【文章內(nèi)容簡介】 3。36 附錄 1 設(shè)計圖紙 附錄 2 英文 原文 附錄 3 英文翻譯 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)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(shè)備，是目前國內(nèi)處理難篩物料的振動篩分機械設(shè)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(xiàn)場的生產(chǎn)需要。振動篩篩子的結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(yè)。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(yù)備篩分）；可以為破碎作業(yè)服務(wù)（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(yè)上，一般是根據(jù)其運動特征進行分類的。根據(jù)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(chǎn)系統(tǒng)中，很多作業(yè)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(zhì)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(zhuǎn)使激振器產(chǎn)生反向激振力，迫使篩體帶動篩網(wǎng)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(yè)。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(yè)作產(chǎn)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(jié)構(gòu)簡單，維修方便快捷； ③ 采用輪胎聯(lián)軸器，柔性連接，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)； ④ 采用小振幅，高頻率，大傾角結(jié)構(gòu)，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(shè)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(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)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(biāo)準檢驗篩，電動振篩機等請參考實驗設(shè)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(yè)用于黑色、有色以及非金屬礦山的輔助或獨立篩分作 業(yè)中等粒度物料的分級，具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、篩網(wǎng)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(xiàn)狀及發(fā)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(yīng)用。潮濕細粒級粘性物料的干法篩分是當(dāng)今國內(nèi)外研究篩分技術(shù)的難點 ， 是篩分作業(yè)中急需解決的重大課題。我國煤炭篩分作業(yè)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(huán)保要求的灑水除塵 ， 使得井下原煤水分迅速提高 ， 有些礦區(qū)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(yè)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(dāng)難度 [2]。 振動篩是工礦企業(yè)普遍應(yīng)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(yīng)用的振動篩的機械動力學(xué) 、 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(fā)展趨勢提出自己的看法 [3]。 振動篩機械動力學(xué) [3] [4] 振動篩機械系統(tǒng)的振動特性和動力學(xué)參數(shù)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(xué)模型 振動篩按機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的力學(xué)原理 ， 主要分為單質(zhì)體和雙質(zhì)體兩大類 。 對以往工程中常用的振動篩 ， 大都采用單質(zhì)體集中質(zhì)量力學(xué)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(zhì)體集中質(zhì)量力學(xué)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(zhì)量分布 ， 從而采用連續(xù)體力學(xué)模型 。 目前已有的研究 ，湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 3 一般采用剛性平板力學(xué)模型進行解析求解 ,研究振動篩結(jié)構(gòu)強度 、 剛度和各階固有模態(tài)時 ， 也采用 連續(xù)體力學(xué)模型 .對于大型振動篩結(jié)構(gòu)的彈性體力學(xué)模型 ， 目前大都采用離散化數(shù)值方法 ， 例如有限元模態(tài)分析法 。 （ 2） 振動篩的減振 振動篩減振問題主要涉及基礎(chǔ)減振和起動停車通過共振區(qū)減振 。 基礎(chǔ)減振主要是限制振動篩隔振彈簧傳遞給基礎(chǔ)的動負荷 ， 一般方法是合理選用隔振彈簧的動力參數(shù) 。通過共振區(qū)減振 ， 主要是限制共振振幅 ,方法是電機反轉(zhuǎn)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(fù)合彈簧進行特殊設(shè)計后 ， 振動篩正常篩分作業(yè)時它將只提供較小的阻尼和 動剛度 ， 動態(tài)特性呈線性 (微硬 )。 振動篩通過共振區(qū)時 ， 由于橡膠處于剪切和擠壓復(fù)雜應(yīng)力動態(tài) ， 彈簧將提供很大的阻尼和動剛度 ,動態(tài)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(tǒng)具有明顯的缺點 ： 當(dāng)轉(zhuǎn)速低時隔振器剛度必須很小 ， 這就導(dǎo)致振動篩系統(tǒng)過分柔軟 ， 穩(wěn)定性差 。 單層隔振系統(tǒng)振動頻率在幾百 Hz 以上 、 中 、 高頻區(qū)由于隔振器內(nèi)部產(chǎn)生駐波效應(yīng) ， 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(tǒng)中 ， 當(dāng)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(tǒng)代替柔軟的單層隔振系統(tǒng) ,仍然可以得到較好的隔振效果 ， 從而避免單層隔振系統(tǒng)穩(wěn)定性差的缺點 。 從發(fā)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(fù)雜 ，調(diào)試困難 ， 線圈容易出現(xiàn)故障 ， 所以目前應(yīng)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(nèi) 。 （ 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(jié)構(gòu)型式和安裝方式方面 ， 偏心軸激振器安裝調(diào)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(diào)整 。目前多采用箱式激振器 ， 采用相對位置可調(diào)的扇形偏心塊 ， 可實現(xiàn)激振力大小的調(diào)整 ，從而達到振幅可調(diào)的目的 ， 但需要增加強度較大的橫梁 。 目前國內(nèi)外的發(fā)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(cè)板的動應(yīng)力 ，以側(cè)板疲勞裂紋是國內(nèi)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(yè)時噪聲 一般高于 90dB(A)， 超過環(huán)境噪聲衛(wèi)生標(biāo)準 85dB(A)和行業(yè)標(biāo)準 ZBD 95001——87 規(guī)定的 90dB(A)， 嚴重影響了工人的身心健康 ,所以引起湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)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(cè)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(cè)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(cè)板 ； 采用橡膠篩底 、 聚氨脂篩底或包膠篩條 ； 在偏心軸上設(shè)置減振器或加平衡質(zhì)量塊 ； 在軸承外圈與軸承座之間設(shè)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(chǎn)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(xiàn)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(tǒng)的徑向固有頻率 ， 同時也增大了滾動體受擾后發(fā)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(chǎn)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(xué)有效的篩分方法 ， 能提高振動篩篩分效率和生產(chǎn)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(xué)和運動學(xué)參數(shù)至關(guān)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(jù) ， 求得物料理論平均速度的運動學(xué)參數(shù) ， 然后根據(jù)實驗結(jié)果引入物料群 相互影響系數(shù)加以修 ； 一種是采用碰撞理論 ,提出物料群運動學(xué)參數(shù) 。 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(nèi)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(shè)備，是目前國內(nèi)處理難篩物料的振動篩分機械設(shè)備。 ZD系列單軸振動篩適用于礦山、冶金、煤炭、建材等行業(yè)用于黑色、有色以及非金屬礦山的輔助或獨立篩分作業(yè)中等粒度物料的分級，具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、篩網(wǎng)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(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 5 荷大、軸承溫升大等問題 [3]， 多年來國內(nèi)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(cè)板上加阻尼或約束阻尼板等 ， 這樣處理造價昂貴 ， 實際應(yīng)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(wěn)定性能差 ， 引起了振動篩能耗大、彈簧壽命低及振動篩產(chǎn)生了較大的橫向擺動 ， 所以實際上應(yīng)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(jié)構(gòu)復(fù)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(tǒng) ， 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(nèi)容。 如何從根本上消除或減少振動篩所存在的這些問題 ，應(yīng)該是今后振動篩研究的主要 內(nèi)容 。 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 6 第 2章 總體方案的確定 設(shè)計任務(wù)分析 設(shè)計要求 ZD1224 型單軸振動篩的設(shè)計 應(yīng)達到如下技術(shù)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(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、篩網(wǎng)更換方便以及篩分效率高和篩分效果好 ； (3) 設(shè)備操作簡單，維護方便； (4) 主要技術(shù)指標(biāo)： 篩面尺寸：長度 2400mm，寬度 1220mm； 篩面層數(shù)： 1 層； 篩面傾角： 15～ 25176。； 振動頻率： ； 雙振幅： 0~7mm； 電機功率及轉(zhuǎn)速： 4kW， 1440r/min。 任務(wù)分析 該 課題 要求我們設(shè)計一款 單軸直線振動篩 ，該機主要適應(yīng)于 礦山、冶金、煤炭、建材等行業(yè)用于黑色、有色以及非金屬礦山的輔助或獨立篩分作業(yè)中等粒度物料的分級 ， 該機的自動化程度較高， 效率高、結(jié)構(gòu)簡單；該機價格便宜、經(jīng)濟實惠，而且占地面積小。 綜上所述，該設(shè)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(jié)構(gòu)方案，以達到結(jié)構(gòu)簡單輕巧、滿足加工條件而 效率 高 的目的。 (2) 如何設(shè)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(wěn)的工作。 (3) 如何使 篩箱的重量較輕 ， 節(jié)省用料， 選擇適宜的偏心塊使振動篩達到預(yù)期的 振動振幅 。 (4) 激振力的計算及其參數(shù)的計算和選擇 。 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 7 總體方案的設(shè)計 機架支撐方案設(shè)計 單軸直線振動篩 是工礦企業(yè)普遍應(yīng)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(zhuǎn)軸激振，所以和 其他篩分機比較，結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)計主要就是 總體布置和傳動 方案設(shè)計 及一些參數(shù) 的 計算和 設(shè)計 [5]。現(xiàn)在 總體布置 設(shè)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(lián)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(wǎng)接煤處 4內(nèi)置彈簧的鋼板盒 5飛輪 6篩網(wǎng) 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(lián)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(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 8 1吊掛鋼絲繩 2配重盤 3改造后的篩網(wǎng) 4內(nèi)置彈簧的鋼板盒 5飛輪 6篩網(wǎng) 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(cè)的鋼板盒內(nèi) ， 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(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)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(nèi)，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(nèi)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(cè)鋼板盒內(nèi)的彈簧聯(lián)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(nèi)的尼龍墊磨損也相當(dāng)?shù)目?。采用方案三?固結(jié)方式 能夠克服方案一、二中的產(chǎn)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(shè)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(jīng)過一級減速（ V 帶、鏈傳動） ， 再 通過聯(lián)軸器與振動器聯(lián)接。如圖 所示 。 1電動機 2V 帶 3輪胎聯(lián)軸器 4 振動器 5萬向聯(lián)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(lián)軸器直接驅(qū)動振動器。 采用直接傳動方案具有以下優(yōu)點：(1) 能夠減少傳動部件，節(jié)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(zhuǎn)速的選定。 湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 10 1電動機 2萬向聯(lián)軸器 3振動器 4篩面 圖 直接傳動振動篩簡圖 經(jīng)綜合考慮， 總傳動方案 選用 直接傳動 。 對于 聯(lián)軸器 ，有三種 結(jié)構(gòu)形 式可選擇，即萬向聯(lián)軸器、輪胎聯(lián)軸器、橡膠板聯(lián)軸器 。 萬 向 聯(lián)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(lián)軸器結(jié)構(gòu)緊湊，維護方便，廣泛應(yīng)用于汽車、多頭鉆床等機器的傳動系統(tǒng)中。小型十字軸式萬向聯(lián)軸器已標(biāo)準化，設(shè)計時可以按標(biāo)準選用。 其具有優(yōu)點：承載能力高 與其它型式的萬向聯(lián)軸器比較，在回轉(zhuǎn)直徑相同的條件下，能傳遞更大的扭矩，這對于回轉(zhuǎn)直徑受到嚴格限制的機械設(shè)備更為重要 ； 傳遞效率高 傳遞效率高達 %，用于大功率傳動節(jié)能顯著，可降低電耗 515％ ； 傳動平穩(wěn)、噪音低 用 于軋機傳動，可提高軋材質(zhì)量，提高機器性能，改善操作者的勞動條件。一般噪聲為 3040db（ A）；結(jié)構(gòu)合理，使用安全可靠，壽命長