)的自振頻率時，暫不考慮激振力的作用。這樣，按牛頓第二定律可得 m=mg-K(δ+x)- μ 將（2—2）式代入，經(jīng)移項簡化得： +.+x=0 （2—3） 這是一個二階常系數(shù)線性齊次微分方程。在<（稱小阻尼）的情況下，此微分方程的一般解為： x= besin() （2—4） 式中B和β為按其始條件決定的積分常數(shù)；e為自然數(shù)對數(shù)的底。 由于正弦函數(shù)是以2π為周期的周期函數(shù)，可見（2—4）式所描述的質(zhì)量m的運動，乃是在起平衡位置附近作周期性的往返運動，即振動（其幅值為be＝）。因為， 的值是隨時間t的增加而迅速減小，所以振幅也迅速減小。過不多長時間，此種振動將會由于其振幅趨于零而消失。 現(xiàn)在分析此種振動的周期和頻率。所謂周期Ｔ，就是運動往返一次所需的時間。按此有（2—4）式可得： 　sin(+2π)=sin[] 或 +2π＝ 所以　　　　T= （2—5） 單位時間內(nèi)出現(xiàn)的振動次數(shù)稱為頻率，并用f表示，則 f== （2—6） 在略去阻尼（μ＝０）的理想情況下，上述振動稱為自由振動，自由振動的頻率簡稱自振頻率。雖然，在客觀現(xiàn)實中自由振動并不存在，但在分析一個系統(tǒng)在振動時，其自振頻率卻是所要分析的產(chǎn)生振動的重要原因。如以f0表示自振頻率，由式（2—6）顯然可得 f0= （2—7） 將（2—1）式所表達的ｍ=代入（2—7）式，就得到振動箱系統(tǒng)的自振頻率為： f0= （2—8）如式中重力加速度取g=980厘米/秒2；彈簧總剛度K的單位為千克/厘米；參振重量P+G的單位為千克，則自振頻率f0的單位即為每秒鐘振動的次數(shù)（稱赫茲，1赫茲簡寫成1Hz）。 在計算中，有時頻率是用每秒鐘弧度（弧度/秒）的單位，用這樣的單位表示的頻率稱為角頻率。若振動篩箱系統(tǒng)自振角頻率用ω0表示，由于振動一次是振動了2π弧度，所以 ω0= f0= （2—9） 2.2篩箱的激振振幅 為了使篩箱持續(xù)振動下去，需要給篩箱以激振力。振動箱的激振形式有兩種，一種是電磁激振；另一種是離心慣性力激振，這里只分析在后一種形式下的振幅。 當電動機通過皮帶傳動帶動激振輪旋轉(zhuǎn)時，輪上偏心放置的激振塊即產(chǎn)生離心慣性力。前已給出激振塊重量為G；設(shè)激振塊對激振輪的偏心距為R；激振輪旋轉(zhuǎn)角速度為ω（弧度/秒），則離心慣性力即為。如激振開始旋轉(zhuǎn)時，其所引起的激振塊離心慣性力與水平所成的角度即為ωt（見圖2.2），其所在振動方向（即鉛垂方向）上的分量為： = （2—10） 圖2.2 激振塊受力圖 此，即為篩箱所受的周期性的激振力。 在有激振力作用下的激振箱系統(tǒng)，仍用質(zhì)量-彈簧模型來代替，需將此激振力加到質(zhì)量m上去，其受力情況如圖2.1（2—5） 所示。再按牛頓第二運動定律可得 m+ （2—11） 將（2—2）式代入，經(jīng)移項簡化得 （2—12） 這是一個二階常系數(shù)線性非齊次微分方程。按微分方程理論，它的解x是由兩部分組成：一是對應(yīng)的齊次方程的一般解x1,另一個是非齊次方程的特解x2,即（2—12）式的解為： （2—13） 由（2—4）式得知，在小阻尼情況下，對應(yīng)齊次方程的一般解x1為 （2—14） 設(shè)在此情況下非齊次方程的特解x2為： （2—15） 將（2—15）式代入（2—12）式，用比較系數(shù)法，可定出（2—15）式中的兩個常數(shù)A和γ分別為： （2—16） 和 （2—17） 按前面所述，在振動開始不久后，由于趨近于零，x1所表達的運動部分將隨之消失。這樣，（2—12）式的全部解就只剩下x2部分。由（2—13）式可得 （2—18） （2—18）式表達的也是一個以2π為周期的周期運動，即是質(zhì)量m在上述激振力的作用下的運動，它是以激振輪轉(zhuǎn)速ω為角頻率的振動。 由（2—16）和（2—18）式分別可見，在略去阻尼的情況下，質(zhì)量m的這種振動，是與激振力的作用有同性（因為二者的相位差γ=0）；而此種振動的振幅，即激振振幅為： （2—19） 將（2—1）式所表達的 ｍ= 代入（2—19）式，即得篩箱的激振振幅 （2—20） 由于振幅不存在正負，所以上述分母項取絕對值。 （2—20）式表明，激振振幅A是隨激振頻率ω而變化的，若以ω為橫坐標、 圖2.3 激振振幅隨激振頻率變化曲線圖 則A-ω的關(guān)系曲線如圖(2.3)所示。由圖可見，當激振頻率ω由零逐漸加大時，激振振幅A先是隨之增加。 當ω=，即激振頻率等于篩箱系統(tǒng)的自振頻率 ω0時，振幅要急增到無限大；此后激振振幅反隨著激振頻率的增大而減小。當激振頻率加大到一定程度時，曲線趨于水平，即激振振幅的變化趨于穩(wěn)定。 激振頻率等于自振頻率、激振振幅趨于無限大的現(xiàn)象，稱為共振。由于實際有阻尼存在，即使在共振條件下，振幅也不可能到無限大；另外，由于振幅的增加是需要時間的，只要激振頻率不長期停留在自振頻率附近，而是快速通過共振區(qū)，振幅的增加也是有限的。 2.3自定中心振動篩的設(shè)計條件 為了清楚的分析出自定中心振動篩的設(shè)計條件，今將篩箱重心C、激振輪（皮帶輪）O、以及激振塊G三者見的側(cè)向相對位置，放大表示在圖2.4上。當篩箱振動時，其重心C是以振動中心S（即重心C的靜平衡位置）為圓心做圓周運動，此圓周的半徑就是振幅A。由于C、O、G三點是在同一激振輪上，所以激振輪心也是以圓心做圓周運動，其半徑則為|r-A|,這里r乃是激振輪心O對篩箱重心C的偏心距（見圖2.1a和圖2.4）。 圖2.4 箱體上幾點運動軌跡圖 所以當篩箱振動時，裝在篩箱上的皮帶輪的輪心也在波動，波動量為2｜r-A｜。皮帶輪心的波動，則會引起皮帶的周期性松弛。當波動量較大時，還會引起皮帶松脫或疲勞折斷。要避免此種現(xiàn)象的發(fā)生，一種辦法是將皮帶輪軸固定起來，這樣的振動就是前面所談的固定中心振動篩。雖然固定中心振動篩能避免皮帶產(chǎn)生松脫或疲勞折斷現(xiàn)象，但是它具有前面所談到的缺點，這就推動了自定中心振動篩的出現(xiàn)。 要皮帶輪不產(chǎn)生振動松脫的另一種方法就是，使篩箱的激振振幅A與輪心對篩箱重心的偏心距r相等。為此，在設(shè)計時，就要調(diào)整（2—20）式中的P、G、R、K、r和ω這六個數(shù)量關(guān)系，使它們滿足條件式： GR=Pr （2—21） 和 Gk=gω2 （2—22） 則篩箱的激振振幅A就與輪心對重心的偏心距r相等，這只要將（2—21）和（2—22）兩式代入（2—20）式，得 = = 就能證明，在后面，我們稱輪心對重心的偏心距r為篩箱的激振振幅。 （2—21）和（2—22）兩式，就是自定中心振動篩的設(shè)計條件。遵守這兩個條件進行設(shè)計，皮帶輪心（即圖2.1（a）中的o-o軸）即可在空間保持不動，這就是所謂的自定中心。 理論上講，自定中心振動篩的皮帶輪心，是不會產(chǎn)生波動的，但事實不然，其原因是多方面的。主要是（2—21）條件式，理論上可以滿足，而實際上是不可能得到滿足的緣故。 因為（2—21）式中的P即包括箱體重量，也包括參振部分石渣的重量。由于：（1）實際時對箱體各部分計算或估算不可能準確；（2）工作過程中實際進入篩箱的石渣不可能均勻；（3）“帶渣”或“無渣”起動情況等種種原因，實際P值必然會與理論P值有所相差，設(shè)此相差量為⊿P，則由（2—20）式可得幅值的對應(yīng)相差量為： ⊿-=-r 等號后的負號表明：與理論P值相比，當實際P值增加時，振幅反而減?。环粗穹龃?。 一般自定中心振動篩的箱體重約為2噸。理論上的參振石渣重約為1噸，即P=3噸。設(shè)振幅r=4毫米，從寬估計： 若⊿P=+1噸，即=， 則⊿A=-毫米； 若⊿P=-1噸，即=-， 則⊿A=+毫米。 可見，在、參振重量的相對振幅影響的數(shù)值并不大，因此而引起皮帶輪心的波動量只在2到4毫米以內(nèi)，如此小的波動是不會引起皮帶的松脫和折斷的。 對固定中心振動篩來說，皮帶輪心的波動靠定軸的彎曲來來補償。對于軸的彎曲剛度遠較皮帶的拉伸剛度大，它即使是幾毫米的撓度，其所作用在箱體側(cè)壁軸孔上的反力也是相當大的，而且這種反力又是周期性的，這樣大的周期性的力，當然很容易引起篩箱側(cè)壁在軸孔附近產(chǎn)生疲勞裂縫。綜合以上分析可見，與固定中心相比，自定中心振動篩同時具有以下兩個優(yōu)點： 1) 傳動皮帶不會產(chǎn)生松脫或疲勞折斷現(xiàn)象； 2) 篩箱側(cè)壁的軸孔附近不會產(chǎn)生疲勞裂縫。 基于以上兩個優(yōu)點，所以生產(chǎn)上逐步采用了自定中心振動篩來代替固定中心振動篩。 3.自定中心振動篩的參數(shù)選擇 自定中心振動篩參數(shù)是指：篩箱傾角а、篩箱振幅γ和頻率n（每分鐘轉(zhuǎn)動次數(shù)）或ω(每秒鐘振動弧度)。這里參考冶金工業(yè)出版社1972年出版的《選礦設(shè)計參考資料》中的表9—8，結(jié)合清篩對象（粒度小于100毫米的石渣）分別闡述如下： 1) 篩面傾角：篩面傾角а（見圖3.1）一般選擇在15°—25°之間，在篩面尺寸相同的條件下，篩面傾角越小，篩分效率就越高。 2) 篩箱振幅：篩箱振幅γ一般選擇在3—5毫米之間。在其它條件相同的情況 圖3.1 振動篩篩面安裝示意圖 下，振幅大，單位時間篩出的干凈石渣就高。 3）篩箱激振頻率：由上面分析知篩箱激振頻率也就是激振輪的轉(zhuǎn)速。為了從理論上有所了解，這里先來分析振動篩的篩分過程。 由于振動篩作業(yè)時，篩面各點均以振幅γ為半徑的圓作圓周運動所以當石渣進入篩箱后，石渣就具有離心慣性力。如石渣的質(zhì)量為m，激振輪轉(zhuǎn)速為ω，則石渣的離心慣性力就為mrω2（見圖3.1）。 過振動中心O，作與篩面平行的直線a—a,在篩面各點的軌跡圓分上、下兩半。在此上、下兩半中，石渣的離心慣性力對篩分所起的作用是各不相同的。 在上半圓內(nèi)，石渣的離心慣性力是起松渣和運渣的作用，在下半圓內(nèi)，小塊石渣和污土借助于其本身的離心慣性力，從篩孔中排出，因而又起到離心篩分作用。要石渣的離心慣性力在上半圓起松渣和運渣作用，首先要石渣能克服重力從篩面上跳起。這樣就必須使 mrω2>mgcos a 由此得出激振輪每分鐘的轉(zhuǎn)速為： n>30 為了充分保證石渣能從篩面跳起，設(shè)計時一般取 n=(45～54) （3—1） 這也就是篩箱激振頻率的估算式。 在按（3—1）選取激振頻率時，不應(yīng)選得過低，否則小石塊和污土慣性力就太小，不易從篩孔中甩出去，從而影響篩分效率；也不宜過大，否則篩箱受到的動載荷就太大，從而對篩箱結(jié)構(gòu)的強度不利。 在振動篩設(shè)計中，采用機械指數(shù)k來表示單位石渣或箱體重量的離心慣性力，k的表達式為： （3—2） 可見，機械指數(shù)k乃是振幅γ和頻率ω的綜合指標。 由（3—1）式可算出：為了充分保證石渣能從篩面跳起，機械指數(shù)應(yīng)為： =（2.25～3.24）cosa 當篩面傾角a=15°時，由此可得k=2.18～3.13；當a=25°時，k=2.04～2.94。 具體計算國產(chǎn)礦用各中自定中心振動篩的機械指數(shù)k，得到k的最大值為7.55；最小值為2.52，對細粒（粒度小于40毫米）篩分、生產(chǎn)能力?。啃r30噸以內(nèi)）的設(shè)備重量較輕（不足1噸）的篩子，k值偏高；而對中粒（粒度最大為100毫米）篩分、生產(chǎn)能力較大（每小時處理30噸）和設(shè)備較重（3噸多）的篩子，k值偏低。 對道床清篩機的振動篩來說，進入篩子的最大粒度不超過100毫米，生產(chǎn)能力最小約為150噸/小時。因此建議將機械指數(shù)k值取在3～4之間，小型清篩機的振動篩取高限，大型清篩機的振動篩取低限。 綜合考慮，振動篩的參數(shù)選擇如下： 篩面傾角：a=24° 篩箱振幅：γ=4毫米 激振頻率：由（3—1）式得 n=(45～54) =（678～814）次/分 暫取n=800次/分，對應(yīng)ω=弧度/秒。 驗算機械指數(shù)，由式（3—1）得機械指數(shù) k= 此數(shù)接近3，稍低。最后選定840次/分，對應(yīng)ω= 弧度/秒，k=3.15。  4.自定中心振動篩設(shè)計計算 4.1篩子尺寸的確定 篩子尺寸主要是根據(jù)“要保留石渣的最小尺寸”來確定。如按規(guī)定道床石渣的最小尺寸為20毫米，則篩孔尺寸就選20~25毫米之間，篩面傾角大的取高限，篩面傾角小的取低限。如每小時進入篩子的石渣量較大，為了提高篩分效率，往往采用雙層篩，在確定上層篩面篩孔尺寸時，最好先對石渣粒度做一大致分析，定出中等粒度的石渣尺寸（所謂中等粒度，是指在這個粒度以上和以下的石渣量均約為50%）上層篩面的篩孔尺寸取與中等粒度石渣的尺寸相適應(yīng)，目的要使上層篩面篩下的石渣重量，約為總石渣量的一半。 石渣層數(shù)和尺寸，主要根據(jù)：“單位時間進入篩子的石渣量”來確定每小時清篩一百米以上的清篩機，如系采用自定中心振動篩，一般為雙層為宜。篩面面積S按下式計算： （米2） （4—1） 式中 Q——每小時篩下的石渣量 噸/小時； q0——每小時每平方米篩面面積能篩下的石渣污土量 噸/米2?小時。 q0是與篩孔尺寸有關(guān)的量，篩孔尺寸大，q0也大；反之亦然。設(shè)計時，q0與篩孔尺寸的關(guān)系，建議采用下表： 表（4—1） q0與篩孔尺寸關(guān)系 篩孔尺寸（mm） 20 30 40 50 60 70 q0（t/m2?h） 24 25 28 31 35 39 考慮到篩分道渣的特點，在用于單層篩時直接用上表中的q0；而用于雙層篩時上層篩用上表中的q0，下層篩則將上表中的q0乘以系數(shù)0.9。這樣，就可以用（4—1）式計算篩面面積。 篩面的長度與寬度，一般是在2:1~2.5:1之間。篩分效率要求高的取高值；單位時間清篩的石渣量高的取低值。 設(shè)計技術(shù)要求為：清篩進程為200m/小時，石渣中40mm以上的石渣占總量的50%，20mm以下的占總量的25%，每米道床的石渣體積為1.5m3，石渣的緊方容重2.0t/m3。 因此確定上層篩孔尺寸為45mm，用7毫米的優(yōu)質(zhì)鋼絲編織而成；下層篩面篩孔尺寸為22毫米，用5毫米的優(yōu)質(zhì)鋼絲編織而成。 篩面面積：每小時進入篩子的石渣量為200米/小時×1.5米3×2.0噸/米3=600噸/小時。 上層篩面，Q=600×50%=300噸/小時。按篩孔尺寸為45毫米，查表（4—1）經(jīng)估計q0=30噸/米2?小時，再由（4—1）式得上層篩面面積為S=300/30=10.0米2。 下層篩面，Q=600×25%=150噸/小時，按篩孔尺寸為22毫米查表（4—1）得，=24.2噸/米2?小時，再由（4—1）式得下層篩面面積為S=150/（24.2×0.9）=6.9米2。 綜合以上計算，將上下層篩面面積均取成8.4米2，并取篩面尺寸的長×寬=2.0米×4.2米。 篩箱結(jié)構(gòu)尺寸：按篩面尺寸即可確定篩箱的長度和寬度。上下層篩面間的高度，取下層篩面上的石渣最大尺寸的三倍，這里取45毫米×3=135毫米；上層篩面以下上的篩箱高，取上層篩面上的石渣最大尺寸的三倍，這里取80毫米×3=240毫米；估計中心軸套直徑為400毫米，這樣篩箱高取800毫米。按規(guī)定用某振動篩的定型產(chǎn)品，取篩箱板厚為12毫米；八根橫梁，每根橫梁取直徑為60毫米、厚8毫米的無縫鋼管，即可確定篩箱的結(jié)構(gòu)尺寸。繪出篩箱各部分構(gòu)圖，而估計篩箱重量為2000千克。 4.2中心軸軸承的選擇及軸徑確定 為了完成這項內(nèi)容，需分以下三個步驟來進行： 1.計算篩箱箱體的重量：在篩箱結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)確定的條件下，組成篩箱的每個零部件尺寸及重量也就確定，這樣即可計算箱體總重。同時要附帶計算出箱體重心位置，因為在篩箱側(cè)板上開中心軸軸孔時，要求軸孔中心位置是在通過箱體重心的鉛垂線上，并按技術(shù)要求，左右偏差在50毫米的范圍內(nèi)。這是保證在振動過程中箱體的穩(wěn)定和篩分效率的提高。 2.計算參振石渣重量：要計算出參振石渣重量，必須先計算出篩面上平均全部石渣重量，為此必須先計算石渣在篩面上的流速。石渣在篩面上的流速，可近似的按如下公式計算： υ=0.2kg （4—2） 式中 υ——石渣在篩面上的流速 毫米/秒 a——篩面傾角 度 n——振動頻率 次/分 r——振幅 米 g——重力加速度 g=9.81米/秒2 kg——排出能力的修正系數(shù)，它與篩面上每米篩寬每小時通過的石渣量有 關(guān)，具體關(guān)系見表（4—2） 表（4—2） 排出能力修正系數(shù)（千克） q(t/m?h) 45 50 60 70 80 100 120 150 200 250 300 kg 1.61 1.45 1.29 1.16 1.05 0.93 0.88 0.83 0.78 0.76 0.75 當石渣在篩面上的流速計算出來后，篩面上的石渣重量Qm即按下式計算 Qm=Ql/υ （4—3） 式中 Q——單位時間進入篩子的石渣重量； l——篩面長度； υ——石渣在篩面上的流速。 實驗證明：篩子在振動時，停留在在篩面上的石渣重量約為篩面上全部石渣重量的30%，即約有70%的石渣跳動在空間不隨篩子振動。設(shè)篩面上全部石渣重為Qm，參振石渣重為P1，則 Qm=Ql/υ （4—4） 式中 Q——單位時間進入篩子的石渣重量； l——篩面長度； υ——石渣在篩上的流速。 由此計算出參振石渣重量。 上層篩面：每小時每米寬篩面上通過的石渣量q=600/2.0=300噸/米·小時，按此查表（4—2），得kg=0.75。篩面長為4.2米。這樣，即可由（4—2）、（4—3）、（4—4）三式，分別計算出上層篩面石渣流速υ1、全部石渣重量Qm1、參振石渣重量P11各為： υ1= 0.2×0.75×=542毫米/秒 Qm1=600×4.2/（3.6×542）=1.3噸 P11=1.3×30%=433 kg 下層篩面：每小時每米寬篩面上通過的石渣量q=（600×50%）/2.0=150噸/米·小時，按此查表（4—2），得kg=0.83。篩面長為4.2米。這樣，即可由（4—2）、（4—3）、（4—4）三式，分別得 υ2= 0.2×0.83×=600毫米/秒 Qm2=300×4.2/（3.6×600）=0.61噸 P12=0.61×30%=200 kg 全部參振石渣重量為：P1= P11+ P12=433+200+633 kg，設(shè)計時圓整取700 kg。 3.選擇中心軸軸承和確定中心軸軸徑：以箱體重與參振石渣重相加，再乘以機械指數(shù)k，就得振動時作用在兩側(cè)篩箱板軸孔的總的離心慣性力，這個力就是選擇軸承所必要的軸承載荷，再結(jié)合中心軸轉(zhuǎn)速按《機械零件》的原則，即可選擇中心軸軸承。軸承選定后，即可按軸承內(nèi)圈直徑確定出中心軸軸徑。 考慮到清篩機要在彎道作業(yè)，軸承需要有一定的承受軸向載荷的能力；而且兩側(cè)軸承孔的同心度又較差，軸承內(nèi)外圈軸線需要有一定的相對偏斜；另外為了減小軸孔單位面積上的壓力，這里采用了中寬系列的雙列向心球面滾子軸承。 初估參振重量為2000+700=2700 kg，作業(yè)時離心慣性力為2700×3.15=8505 kg。兩側(cè)各用一相同軸承，故每個軸承所受的名義徑向載荷為： R=1/2×8505=4253 kg 查冶金工業(yè)出版社1972年版《機械零件設(shè)計手冊》表19—6，取動負荷系數(shù)fd=2.5,顧實際徑向負荷為： Fr=fdR=2.5×4253=10633 kg 而實際的軸向負荷Fa=0，所以Fa/Fr=0l2,為使前后支承彈簧在工作過程中受力能接近相等；（二）在作業(yè)過程中，由于箱體實際上除作前述振動外，還作繞中心軸的“點頭”振動。箱體上除了中心軸而外的各點合成軌跡均為長短軸不相同的橢圓。根據(jù)理論推導(dǎo)，當1>2時，入渣端篩面上各點的軌跡為長軸水平、短軸鉛垂的橢圓[見圖4.2（b）]。由于入渣端篩面上的石渣層較厚，需要有教大的鉛垂抖動幅度來松開石渣層，所以，讓1 >2,旨在使清篩效率能進一步提高。 整個篩箱有四個支座，每個支座由兩個相同的并聯(lián)的彈簧支承，也就是整個箱體由八個相同的并聯(lián)彈簧支承。按（2—22）式或（4—8）式，支承彈簧的總剛度應(yīng)為： K==1310 kg/cm 每個支承彈簧的剛度為： K0=1310×1/8=164 kg/cm 所以，在彈簧的計算中，要求彈簧剛度能近似的等于164/厘米。以下計算所用符號，引用《機械零件設(shè)計手冊》第二十二章。 彈簧最小工作負荷 P1=（2000+2900）×1/8=613 kg 彈簧最大工作負荷 P2=P1+Rp=613+0.5×164=695 kg 彈簧的材料選用60Si2Mn,查《機械零件設(shè)計手冊》表22—3，按一類工作考慮，[τ]=4500 kg/cm2; τj=7500 kg/cm2;G=8×105kg/cm2。 取C= ，查《機械零件設(shè)計手冊》表22—6，K=1.26，所以彈簧絲直徑為： 1.69cm 取直徑d=1.7cm=17毫米；彈簧中徑D2=5.8×17=100毫米。 驗算許用極限負荷P3： P3= 由于P3=1150 千克>1.25P2=1.25 ×695=869千克，所以滿足強度要求。 彈簧在P2作用下的變形為： F2=P2/K0=695/164=4.238 cm 彈簧工作圈數(shù)為： n=5 總?cè)?shù)1=n+1.5=6.5n 驗算彈簧剛度P＇： P＇= 由于P＇=167kg/cm與要求的剛度K0=164kg/cm接近，所以剛度也滿足要求。 彈簧圈間距 δ=f3= 節(jié)距t=d+δ=1.7+1.4=3.1cm=31mm 采用YⅡ型右旋彈簧，其自由高度為 H=δn+(n1-0.5)d=1.4×5+(6.5-0.5) ×1.7=17.2 cm 驗算穩(wěn)定性指標b b= 由于b=1.72<5.3，所以可以不裝導(dǎo)桿和導(dǎo)套。 驗算彈簧本身的共振 彈簧本身工作圈部分的自重為： 彈簧本身自振頻率按（4—8）式為： 由于=763弧度/秒遠比激振頻率ω=88弧度/秒大得多，所以彈簧本身不可能在激振力下產(chǎn)生共振。 彈簧絲展開長度： 彈簧技術(shù)要求及工作圖上數(shù)據(jù)： 1.彈簧材料 60Si2Mn 2.展開長度 L=2050毫米 3.旋向 右向 4.工作圈數(shù) n=5圈 5.總?cè)?shù) n1=6.5圈 6.熱處理硬度 HRC45~49 7.彈簧絲直徑 d=17毫米 8.彈簧中徑 D2=100毫米 9.彈簧外徑 D=117毫米 10.節(jié)距 t=31毫米 11.自由高度 H=172毫米 12.最小工作負荷P1=600千克作用下的高度 H1=172-613×10/167=135毫米 13.最大工作負荷P2=695千克作用下的高度 H2=172-695×10/167=130毫米 14.極限負荷P3=1150千克作用下的高度 H3=172-1150×10/167=103毫米 15.空載P0=(2000+166)/8=270.8千克下的高度 H0=172-270.8×10/167=156毫米 4.5激振電機選擇 激振電機是按照其所需要的功率來選擇的。激振電機的功率是供兩方面用的：其一是用來激振的；其二是用來克服中心軸承中的摩擦阻力。 1.激振所需功率的計算： 按照理論，當篩箱振動時，其上任一點M的軌跡是以振幅r為半徑的圓；其所受的激振力（見圖4.3，圖上為激振力超前的位相；t為時間；ds為M點的微小位移，ds=rd(ωt)；其它符號同前）。由圖可見，激振力在振動一次中所作的功為： 每振一次所需的時間為,所以激振所需的功率為： 將ω換成；g代以9.81米/秒2；并將功率單位換成kW，則得： （4—10） 式中各符號同前，它們的單位分別是：G為公斤；R與r為米。與振動的阻尼有關(guān)也與式（4—5）中兩個頻率的比值x有關(guān)。在自定中心振動篩設(shè)計中，取sin=0.2~0.25，頻率比x大的取小值；x小的取大值。 2.克服軸承摩擦阻力所需功率的計算：激振力是通過篩箱兩側(cè)的軸承傳給篩箱的，所以，軸承總載荷就等于；若軸承摩擦系數(shù)為f，則軸承摩 擦 圖4.3 激振時箱體受力圖 阻力就是f；再如軸承的平均直徑為d，由于軸的轉(zhuǎn)速就等于激振ω，所以軸與軸承的滑動速度就是d/2×ω。按功率概念就得到克服軸承摩擦阻力所需功率為： 將ω換成πn/30;g代以9.81米/秒2；并將功率單位換成成kw,則得： （4—11） 式中各項單位分別是：G為千克，R與d為米。D與f可從有關(guān)手冊查到。 3.激振電機所需功率的計算：激振電機是通過傳動皮帶帶動激振輪。設(shè)皮帶傳動效率為η，則激振電機所需功率N即為： N=1/η×(N激+N摩) （4—12） 激振電機所需功率算出后，即可按此功率，來選擇激振電機。但由于激振重的配置是偏心的，所以激振電機選出后，還要驗算起動轉(zhuǎn)矩，應(yīng)大于激振重矩（G×R）。 由（4—10）式，激振所需功率為： = = =7.18（千瓦） 由（4—11）式，克服軸承摩阻所需功率為： = = =1.62（千瓦） 計算中d即f值，均查自《機械零件設(shè)計手冊》的有關(guān)用表。傳動效率η=0.95，則激振電機所需功率為： N==9.26 （千瓦） 按此查有關(guān)《手冊》，選用J03-132M-4型電動機，其功率為11千瓦；同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分；M起/M額為2.0。 驗算起動轉(zhuǎn)矩 要求起動轉(zhuǎn)矩M起≥GR GR=2G1R1+G2R2= =11.988 千克?米 M起=2 M額 =2×974×11/1500=14.3千克?米 由于M起=14.3千克?米>GR=11.988千克?米,滿足起動要求，所以就選J03-132M-4型電動機為激振電機，功率為11千瓦；轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分。 4.6皮帶傳動計算 皮帶計算包括：計算皮帶輪尺寸；選定皮帶類型和確定皮帶的根數(shù)與長度。要完成這一部分內(nèi)容，就需要知道皮帶輪的速比；皮帶輪的中心距以及單根皮帶所傳遞的功率。 當激振電機選定后，按裝在電機上的小皮帶輪轉(zhuǎn)速即確定。而大皮帶輪轉(zhuǎn)速是與激振頻率相等的，這是作為參數(shù)被選定的。所以，兩皮帶輪轉(zhuǎn)速比是已知的。在已知速比的條件下又知道大皮帶輪直徑，則小皮帶輪直徑就可算出。 當激振酊劑選定后，皮帶所要傳遞的功率即確定，按此就可以選擇皮帶類型和確定皮帶根數(shù)。 激振電機是安裝在清篩機的機架上，這樣，就基本確定了皮帶輪的中心距。按照兩個皮帶輪的直徑和中心距，可以計算皮帶長度；根據(jù)皮帶類型和計算長度，就可以選定皮帶。 由激振電機到激振輪是采用三角皮帶傳動。計算及引用符號來自《機械零件設(shè)計手冊》第十章。 按前，大皮帶輪計算直徑D2=560毫米，而大皮帶輪轉(zhuǎn)速應(yīng)為840轉(zhuǎn)/分，電動機轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，故小皮帶輪計算直徑為： ==314 毫米 大皮帶輪上的軸孔直徑為60毫米，但軸孔中心應(yīng)向激振塊對面偏離輪緣中心5毫米；根據(jù)J03-132M-4型電動機查手冊，電動機軸徑為38毫米，此即小皮帶輪軸孔直徑。 皮帶速度用 ==24.5米/秒 比較適當。 三角皮帶的計算長度： = =3579毫米 按傳遞功，查《機械零件設(shè)計手冊》表10—4取C型帶輪；再按表10—2，采用標準值L=3594毫米的皮帶。 皮帶繞轉(zhuǎn)次數(shù)為： 由于U=6.8次/秒<20次/秒，所以不會造成皮帶壽命的顯著下降。 皮帶實際中心距為： 安裝皮帶必需的Amin=A-0.015L=1053毫米 補償皮帶伸長的Amax=A+0.03L=1215毫米 小皮帶輪包角為： а≈180o-==166o 三角皮帶根數(shù)Z按下式計算： 式中 N=11千瓦；K1=0.7（查表10—6）；K2=0.95（查表10—7）；N0=7.9千瓦（查表10—5），以上查表均引自《機械零件設(shè)計手冊》。于是得到： 圓整取Z=3，即采用三根C3594的三角皮帶。皮帶作用在軸上的拉力為： 4.7中心軸強度、剛度以及軸承壽命驗算 中心軸是連同激振輪一起轉(zhuǎn)動的，軸內(nèi)應(yīng)力基本上不作周期性交變，所以，中心軸只作靜應(yīng)力強度驗算。在篩箱內(nèi)部裝有中心軸的軸套，護套直徑稍大于月牙部分的直徑，驗算中心軸剛度的目的，是在檢驗它在動載荷作用下產(chǎn)生撓度后是否碰到他外層護套。 道床清篩機每天凈作業(yè)時間不會超過三小時，每年按三百天作業(yè)計算，一年作業(yè)時間最多1000小時，所以軸承壽命取4000～8000小時也就足夠了。驗算軸承壽命所用軸承載荷，應(yīng)該是中心軸強度計算中所求的最大軸承反力。 將中心軸取出，其上下受力見圖4.4： 圖4.4 中心軸受力圖 P1——激振