振动筛选设备的设计

超细破碎机的设计

学    院：    机械工程学院          

专    业：  机械设计制造及其自动化     

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学    号：                  

指导教师：                       

  2011年6月

摘  要

竹纤维是从竹子中提取出来的一种天然纤维材料,竹纤维除了具有天然纤维素纤维的优良特性外,其组织物经特定加工后,具有很高的绿色环保性、良好的透气性、独特的回弹性、瞬间吸水性及较强的纵向和横向强度等,因而受到越来越多行业的重视与利用,广泛用于纺织、建筑等行业。我国竹资源非常的丰富,我们应当对竹纤维这种新材料进行更加全面的研究,对它进行更加充分的开发和利用。

目前我国还没有专用竹纤维的分级筛选设备,采用振动筛分可望解决竹纤维的分级筛选问题。圆振动筛可以很好地解决此类问题,因此本次设计的竹纤维分级筛选设备是仿照圆振动筛，该系列振动筛主要用于煤炭行业中物料分级、脱水、脱泥、脱介等作业。其工作可靠，筛分效率高，但设备自身较重。设计分析论述了设计方案，包括振动筛的分类与特点和设计方案的确定；合理设计振动筛的结构尺寸；进行了激振器的偏心块等设计与计算，包括原始的设计参数，电动机的设计与校核；进行了主要零部件的设计与计算，皮带的设计计算与校核，弹簧的设计计算，轴的强度计算，轴承的选择与计算，然后进行了设备维修、安装、润滑及密封的设计，最后进行了振动筛的环保以及经济分析。

关键词：振动筛；激振器；圆振动筛

Abstract

Bamboo fiber is bamboo extracted a natural fiber materials, bamboo fiber besides have the excellent characteristics of natural cellulose fiber outside the organization, the specific things after processing, has the very high green environmental protection sex, good air permeability, unique recovery, instant water imbibition and strong lateral and longitudinal strength, etc, and is more and more attention and the use of the industry, widely used in textile, construction and other industries. Bamboo resources in China are plentiful, we should be in bamboo fiber this new material for more comprehensive research, to more fully the development and utilization. 

At present, China's didn’t have the exclusive classification of bamboo fiber filter device. Vibration screening using bamboo fiber is expected to solve the problem of classification filter. Circular Vibrating Screen can solve such problems, Therefore the design of the classification of bamboo fiber filter device is modeled on a round shaker ,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;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; round shaker

第一章  引言

1.1前言

竹纤维是从竹子中提取出来的一种天然纤维材料,竹纤维除了具有天然纤维素纤维的优良特性外,其组织物经特定加工后,具有很高的绿色环保性、良好的透气性、独特的回弹性、瞬间吸水性及较强的纵向和横向强度等,因而受到越来越多行业的重视与利用,广泛用于纺织、建筑等行业。

我国竹资源非常的丰富,我们应当对竹纤维这种新材料进行更加全面的研究,对它进行更加充分的开发和利用。机械开纤后的纤维分级筛选是竹纤维制备的关键步骤,直接关系到后续纤维制备的质量,而目前这正是竹纤维制备工作的薄弱环节。机械开纤后的竹纤维是以各种大小不同的颗粒混合在一起的。在一些轻、重工业部门中，物料在使用或进一步处理前，常常需要分成粒度相近的几种级别。物料通过筛面的过孔分级称为筛分。筛分所用的机械称为筛分机械。我们可以参照矿用筛分机械实现竹纤维的筛分。基于这样的原因，本课题首次提出了“竹纤维振动分级筛选设备的设计”，试图实现竹纤维的分级筛选。

在选矿厂和选煤厂中应用的筛分机械有很多种结构型式，如旋流筛，滚轴筛，简筛、摇动筛，惯性振动筛和共振筛等。目前，由于惯性振动筛具有构造简单、生产能力大，筛分效率高等优点，因而在选矿厂、选煤厂及其它工业部门中已被广泛用于分级，脱水，脱介和脱泥作业。共振筛在生产实践中也取得较好的效果，但因具有较大的冲击裁荷，故其机件(如横梁与侧板)容易损坏。须进一步研究和改进。

1.2背景

1.2.1振动筛的发展概况

筛分设备在国外的发展已有300多年的历史，在此之前，物料的筛分主要采用人力筛分，动力筛分最早也是摇动筛。大约100多年前就出现了惯性筛，最早的惯性筛是采用柴油机带动的，主要用于物料的分级作业。

比较完善的振动惯性筛出现在19世纪初，主要是用于分级的圆振动筛（单轴振动筛），随着选煤、选矿业的发展用于脱水的直线振动筛（双轴振动筛）逐渐发展起来。

单轴振动筛的发展经历了简单惯性式向自定中心式的发展过程。直线振动筛经历了箱式振动器到双电机拖动的筒式振动器（自同步技术），目前为箱式振动器与侧邦式块偏心单元体振动器（自同步技术）的并存时代。

现在振动筛轴承普遍采用了振动设备专用轴承，筛框的主要联接件采用了虎克铆钉或高强螺栓，筛面采用了不锈钢筛面、聚鞍脂筛面等。筛框结构逐渐趋于合理，筛框受力设计上逐步由静态动力设计向以模态分析为基础的现代动态设计阶段发展。

在振动筛的制造方面，主要焊接结构件均采用了去应力和喷丸处理，对筛框的形状误差、主要构件的形位公差、粗糙度控制等方面的要求越来越严。

虽然筛分机的结构形式在发展过程中出现了许多种新型结构及筛分方法，但通过实践证明，许多看似理想的结构型式被无情淘汰。因此，国际上一些筛分机制造厂家生产的振动筛结构型式逐渐趋于近似，机型趋于稳定，人们已不在追求新、奇结构型式，而把追求筛分机的可靠性指标放在首位，因此筛分机寿命普遍提高，正常使用寿命普遍达到5年以上。

1.2.2我国振动筛的发展概况

国内振动筛的发展经历了五个阶段：

1.引进设备阶段：20世纪50年代左右，国内振动筛主要靠引进原苏联、波兰等国的设备，面积一般在10平方米以下。

2.初步开发阶段：从20世纪60年代，我国技术人员在引进国外振动筛的基础上，研究开发了类似50年代进口的产品，如SZZ、SSZ圆、直线振动筛（单、双轴振动筛）系列。

3.研究设计阶段：20世纪70年代，我国技术人员对选煤厂仍在使用的进口设备进行了系统的调查研究，分析论证，并研制出了单轴，双轴系列振动筛，如DD、ZD、DS、ZS系列圆、直线振动筛（单、双轴振动筛），并在选煤厂广泛使用，最大规格12。

4.新产品开发与引进技术阶段：20世纪80年代，我国振动筛发展进入了一个全新时期，相继开发的新型振动筛有ZD型等厚筛、旋转概率筛和概率筛等新品种。同时，原鞍山矿山机械厂引进了美国RS公司的圆振动与直线振动筛系列产品，最大面积14.4m2,基本满足了中小型选煤厂的生产需要，并在国内大量推广应用，唐山煤科院参考德国KHD公司技术，研制开发了ZK、YK系列振动筛。85年左右，洛阳矿山机械厂也引进了日本神户制钢的技术开始生产大型筛。

5.大型振动筛开发研制阶段：20世纪90年代，随着大型选煤厂生产需要，原来的中小规格振动筛已满足不了生产需要，虽然洛矿引进了日本神户制钢大型筛技术，但并没有成功推广应用，许多研究单位与制造单位也相继开发超过3米宽的大型振动筛，但事故率高，不能被用户认可。说明大型筛的研制存在一定难度。为此，原煤炭部把“大型直线振动筛的可靠性研究”列入国家“九五”科研攻关项目。原平顶山选煤设计院承担了该项目，并首次研究成功2ZKP3660型大型直线振动筛，并于2000年投入使用，可靠性指标达到了引进产品的水平。目前该系列产品已在国内大量推广，将逐步替代进口产品。

2000年，平顶山选煤设计院研制出的自同步型2ZKZ3660大型直线振动筛也成功应用于兖矿集团东滩煤矿选煤厂；2002年，山西赛德筛选技术设备有限公司研制开发了JR3072香蕉筛，并形成了系列，投入实际运用，为取代大量进口的香蕉筛产品奠定了技术基础。

我国的振动筛技术从无到有，从小到大。目前品种型号繁多，绝大部分中小型产品基本能满足了用户要求，大型产品技术已趋于成熟，尚需在振动筛制造方面更进一步提高。相信在不远的将来，振动筛大量进口的局面将结束。

1.3振动筛的分类

1.按振动筛振动频率是否接近或远离共振频率分为共振筛和惯性振动筛。共振筛曾一度崛起，受到各国普遍重视，发展很快；但在生产实践中，暴露出结构复杂、调整困难、故障较多等缺点。而惯性振动筛由于激振器的结构简单，工作可靠，便于维修，从而得到了广泛的使用。惯性振动筛是靠固定在其中部的带偏心块的惯性振动器驱动而使筛箱产生振动。惯性振动筛按振动器的形式可分为单轴振动筛和双轴振动筛。

2.按振动筛按筛面工作时运动轨迹的特点，分为圆运动振动筛（简称圆振动筛）和直线运动振动筛（简称直线振动筛）两大类。圆振动筛由于振动器安装的位置偏差，实际筛箱运动轨迹一般为椭圆。即使直线振动筛，由于制造与设计偏差，通常筛箱的运动轨迹也不完全是直线，只是接近直线振动。圆振动筛由于激振器是一根轴，所以又叫单轴振动筛，直线振动筛激振器由两根轴组成，所以也称双轴振动筛。

3.当然振动筛还有其它许多分类方法，例如，按照支撑弹簧的结构不同，又有线形弹簧振动筛和非线形弹簧振动筛。按支承装置安装位置不同，可分为座式振动筛和吊式振动筛，按筛箱与水平面是否成一定角度安装，可分为水平筛和倾斜筛。按工作频率的高低，可分为高频振动筛和低频振动筛等等。

1.4筛分机械发展方向

综合国内外筛分机械发展现状 ,筛分机械将向以下几个方向发展。

1.向重型超重型筛发展。大的矿业工程需要处理大块物料 ,法国素梅斯塔公司生产的振动棒可处理直径达1m以上的大块物料。

2.向振振动筛发展。以减轻整机重量、降低成本、提高使用寿命和可靠性为目标 ,提出新型的振振动筛机。

3.向标准化、系列化、通用化发展。这是便于设计、生产和降低成本的有效途径 ,德国 KHD公司生产的USL 和USK筛机的侧板、筛板、横梁、传动轴均已实现标准化、通用化 ,振动器也只有三种 ,同属德国的申克公司生产的冷、热烧结矿筛和等厚筛只有两种标准，可见三化程度之高。

4.振动强度增大。筛机的振动过程逐渐强化 ,以取得较大的速度和加速度 ,从而提高生产能力和筛分效率。

5.向空间发展。针对细物料 ,先后出现了旋流振动筛、锥型振动筛、蝶型振动筛、旋转概率筛等 ,既减少占地面积 ,又提高生产能力和筛分效率。

6.向难筛分物料筛机发展。

7.共振筛系列发展停滞 ,惯性振动筛系列日益壮大。

第二章  工作原理及结构组成

2.1圆振动筛的工作原理

具有圆形轨迹的惯性振动筛为圆振动筛，简称圆振筛。这种惯性振动筛又称单轴振动筛，其支承方式有悬挂支承与座式支承两种，筛面固定于筛箱上 ，筛箱由弹簧悬挂或支承，主轴的轴承安装在筛箱上， 主轴由带轮带动而高速旋转。由于主轴是偏心轴，产生离心惯性力，使可以自由振动的筛箱产生近似圆形轨迹的振动

YA型圆振动筛和一般圆振动筛很类似，筛箱的结构一般采用环槽铆钉连接。振动器为轴偏心式振动器，用稀油润滑，采用大游隙轴承。振动器的回转运动，由电动机通过一堆带轮，由V带把运动传递给振动器。

2.2振动筛基本结构

本次设计的竹纤维筛选设备是参考圆振动筛设计的，是由激振器、筛箱、隔振装置、传动装置等部分组成。

2.2.1筛箱

筛箱由筛框、筛面及其压紧装置组成。

1．筛面：筛面是筛子的主要工作部件。其性能的好坏不但影响生产率和筛分效率，而且对延长筛分机的使用寿命，提高作业率和降低生产成本有重大意义。

筛分机对筛面的基本要求是：有足够的强度，最大的有效面积（筛孔总面积与整个面面积之比），耐腐蚀，耐磨损，有最大的开孔率，筛孔不易堵塞，在物料运动时与筛孔相遇的机会较多。前一种要求影响工作的可靠性和使用寿命，后面三种要求关系到筛子的工作效果。筛面的开孔率为筛孔总面积与筛面面积的比值，用百分比来表示。开孔率越大，颗粒在每次与筛面接触时，透过筛孔的机会就越多，从而可以提高单位面积的生产率和筛分效率。开孔率与筛孔的形状，筛丝的直径有关，筛丝直径小，开孔率增大，但筛丝太小，强度不够，影响筛面的使用寿命。

筛面用于脱介，脱水，脱泥等湿式筛分作业时，通常采用不锈钢筛面较适宜。近年来，随着科学技术的发展，聚氨酯橡胶筛面现实了他的优越性，使用寿命长，不易堵筛筛孔，噪音小，但是价值昂贵。由于竹纤维比较细小，与一般胡筛煤所用的筛面是不一样。所以用户可以根据的需要制作。

为减少噪声，提高耐磨性设计中采用成型橡胶条，用螺栓固定在筛面拖架上。其紧固方式是沿筛箱两侧板处采用压木、木契压紧。木楔遇水后膨胀，可以把筛面压的很紧，此方法简单可靠，更换筛面方便。

2．筛框：筛框由侧板、横梁等部分组成。侧板采用厚度为6—16mm的A5或20号钢板制成。衡量常用圆形钢管、槽钢、方形钢管或工字钢制造。筛框必须要由足够的刚性。筛框各部件的联接方式有铆接、焊接和高强度螺栓联接三种。

2.2.2激振器

圆振动筛采用单轴振动器，由纯振动式振动器、轴偏心式振动器和皮带轮偏心式自定中心振动器。

激振器的结构特点：

（1）产生惯性力的不平衡重块装在一个刚性极大的轴上，因此可采用承载能力极大的滚珠轴承。

（2）采用滚珠轴承可简化润滑系统，因为其它轴承需要用昂贵的循环润滑油，而滚珠轴承只需通过润滑孔或集中注油器加油，或是用油脂润滑，简单而便宜。

（3）激振器是可拆卸的。当轴承损坏时，可拆下整个激振器更换。

2.2.3支承装置和隔振装置

支承装置主要是支承筛箱的弹性元件，有吊式和座式两种。振动筛的隔振装置常用的有螺旋弹簧、板弹簧和橡胶弹簧。

座式结构的地层隔振装置采用刚度大的弹簧，它的作用有：

（1）系统的固有频率为弹簧刚度与参振质量的函数，当筛子质量确定后，振动的固有频率就取决与弹簧的刚度。因此弹簧的刚度决定着弹性系统的工作状态和筛分机工作的稳定性。

（2）弹簧刚度大，传给基础动负荷亦大。因此，适当的选择弹簧的刚度，可以减小传给基础的动负荷

。

图2-1 弹簧

2.2.4 传动装置

振动筛通常采用三角皮带传动装置，它机构简单，可以任意选择振动器的转数。

第三章  振动筛参数计算

3.1运动学参数的确定

选取和计算振动筛运动学：

参数振动机械的工作平面通常完成以下各种振动：简谐直线振动、非简谐直线振动、圆周振动和椭圆振动等。依赖上述各种振动，使物料沿工作面移动。而本课题拟分选的竹纤维属于潮湿纤维黏性物料，其筛分作业应选用低频大振幅。我这次的设计参数振动筛的转速在800左右，振幅5mm左右。

3.1.1.抛掷指数

在一般的情况下 ，根据筛子的用途选取，圆振动筛一般取=3～5，直线振动筛宜取=2.5～4；。难筛物料取大值，易筛物料取小值。筛孔小时取大值，筛孔大是取小值。由于是竹纤维，所以这次选取大值，选取。

3.1.2.振动强度

振动强度K的选择。主要受材料强度及其构件刚度等的，目前的机械水平K值一般在3～8的范围内，振动筛则多取3～6。本次设计选择K=4。

3.1.3.筛面倾角

筛面与水平面之间的夹角称为筛面倾角。筛面倾角与筛分处理量及筛分效率密切相关。随着筛面倾角的加大，物料在筛面上的运动速度加快，筛分机的处理量也随之加大，但是物料在筛面上的停留时间缩短，筛分效率降低；如果筛面倾角减小，则物料在筛面上的运动速度减小，筛分机的处理量减小，筛分效率增加。筛面倾角的大小决定了要求的生产效率和筛分效率。根据实践经验，筛面倾角推荐以下数据：

单轴振动筛用于预先分级： =15~25°

单轴振动筛用于最终分级： =12.5~20°

双轴振动筛用于预先分级： =0~10°

双轴振动筛或共振筛用于脱水、脱介： =-5~0°

所以本次设计采用的圆振动筛的筛面倾角取。

3.1.4.筛箱的振幅

筛箱振幅；是设计筛子的重要参数，其值必须适宜，以保证物料充分分层，减少堵塞，以利透筛。通常取=3～6mm，其中筛孔大者取大值，筛孔小者取小值。本次设计选取=5mm。

3.1.5.筛子的振动频率

                （3-1）

3.1.6.振动强度校核

实际振动强度K按照下式计算：

                      （3-2）                              

应为所以符合振动强度要求。

筛子的实际强度： =3.76 ；

即筛子的频率和振幅分别为：A=5；n=820； =4。    

3.1.7.物料的运动速度

圆振动筛的物料运动速度计算：

                                    （3-3）

式中：取修正系数≈0.1。

=0.0336m/s                       

3.2振动筛工艺参数的确定

振动筛的工艺参数包括筛面的长度和宽度、筛分效率。

3.2.1.筛面的长度和宽度

由公式： Fq

式中：Q——处理量，Q=50.4/h

      F——筛面的工作面积

      q——单位时间处理量,q=3.5

可得出F=14.4,选取筛面长度L=6.0m，所以B=F/L=14.4/6.0=2.4m

3.2.2.筛分效率

在筛分作业中，筛分效率是衡量筛分过程的质量指标。筛分效率是指筛下产物重量与原料中筛下级别(筛下级别是指原料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料)重量的比值。筛分效率一般以百分数表示。筛分效率可按下式计算：

                                                (3-4)

式中  ——原料中筛下产物含量的百分数；

      ——筛上产物中筛下级别含量的百分数；

将原科和筛上产物进行精确的筛分，根据筛分结果即可算出筛下级别含量及。筛分所用筛面的筛孔尺寸和形状，应与测定筛分效率所用的筛子相同。筛分机械的筛分效率与物料的粒度特性、物料的湿度、筛孔形状、筛面倾角、筛面长度、筛面的运动特性及生产率等因素有关。不同用途的筛分机械对筛分效率有不同的要求。

下面对其型号作以说明：

表3.1  2YA2460型圆振动筛的运动学参数和工艺参数

振动器偏心质量及偏心距的确定：

工作时，弹簧刚度小，故振幅计算式中K值可以略。

对于单轴振动筛：     

                                             （3-5）

式中M —振动机体质量，M=300kg

m —偏心块质量

A —筛箱振幅，A=5mm

r —偏心距，r=24mm

负号表示重心在振动中心的两个不同方向上。

由式（3-5）得， ==51.7kg

3.4电动机的选择

3.4.1电动机功率计算

惯性振动筛的功率消耗主要是由振动器为克服筛子的运动阻力而消耗的功率和克服轴在轴承中的摩擦力而消耗的功率来确定。

电机的功率为：

                              （3-6）

------振动消耗的功率

-----摩擦消耗的功率

式中：—.

。

，。 这里对于滚子轴承选取。

由上式可求N=0.725KW

3.4.2 选择电机

选择传动电机型号为，其额定功率为，

3.4.3电机的启动条件的校核

惯性振动筛起动时，电动机需克服偏心质量的静力矩和摩擦力矩，起动后由于惯性作用，功率消耗较少，因而需选用高起动转矩的电动机。因此，按公式计算的功率，必须按起动条件校核：

                                                (3-7)

式中:    ——电机的起动转矩；

        ——电机的额定转矩；

         ——振动筛偏心重量的静力矩与轴承的摩擦静力矩之和              

=9550=9550=5.15N·m                               ( 3-8)

            =                                 (3-9)

式中：    ——速比

         ——起动力矩系数  取=2.1

      ===1.7                                      (3-10) 

因此有    ==1.72.1=3.57                              (3-11)

         =                                          (3-12)

式中为偏心质量的静力矩与轴承的摩擦力矩之和

        = +                                    (3-13)

式中为振动器上轴承的摩擦力矩

           =2M                                      (3-14)

==0.00251.70.058=1.215N·m         (3-15)

式中                                              (3-16)

将值带入公式(3.20)得=21.215=2.43 N·m

     为静力矩

          =51.70.0249.8=12.16 N·m                (3-17)

将与值带入公式(3.19)得=2.43+12.16=14.59 N·m

将值带入公式(3.18)得==9.03N·m

==1.75

由于=3.57,所以满足,电机起动校核合格。

表3.2 电动机性能

4.1轴承的选择与计算

4.1.1轴承的选择

根据振动筛的工作特点，应选用大游隙双列调心滚子轴承。所以选择轴承型号3622，内径110mm，外径240mm。基本额定动载荷352KN。

按照基本额定动载荷来选取轴承

                                                 (4-1)

式中：     ——基本额定动载荷来

           ——当量动载荷

           =51.70.024 ()=9.15KN         (4-2)

4.1.2轴承的寿命计算

     轴承的寿命公式为：

                      =()                            (4-3)

式中:的单位为10r

    ——为指数。对于球轴承， =3；对于滚子轴承， =10/3。

计算时，用小时数表示寿命比较方便。这时可将公式(4.1)改写。则以小时数表示的轴承寿命为：                  

= ()                                               (4-4)

式中：

——基本额定动载荷=352KN 

    ——轴承转数

          ——当量动载荷

选取额定寿命为50000h。

将已知数据代入公式(4.2)得：

                   ==3906370h>50000h 满足使用要求。

因此设计中选用轴承的使用寿命为3906370小时。

4.2皮带的设计

4.2.1选取皮带的型号

带设计功率= 1.30.75 =0.975KW                           (4-5)

式中:——工况系数，查表得=1.3

     ——传递的额定功率， =0.75KW

 根据=0.975KW，小轮转数=1390rmp，查文献，选Z型皮带。

4.2.2传动比

===1.7                                                  (4-6)

4.2.3带轮的基准直径

1．选择小带轮的基准直径：查文献选取=90mm

2. 选择大轮的基准直径：  ==1.790 (1-e)=151.47mm 

   e=0.01 

    查表取=150mm

4.2.4带速

带速常在=5～25m/s之间选取

===6.5469m/s                             (4-7)

4.2.5初定中心距

  按0.7(+)2(+)选取,因此有168480,选=300mm。

4.2.6带的基准长度

所需基准长度=2+ (+)+=980                     

带入数据得=980 查文献选取基准长度=1000mm

4.2.7实际中心距

           =+=300+=310mm          (4-8)

安装时所需最小中心距:

==310-0.0151000=295mm                       (4-9)

张紧或补偿伸长所需最大中心距:

               =310+0.032000=340mm         (4-10)

4.2.8小带轮包角

 =180=180=169   

4.2.9单根带的基本额定功率

根据=90mm,n=1390rmp，查文献得=0.36KW

考虑传动比的影响，额定功率的增量查表得=0.02KW

4.2.10带的根数

查表得  

    ===2.47根      

          取3根

式中：——小带轮包角修正系数，查表得=0.98

      ——带长修正系数，查表得=1.06

4.2.11单根带的预紧力

                            (4-11)

式中为带每米长的质量, 查表得=0.06kg/m

4.2.12作用在轴上的力

 带的设计参数如表6.1所示。

                             表4.1 带的设计参数

4.3.1轴的设计特点

轴是组成机械的一个重要零件。它支承着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动。所以，在轴的设计中，不能只考虑轴本身，还必须和轴系零、部件的整个结构密切联系起来。

轴设计的特点是：在轴系零、部件的具体结构未确定之前，轴上力的作用和支点间的跨距无法精确确定，故弯矩大小和分布情况不能求出，因此在轴的设计中，必须把轴的强度计算和轴系零、部件结构设计交错进行，边画图、边计算、边修改。

设计轴时应考虑多方面因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。对于高速轴还应考虑振动稳定性问题。

4.3.2轴的常用材料

轴的材料种类很多，设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。

轴的常用材料是35、45、50、优质碳素钢，最常用的是45钢。对于受载较小或不太重要的轴，也可用A、A等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受的，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢。

本次设计选用45优质碳素钢。

                     图4-1 轴

由于筛面得宽度是2400mm,加上两边装的偏心轮与轴承的长度,所以我粗略的设计轴的长度是1830mm,轴承的内径是90mm,前面已经说明轴的偏心距是24mm,轴主要的偏心块部分我所选的长度是1438mm,安装偏心轮部分的轴长是85mm。

4.3.3轴的校核

图4-2 偏心轴所受弯矩图

经验算，满足强度要求。

4.4支承弹簧设计验算

1、计算弹簧钢丝直径

根据弹簧所受载荷特性要求，选取钢丝。许用应力选取查得切变模量Mpa

初步选取旋绕比

F=mrw2+mg=9150+6000N

N

曲度系数

mm

根据文献得d=25mm。

2、计算弹簧中径

D=cd=258=200mm

查表取D=200mm。

3、计算弹簧圈数和节距

，

mm

根据文献得：    

查表取n=6圈，由表25-11得弹簧的总圈数为：

圈

查表得弹簧的节距：

mm

4、求解弹簧的间距和螺旋角

由文献弹簧的间距：

mm

由文献弹簧螺旋角：

5、弹簧验算

1）弹簧疲劳强度验算

由弹簧材料内部产生的最大最小循环切应力：

可得：           =

疲劳强度安全系数计算值及强度条件可按下式计算：

式中：——弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限

      ——弹簧疲劳强度的设计安全系数,取=1.3-1.7由于设计的振动筛精度要求不是很高,所以设计的安全系数可以取1.8到2.2

由于这里粗略的取1373就可以了,所以

按上式可得：     ==1.8

所以此弹簧满足疲劳强度的要求。 

第五章 总结

5.1 总结

通过近三个月的学习，以及指导老师的精心指导，终于在煤炭振动筛选设备的基础上，探索一种新型竹纤维振动筛选设备的设计。在设计过程中，虽然有很多是总结了前人的经验加以运用，但依然对我有很大的帮助。通过这次毕业设计，巩固了自己的知识，对AutoCAD软件、《机械制图》、《机械设计》、《互换性与测量技术》等主干课程进行了二次学习，加深了对本专业的理解，也提高了自己的动手和思考解决问题的能力，同时也加强了协同作业的能力，也是对四年大学生活学习的一个很好总结，为我在今后的工作和学习打下了坚实的基础。

5.2 展望

1.向大型化发展。工业的现代化进程促使企业规模增大 ,生产能力大大提高。

2.向理想运动轨迹振动筛发展。以提高各区段的筛分效率和整个筛机生产率为目标 ,寻找一种以理想运动方式为基础的新型筛分机成为筛分设备发展的一个新方向。

3.向振振动筛发展。以减轻整机重量、降低成本、提高使用寿命和可靠性为目标 ,提出新型的振振动筛机。

4.应用自同步技术。采用双电机自同步技术以代替齿轮强迫同步 ,可简化结构 ,降低噪音 ,从而简化了机器润滑、维护和检修等经常性的工作 ,减少设备故障。

致谢

在xx老师的精心指导和严格要求下，本次设计才得以完成，在整个毕业设计期间，从选题、设计到最后的图纸和说明书的完成都倾注了指导老师的大量心血，郑老师以她渊博的知识和严谨的治学作风，指导我如何更好地做好设计工作。在许多设计工作中给了我细致无微的指导。此外郑老师细心的指导和平易近人的作风让我最感动，让我收获最大的是她对学问的一丝不苟的态度和对知识精益求精的追求。每一个细微的知识都严格要求，使我能顺利完成设计任务的保证。

同时也要感谢的是同课题的同学和朋友们，他们经常为我的设计提出各种意见和建议，虽然大家设计方面的经验并不充分，所做方向也各有不同，提出的建议并不总能切中肯綮，但这份友情、这份真诚实在是我生命中一笔宝贵的财富。

总之，这几个月的毕业设计里，进而整个大学期间里有许许多多曾经帮助过我和启迪过我的人，也许我无法一下说出所有人的名字，但我会永远记住他们为我所做的一切，永远永远…… 

最后，诚挚的感谢所有参加本论文评审和答辩的各位老师，感谢你们在百忙之中抽出时间参加我论文

参考文献

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