【文章內(nèi)容簡介】 率的確定 生產(chǎn)率是指單位時(shí)間內(nèi)的處理物料的重量。目前常用的公式為： q??FQ 其中： Q生產(chǎn)率 t/h F篩面有效面積 2m q單位面積的生產(chǎn)率 t/( 2m h) 計(jì)算可得 上層篩面處理能力為 90～ 450 t/h， 下層篩面處理能力為 30～ 90 t/h。 振幅和頻率的選擇 a．篩面上物料的運(yùn)動(dòng)分析 物料在篩面上運(yùn)動(dòng)取決于振幅和頻率，為防堵和獲得較高的生產(chǎn)率和生產(chǎn)效率，篩子多采用顆粒的跳動(dòng)狀態(tài)。 要選擇合適的振幅和頻率，先分析物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)。篩面上單個(gè)顆粒運(yùn)動(dòng)的手里 分析如下： 圖 31 篩上物料受力分析 G ω2A/gGXY長沙 理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 單個(gè) 顆粒出現(xiàn)跳動(dòng)狀態(tài)的臨界條件是 αωω c osGts i nAgGN 2 ?????? ααωφ c osKc osgAs in 1K2d ?????v 其中， dφ 跳動(dòng)起始角 ω角頻率 rad/s vK 拋射強(qiáng)度 當(dāng) vK =1 時(shí)，顆粒在篩面上處于滑動(dòng) 和跳動(dòng)的臨界 狀態(tài)，當(dāng) vK 1 時(shí)，顆粒在篩面上跳動(dòng)。 圖 32 篩上物料跳動(dòng)狀態(tài) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， vK =～ ，不利于顆粒透篩 vK =～ b．振幅 A 本設(shè)計(jì)單軸慣性篩用于最終篩分，振幅取 A=4mm c．頻率 n（ r/min） 對于單軸篩的頻率一般選擇 800～ 1200r/min，本設(shè)計(jì)選擇振動(dòng)篩的頻率n=1020r/min。 至此， 可以計(jì)算出實(shí)際拋射強(qiáng)度 vK = αcos109 nA4 ?? ? = 04 cos15109 102 04 ?? ? = xyK v =長沙 理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 低共振狀態(tài) 低共振狀態(tài) ： Pnn? 即 ? ? 2?mMK ?? 若取 ? ? 22 ?mMK ?? ，則機(jī)體的振幅 rA? 。在這種情況下，可以避免篩子的起動(dòng)和停車時(shí)通過共振區(qū)，從而能提高 彈簧的工作耐久性，同時(shí)能減小軸承的壓力，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(huì)在地基及機(jī)架上出現(xiàn)很大的動(dòng)力，以致引起建筑物的震振動(dòng)。所以，必須設(shè)法消振，但目前尚無妥善和簡單的消振方法。 圖 33 振幅和轉(zhuǎn)子角速度的關(guān)系曲線 AωAω 共振狀態(tài) Pnn ?:共振狀態(tài) 即 ? ? 2?mMK ?? 。振幅 A 將變?yōu)闊o限大。但由于阻力的存在，振幅是 一個(gè)有限的數(shù)值。當(dāng)阻力及給料量改變時(shí)，將會(huì)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(yīng)用。 超共振狀態(tài) Pnn ?:超共振狀態(tài) ，這種狀態(tài)又分為兩種情況： （ 1） n 稍大于 Pn ，即 K 稍小于 mM? 。若取 2?MK? ，則得 rA ?? 。因?yàn)?Pnn? ，所以篩子起動(dòng)與停車時(shí)要通過共振區(qū)。這種狀態(tài)的其它優(yōu)缺點(diǎn)與低共振狀態(tài)相同。 （ 2） Pnn?? ，即為遠(yuǎn)離共振區(qū)的超共振狀態(tài)。此時(shí)， ? ? 2?mMK ??? 。從圖可以明顯地看出：轉(zhuǎn)速愈高，機(jī)體的振幅 A就愈平穩(wěn)，即振動(dòng)篩的工作就愈穩(wěn)定。這種工作狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)是：彈簧的剛度越小，傳給地基及機(jī)架的動(dòng)力就愈小，因而不會(huì)引起建筑物的振動(dòng)。同時(shí)，因?yàn)椴恍枰芏嗟膹椈?，篩子的構(gòu)造也簡單。目前設(shè)計(jì)和應(yīng)用的振動(dòng)篩，通常采用這種工作狀態(tài)。為了減少篩子對地基的動(dòng)負(fù)荷，根據(jù)振動(dòng)隔離 理論，只要使強(qiáng)迫振動(dòng)頻率 ? 大于自振動(dòng)頻率 P? 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(shè)法消除篩子在起動(dòng)時(shí)，由于通過共振區(qū)而產(chǎn)生的共振現(xiàn)象。目前采用的消振方法如前所述。 篩面傾角的選擇 長沙 理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最終篩分用的單軸慣性振動(dòng)篩的篩面傾角推薦為 ～ ，本設(shè)計(jì)的振動(dòng)篩篩面傾角為可調(diào)節(jié)。計(jì)算時(shí)取 015 。 振動(dòng)篩有關(guān)參數(shù)的選定結(jié)果見下表： 表 31 振動(dòng)篩有關(guān)參數(shù) 規(guī)格 用途 篩框尺寸 篩面面積 2m 最終篩分 1500 5600 層數(shù) 最大入料粒度 生產(chǎn)率 t/h 篩孔尺寸 2 300 上層 90～ 450 下層 30～ 90 上層 25～ 100 下層 6～ 25 4 動(dòng)力學(xué)分析及參數(shù)計(jì)算 振動(dòng)篩動(dòng)力學(xué)基本理論 慣性振動(dòng)篩的振動(dòng)系統(tǒng)是由振動(dòng)質(zhì)量（篩箱和振動(dòng)器的質(zhì)量）、彈簧和激振力（由回轉(zhuǎn)的偏心塊產(chǎn)生的）構(gòu)成。為了保證篩子的穩(wěn)定工作，必須對慣性振動(dòng)篩的 的振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，以便找出振動(dòng)質(zhì)量、彈簧剛性、偏心塊的質(zhì)量矩與振幅的關(guān)系，合理地選擇彈簧的剛性和確定偏心塊的質(zhì)量矩。 圖 41 振動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)模型圖 圖 表示圓振動(dòng)篩的振動(dòng)系統(tǒng)。為了簡化計(jì)算，假定振動(dòng)器轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心和機(jī)體 (篩箱 )的重心重合．激振力和彈性力通過機(jī)體重心。此時(shí)，篩子只作平面平移運(yùn)動(dòng)。長沙 理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 今取機(jī)體靜止平衡時(shí) (即機(jī)體的重量為彈簧的彈性反作用力所平衡時(shí)的位置 )的重心所在點(diǎn) o 作為固定坐標(biāo)系統(tǒng) (xoy)的原點(diǎn)，而以振動(dòng)器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中 心 1o 作為動(dòng)坐標(biāo)系統(tǒng)(1x 1o 1y )的原點(diǎn)。 偏心重塊質(zhì)量 m的重心不僅隨機(jī)體一起作平移運(yùn)動(dòng) (牽連運(yùn)動(dòng) )， 而且還繞振動(dòng)器的回轉(zhuǎn)中心線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) (相對運(yùn)動(dòng) )，則其重心的絕對位移為： mx ＝ x +1x ＝ x + ?cosr ＝ x +rcos t? my ＝ y + 1y ＝ y + ?sinr =y+rsin t? 式中： r —— 偏心質(zhì)量的重心至回轉(zhuǎn)軸線的距離。 ? —— 軸之回轉(zhuǎn)角度， ? ＝ t? ,? 為軸回轉(zhuǎn)之角速度 ,t為時(shí)間。 偏心質(zhì)量 m運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力為 ： )c os( 222 trxmdt xdmF mx ?????? ?? )s i n( 222 trymdt ydmF my ?????? ?? 式中 tmr ?? cos2 和 tmr ?? sin2 為偏心質(zhì)量 m 在 x 與 y 方向之相對運(yùn)動(dòng)離心力或稱激振力。 在圓振動(dòng)篩的振動(dòng)系統(tǒng)中，作用在機(jī)體質(zhì)量 M 上的力除了 xF 和 yF 外 ，還有機(jī)體慣性力 yMxM ???? ?? 和 (其方向與機(jī)體加速度方向相反 )、彈簧的作用力 yKxK yX ?? 和 ( XK和 yK 表示彈簧在 x 和 y 方向的剛度， 彈簧作用力的方向永遠(yuǎn)是和機(jī)體重心的位移方向相反 )及阻尼力 ycxc ??和? (c 稱為粘滯阻力系數(shù)，阻尼力的方向與機(jī)體運(yùn)動(dòng)速度方向相反 )。 在單軸振動(dòng)系統(tǒng)中，作用在機(jī)體質(zhì)量 M 上的力除了和之外，還有機(jī)體的慣性力和（其方向與機(jī)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(jī)體的運(yùn)動(dòng)方向相反）。 當(dāng)振動(dòng)器在作等速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，將作用在機(jī)體 M 上的各力 ，按照理論力學(xué)中的動(dòng)靜法建立的運(yùn)動(dòng)微分方程式為： ? ? tmrxKxCxmM x ?? c o s2???? ??? ? ? tmrxKyCymM y ?? s i n2???? ??? 式中： M —— 機(jī)體的計(jì)算質(zhì)量 wwj mKmM ?? 長沙 理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 式中： jm —— 振動(dòng)機(jī)體質(zhì)量 。 wm —— 篩子的物料重量 。 wK —— 物料的結(jié)合系數(shù) ， ~?wK 。 根據(jù)單軸振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)微分方程式的全解可知，機(jī)體在 x 和 y 軸方向的運(yùn)動(dòng)是自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)兩個(gè)簡諧振動(dòng)相加而成的，事實(shí)上，由于有阻尼力存在的緣故，自由振動(dòng)在機(jī)器工作開始后就會(huì)逐漸消失，因此，機(jī)體的運(yùn)動(dòng)就只剩下強(qiáng)迫振動(dòng)了。所以，只需要討論公式的特解： ? ?xx tAx ?? ?? co s ? ?yy tAy ?? ?? sin 其特解為： ? ? 22 ??? mMK CosmrA xx x??? ? ? 21t a n ??? mMK Cxx ??? ? ? ? 22???mMKCosmrAyyy??? ? ? 21t a n ??? mMK Cyy ??? ? 式中： 角為機(jī)體的振幅和相位差和方向機(jī)體的振幅；和為和 yxyx yxAA ??。 系統(tǒng)的自振頻率為： mMKWp ?? 參振重量及參振質(zhì)量的計(jì)算 參振 重 量 W的計(jì)算： W= 4321 WW ZWW ??? = ??? 321 WW W 2 2 c)21 γ（ LBHH ? 長沙 理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 =3051+743+110+22 )1030 ?????（ =4212 kg 式中， 1W 篩箱的重量 kg 2W 激振器參振部分的質(zhì)量 kg 3W 彈簧支撐裝置的參振質(zhì)量 kg 4W 篩上物料的質(zhì)量 kg Z篩面層數(shù) Z=2 1H 入料端物料高度 cm 2H 排料端物料高度 cm L篩面有效長度（型號(hào)長度減去 10cm） B篩面有效寬度（型號(hào)寬度減去 10cm） γ 物料的散比重 ?煤γ 1t/ 3m C物料對篩面的比壓系數(shù) C=～ 現(xiàn)取 C= 參振 質(zhì) 量 M的 算： M= ?gW ?9814212 kg 2S /cm 主彈簧剛度計(jì)算與選擇 彈簧剛度 K的選擇應(yīng)遵循的原則是：使振動(dòng)篩系統(tǒng)的工作過程中傳給基礎(chǔ)的動(dòng)負(fù)荷盡可能的小。 一般地，座式振動(dòng)篩只要使 840 ～ωω工 ? 取0ωω工 =5 a．振動(dòng)篩的固有頻率 0ω = k30n??π =0300201ωωπ工?? =b．彈簧的總剛度 K K=M 20ω = = kg/cm c．每個(gè)彈簧的剛度 1K 長沙 理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 1K =8K = 8 =244 /cm 根據(jù)國標(biāo)要求，選擇彈簧高徑比 ?DH 取彈簧用鋼絲直徑 d=30mm 中徑 D=100mm 圈數(shù) n=5 自由高度 0H =280mm 激振器偏心質(zhì)量及其偏心距的驗(yàn)算 偏心軸的主要尺寸確定 偏心軸重量 1G 1G = 4d2 γπ ??? L = 4 2 ???π = kg 式中， d偏心軸偏心段直徑 cm L偏心軸偏心段長度 cm γ 鋼的密度 g/ 3c