3175直線振動篩的設計【6張CAD高清圖紙和文檔】【GC系列】

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II 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計 3175直線振動篩的設計 摘 要 本次設計振動篩，在冶金和煤礦有廣泛的應用。本文主要介紹振動篩的應用及其發(fā)展狀況，本次設計包括振動篩的分類與特點和設計方案的確定；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；合理設計振動篩的結構尺寸；對激振器進行偏心塊的設計和計算，和齒輪的校核；包括原始的設計參數(shù)；電動機的設計與校核；進行了主要零部件的設計與計算；彈簧的設計與計算；軸的強度設計；軸承的選擇和計算；然后設備的維修、安裝等。 關鍵詞：振動篩；彈簧；激振器 The design of the 3175 linear vibrating screen ABSTRACT This design is vibrating screen, have significant applications in metallurgy and coal mines. This paper mainly introduces application of vibrating screen and its development condition, the design contain the classification and features of vibration screen and the determination of design scheme; Analyzing the movement of materials; For dynamics analysis and the calculation of the kinetic parameters of vibrating screen; The reasonable design the structure size of vibrating screen; Vibrator for the design and calculation of eccentric block, and the gear check; Including the original design parameters; The design of the motor and check; The design and calculation of main components; Spring design and calculation; The strength of the shaft design; Selection and calculation of the bearing. . KEYWORDS:screening ,spring ,vibrator IV 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計 目錄 1 緒論------------------------------------------------------------------------------------1 1.1 篩分技術的現(xiàn)狀-----------------------------------------------------------------------------1 1.2 篩分機械發(fā)展概況--------------------------------------------------------------------------2 1.3 國內外篩分機械的發(fā)展方向--------------------------------------------------------------3 1.4 課題提出意義和所設計的內容-----------------------------------------------------------3 2 熱礦振動篩的運動和動力學分析--------------------------------------------------------4 2.1 振動篩的基本概念 ------------------------------------------------------------------------4 2.1.1 振動篩分類-------------------------------------------------------------------------4 2.1.2 篩分基本原理----------------------------------------------------------------------5 2.1.3 振動篩的主要部件----------------------------------------------------------------5 2.2 振篩面物料的運動分析-------------------------------------------------------------------6 2.3 熱礦振動篩的動力學分析----------------------------------------------------------------7 2.4 熱礦振動篩工作原理----------------------------------------------------------------------9 3 熱礦振動篩參數(shù)的設計計算---------------------------------------------------------------11 3.1 參數(shù)的計算與選擇--------------------------------------------------------------------------11 3.2 動力參數(shù)的計算與選擇--------------------------------------------------------------------15 4 主要零部件的設計-----------------------------------------------------------------------------19 4.1 激振器的設計--------------------------------------------------------------------------------19 4.1.1 齒輪設計計算-----------------------------------------------------------------------19 4.1.2 軸的強度計算-----------------------------------------------------------------------24 4.1.3 偏心塊設計計算--------------------------------------------------------------------29 4.1.4 軸承選擇-----------------------------------------------------------------------------30 4.2 螺旋彈簧計算--------------------------------------------------------------------------------31 4.3 聯(lián)軸器的選擇--------------------------------------------------------------------------------34 5 熱礦振動篩的安裝與維護-------------------------------------------------------------------35 5.1 熱礦振動篩的安裝--------------------------------------------------------------------------36 5.2 熱礦振動篩的維護--------------------------------------------------------------------------37 6 環(huán)保和經(jīng)濟評價---------------------------------------------------------------------------------37 6.1 熱礦振動篩的環(huán)保--------------------------------------------------------------------------37 6.2 熱礦振動篩的經(jīng)濟分析--------------------------------------------------------------------38 結論------------------------------------------------------------------------------------------------------39 致謝------------------------------------------------------------------------------------------------------40 參考文獻-----------------------------------------------------------------------------------------------41 第 42 頁 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計 1 緒論 1.1 篩分技術的現(xiàn)狀 振動篩分機在工程中應用廣泛。從國內的研究方向來看，一方面致力于當前篩分機械的運動分析和結構調整；另一方面瞄準新穎的設計目標、探求合理的結構方式，以便進一步推動篩分機械的應用。 20世紀40年代，振動篩的出現(xiàn)，標志著現(xiàn)代篩分技術進入了一個新的發(fā)展階段。隨著煤炭加工業(yè)的不斷發(fā)展，篩分作業(yè)日益成為其不可缺少的一部分。在現(xiàn)代煤炭工業(yè)中，篩分作業(yè)的作用絕不僅僅體現(xiàn)在為其他選煤方法創(chuàng)造條件，它還直接關系到煤炭產(chǎn)品的對路供應和生產(chǎn)部門的經(jīng)濟效益。通過篩分分級，可以提高煤炭產(chǎn)品質量、增加品種。這對于減少環(huán)境污染、提高煤炭利用效率和社會經(jīng)濟效益都有著重要的意義。可以認為，就煤炭加工而言，篩分作業(yè)和分選作業(yè)處于同等重要的地位。美國某學者甚至認為，篩分作業(yè)是選煤廠中最重要的工藝環(huán)節(jié)，對能否有效地選煤、回收商品煤、產(chǎn)品脫水干燥等都具有深遠的影響，一言以蔽之：篩分是選煤加工廠的“靈魂”。尤其值得一提的是：同煤炭的分選作業(yè)相比，篩分作業(yè)還具有簡單易行、投資少、見效快、便于管理的特點。類似于煤炭工業(yè)，篩分作業(yè)在其他工業(yè)部門中也有著廣泛的應用，并占有舉足輕重的地位。例如，在三峽和小浪底等水利工程工地，就有眾多的各種類型的篩分機械對砂石物料進行篩分處理；此外，在制鹽、糧食加工等領域也廣泛地采用篩分機械對物料進行凈化處理。篩分雖然是一種古老的分類方法。它可以處理從0.1~300mm甚至更大力度的各種各樣的物料。伴隨粉體顆粒技術、機械工程技術等相關領域的科技進步，眾多的新思想、新技術和新材料被引入到篩分技術中來，篩分設備的處理能力和篩分效率也有了長足的進步，設備的可靠性不斷提高，同時很多新型的篩分設備不斷問世。例如，近年來英國的某公司成功地將超聲渡技術應用到超細粒級的篩分作業(yè)中，有效地解決了篩孔堵塞的問題，使得篩分技術得以取代以往某些只能采用風力分級來解決的細粒物料的分級作業(yè)，進一步拓展了篩分作業(yè)的應用范圍。 20世紀40年代，振動篩的出現(xiàn)，標志著現(xiàn)代篩分技術進入了一個新的發(fā)展階段。隨著煤炭加工業(yè)的不斷發(fā)展，篩分作業(yè)日益成為其不可缺少的一部分。在現(xiàn)代煤炭工業(yè)中，篩分作業(yè)的作用絕不僅僅體現(xiàn)在為其他選煤方法創(chuàng)造條件，它還直接關系到煤炭產(chǎn)品的對路供應和生產(chǎn)部門的經(jīng)濟效益。通過篩分分級，可以提高煤炭產(chǎn)品質量、增加品種。這對于減少環(huán)境污染、提高煤炭利用效率和社會經(jīng)濟效益都有著重要的意義?？梢哉J為，就煤炭加工而言，篩分作業(yè)和分選作業(yè)處于同等重要的地位。美國某學者甚至認為，篩分作業(yè)是選煤廠中最重要的工藝環(huán)節(jié)，對能否有效地選煤、回收商品煤、產(chǎn)品脫水干燥等都具有深遠的影響，一言以蔽之:篩分是選煤加工廠的“靈魂”。尤其值得一提的是：同煤炭的分選作業(yè)相比，篩分作業(yè)還具有簡單易行、投資少、見效快、便于管理的特點。類似于煤炭工業(yè)，篩分作業(yè)在其他工業(yè)部門中也有著廣泛的應用，并占有舉足輕重的地位。例如，在三峽和小浪底等水利工程工地，就有眾多的各種類型的篩分機械對砂石物料進行篩分處理；此外，在制鹽、糧食加工等領域也廣泛地采用篩分機械對物料進行凈化處理。篩分雖然是一種古老的分類方法。它可以處理從0.1~300mm甚至更大力度的各種各樣的物料。伴隨粉體顆粒技術、機械工程技術等相關領域的科技進步，眾多的新思想、新技術和新材料被引入到篩分技術中來，篩分設備的處理能力和篩分效率也有了長足的進步，設備的可靠性不斷提高，同時很多新型的篩分設備不斷問世。例如，超聲渡技術應用到超細粒級的篩分作業(yè)中，有效地解決了篩孔堵塞的問題，使得篩分技術得以取代以往某些只能采用風力分級來解決的細粒物料的分級作業(yè)，進一步拓展了篩分作業(yè)的應用范圍。 1.2 我國篩分機械發(fā)展概況 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，并培養(yǎng)了一批技術人員。 2).自行研制階段：從1966年到1980年研制了一批性能優(yōu)良的新型篩分設備，1500mm×3000mm重型振動篩及系列，15、30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。 1.3 國內外篩分機械的發(fā)展方向 工業(yè)的發(fā)展對振動篩的品種和質量要求愈來愈高、從而使振動篩的發(fā)展提高到了一個新的階段、綜合國內外篩分機的狀況、篩分機向以下幾個方向發(fā)展： 　　1).向高效率高產(chǎn)量化發(fā)展：工業(yè)的現(xiàn)代化進程促使企業(yè)規(guī)模增大、生產(chǎn)能力大大 提高、需要高效高產(chǎn)能篩分機與之配套。 　　2).向標準化、系列化、通用化發(fā)展：這是便于設計、組織專業(yè)化生產(chǎn)、保證質量 和 降低成本的作用 　　3).振動強度的增大：篩機的振動過程逐漸強化、即提高篩機的振動參數(shù)、以取得 較大的速度和加速度，從而提高生產(chǎn)能力和篩分效率。 　　4).向輕型、環(huán)保、結構簡化方向發(fā)展：80年代的老式振動篩,換網(wǎng)特別不方便,壓網(wǎng)螺栓每層就有48支,換一個網(wǎng)時間最少要4個鐘頭,且高目數(shù)的粉體容易從螺栓泄出去。 1.4 課題提出意義和設計的內容 機械設計主要是培養(yǎng)機械設計能力,對本科所學知識的一次全面應用，并且是和以后的工作的一個連接，主要培養(yǎng)學生的動手能力和整體思維能力。本次設計描述3175直線振動篩的設計方法依據(jù)和步驟，包括振動篩的分類與特點和設計方案的確定；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；合理設計振動篩的結構尺寸；對激振器進行偏心塊的設計和計算，和齒輪的校核；包括原始的設計參數(shù)；電動機的設計與校核；進行了主要零部件的設計與計算；彈簧的設計與計算；軸的強度設計；軸承的選著和計算；然后設備的維修、安裝等。 2 熱礦振動篩運動與動力學分析 2.1 2.1.1 振動篩的分類 振動篩分類方式較多，常按激振器驅動軸的根數(shù)多少來分類，可以將振動篩分為單軸與雙軸兩種： 按照其工作原理、結構、用途，可將直線振動篩大體分為： 表2.1振動篩的分類 類型 振動運動軌跡 最大給料粒度v /mm 篩孔尺寸 /mm 用途 固定格篩 靜止 1000 25~300 預先篩分 圓筒篩 按一定方向旋轉 300 5~60 脫泥礦石分級 滾軸篩 篩軸按一定方向旋轉 210 26~50 大塊礦物篩分脫介、預先分級 搖動篩 近似直線 50 13~50 0.5 分級、脫水、脫泥等 圓振動篩 圓、橢圓 400 6~100 分級 直線振動篩 直線、準直線 300 3~80 0.5~13 分級、脫水、脫介 共振篩 直線 300 0.6~80 分級、脫介、脫水 概率篩 橢圓、直線、圓 100 16~60 礦物分級 等厚篩 直線、圓 300 25~40 礦物分級 ： 通常情況下篩子多數(shù)采用慣性振動篩，它的主要優(yōu)點是振幅穩(wěn)定，受其他干擾因素小，缺點是激振器有較大的尺寸和高消耗的特點。 2.1.2 振動篩就是對散性物料幾何尺寸的篩分，比較其的大小與篩孔的大小，如果小于，物料將從篩孔中通。篩子振動時單個物料在篩面上產(chǎn)生一定的使其離開篩面，當通過最高點時物料重新落到篩面上進行篩分。如果改變篩面的振幅需要改變偏心塊上下的激振力大小。通過改變其上、下上的相位角，可改變篩面的的曲線形狀并且還可以改變振動篩篩面物料的運動軌跡形式。 1）圓振動篩 其運動軌跡形式為圓或橢圓，它是以一個旋轉加速度矢量運轉而形成的運行軌跡，因為圓振動篩的松散被篩物料的能力非常強，故其常常傾斜安裝則會使卡在篩孔中的顆粒重新跳出，有利于提高篩分效率，運轉平穩(wěn)工作可靠。其可有輕型、重型和吊式坐式之分。 2）直線振動篩 由于篩子在振動過程中有振的不平穩(wěn)性，所以篩子以直線或近似直線為運行軌跡，為了提高效率篩面通常水平安裝或稍微傾斜安裝；振動方向角為40o～60o；物料的輸送和篩分，就在篩面上進行。 這類篩子結構緊湊，振動參數(shù)合理，運動平穩(wěn)，有較高的篩分和脫水效率。 2.1.3 振動篩的基本結構 振動篩分為共振篩、圓振動篩和直線振動篩等等，其中圓振動篩和直線振動篩往往統(tǒng)稱為慣性振動篩，盡管在工作原理和結構上有區(qū)別，但它們的主要組成部件都是一樣的，其組成部件主要有振動器、篩箱、傳動裝置和隔振裝置。 1） 振動器 振動篩使用的振動器通常有兩種：單軸式和雙軸式。圓振動篩采用單軸式主要的振動源，擁有動器的主要有。 有筒式振動器、箱式振動器、振動電動機振動器和偏心式振動器，無論使用哪種振動它的基本原理都相同。振動器有兩個旋轉方向相反但速度相同的偏心質量，而偏心質量因旋轉所產(chǎn)生的離心力在振動方向上的分力相互抵消，從而形成直線運行軌跡。當其振動方向上的合力通過振動篩篩箱重心時，振動篩運動軌跡為直線。在實際生產(chǎn)中，往往合力作用線不一定完全通過重心，有時會偏離一個小小的距離。會使運動軌跡成近似于直線的扁橢圓。兩個偏心質量可以通過一對齒輪來實現(xiàn)等速同步運行。 2）篩箱 篩箱可以分為篩框、篩面和緊固裝置。而箱框是由側板和橫梁構成，側板是用15mm厚的鋼板制成，橫梁通常用槽鋼或工字鋼制成；一般采用焊接、高強度螺栓或柳接三種方式將其聯(lián)結起來。工程上常采用方式這樣能夠有效地防止回松雖然有藝，但它的荷適應能力較好，使緊湊有利于使振動篩能可靠運行。焊接內應力較大，焊縫復雜，在強烈振動作用時焊縫易開裂直至斷裂，但其結構工藝簡單，一般可采用回火處理以消除內應力。 3）傳動裝置 振動篩帶傳動裝置，它的主要特點是減震緩沖，傳動較平穩(wěn)結構相對簡單，因此振動器的轉速可任意選擇，其運轉時如果轉速過快皮帶會容易出現(xiàn)打滑磨損而造成篩孔的堵塞。為避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象，常用傳動裝置用聯(lián)軸器可直接驅動振動篩，可使振動器轉速平穩(wěn)也可以延長使用壽命，但振動器的轉速不能調節(jié)。目前為止傳動裝置通常采用高性能齒輪傳動系統(tǒng)比較廣泛。 4） 隔振裝置 振動篩常用的隔振裝置是由支撐元件隔振器組成，其本質是一個具有恢復力的彈性支撐和能量損耗裝置。通常，隔振器都是專門設計并制造型號使用時可作為機械零件來裝配安裝的器件。根據(jù)制造材料和形式的不同可將隔振器分為金屬絲網(wǎng)隔振器、金屬螺旋彈簧隔振器、橡膠隔振器、鋼絲繩彈簧隔振器等，螺旋彈簧的外形尺寸較小、結構緊湊，而所得剛度很小，消振性能好，不需要緊固件且工作可靠。由于振動篩的振幅較大，一般采用圓柱螺旋彈簧作隔振裝置。 2.2 熱礦振動篩篩面物料的運動分析 振幅和頻率決定了物料在篩面上的運動，為了取得較高生產(chǎn)率和生產(chǎn)效率，篩子多采用顆粒的跳動狀態(tài)。根據(jù)物料在篩面上的運動情況，選擇合適的頻率和振幅，由此計算單個顆粒在篩面上的運動受力分析如下。 圖 2.1 篩上物料受力分析 顆粒出現(xiàn)跳動狀態(tài)的臨界條件：物料顆粒出現(xiàn)跳動的臨界條件是顆粒對篩面的法X向壓力N=0，即 (2.1) (2.2) 當時，單個處于的，當時，僅僅在篩體表面上的。 根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗： 　　　　　當Kv=時，有利于顆粒透篩 圖 2.2 篩上物料跳動狀態(tài) 2.3 熱礦振動篩的動力學分析 慣性振動的）、振動質量（篩箱和振動器的穩(wěn)定的工作，需要對慣性振動篩的振析計算，進而找出其性、振幅之間的關系，要求選擇的彈和偏心重塊的必須合理。 分析如圖2.3所示。按單軸振動篩動力法引出運動： （2.3） 　　　　　 　　　　 圖 2.3雙軸直線運動振動篩動力學分析 慣性式振動篩的最大特點是激振的頻率大于系統(tǒng)的固有頻率。常以頻率比Z來表示，通常頻率比Z=4~6.頻率比的定義為 今將上式等號兩邊均取平方，得 （2.4） 式中 K—系統(tǒng)的彈性剛性系數(shù)。當Z=5時，則 上式中代表篩箱振體產(chǎn)生單位振幅時的慣性力，而K則為振動系統(tǒng)的剛性系數(shù)，亦即系統(tǒng)產(chǎn)生單位變形時所需的彈性力。可見，慣性式振動篩系統(tǒng)的彈性力遠小于篩箱振體的慣性力，在進行動力學分析時，它對篩箱振體的運動影響不大，一般不超過(2~5)%。阻尼力對系統(tǒng)的影響也是如此，在近似計算時，可略去不計。這就是慣性式振動篩的基本特點。直線振動篩的近視解與圓運動篩相似，當忽略阻尼力及彈性力后，加速度用代入得 　　　 （2.5） 式中 根據(jù)式（2.3），直接得篩箱振體振幅A為 （2.6） 其相位角為 （2.7） 系統(tǒng)的固有頻率為 （2.8） 2.4 熱礦振動篩的工作原理 工作原理與結構特點直線振動篩均為座式安裝。采用雙軸激振器（電機不參振），由兩臺電機外拖作反向自同步旋轉，使篩體沿直線方向作周期性往復運動，從而達到篩分的目的。 圖2.4 振動篩實圖 3 熱礦振動篩動力參數(shù)設計選擇 3.1 參數(shù)的 篩面的主要作用是用來完成篩分過程的，按被篩物料的性質、粒度及篩分工藝的要求，選擇合適的篩面。篩面應具有足夠的強度，較高的開孔率和不易堵孔等性能。 公式 (3.1) 式中 要求 篩分對象 每平方米篩面的。取其孔為 考慮粒度寸一半的多少，但對篩分質量的， 每一的地方的粒度并不完全一致。取平均值 考慮粒度大于的顆粒多少，而對。在此情況下，取其值76%，L=1.76。 參考篩分篩分機效率的要求，在此要求下. 考慮的影響；水的含量對物料的影響和。 在此條件下上述各數(shù)值都取1。 中國130m2燒結機的臺車規(guī)格寬為2.5米，應為要留空隙。篩面取3.1m，長為7.5m，是為3175型。 3.1.2 振幅和激振頻率的確定 由B.A.奧列夫斯基公式=0.15a+1（篩孔尺寸a）得到的結果顯然其結果與事實不符。因而，依據(jù)已有的經(jīng)驗，篩孔尺寸在左右的振動篩，選振幅為5.5是可行的，由于現(xiàn)在設計中利用原來的設備基礎來選擇，所以選振幅為4.5mm振動頻率為n=735r/min. 3.1.3 篩子的 篩面與之間的夾角稱為α。篩面傾角與篩分機之密切相關。隨著的加大，篩分機的隨著物料在篩面加快而加大；但物料在篩面上縮短從而使得篩子的降低，減小會使篩分機的增加，常選傾角為α=-10°～10°，則選取傾角α=5°是可以的。 3.1.4 物料的拋射角 當機械指數(shù)已定時，拋射角度愈大，則輸送速度也就愈小，機械指數(shù)選取最佳的拋射角度β=40°。 3.1.5 機械指數(shù) (3.2) 式中： 4.5mm 振次 735r/min 3.1.5 拋料指數(shù) (3.3) 3.1.6 送料速度 (3.4) 取：=0.92（對比重較大的散粒=0.85~1.0） (振動頻率) 由拋料指數(shù)查的n=0.68 所以 3.1.7 臨界轉速 (3.5) 現(xiàn)在選取n=735r/min，較臨界轉速稍低是合理的。 3.1.8 篩箱的尺寸 篩箱幾何尺寸的確定是篩分機械的重要的工藝參數(shù)，尺寸除了考慮外，其湊合而成，使其線能重心。用其。 圖 3.1 振動篩示意圖 由于篩箱是左右對稱，所以取篩箱的一半求重心即可。表中各部件重量是半值。 篩體振動部分的重量和質量： 3.1.9 篩體振動時，為了減小激振力對地基的壓力過大，篩子應該有減振底架。它的質量大小應該遵循：不僅能使起到減振的效果而且又不能使質量太重而顯得太過笨重。 選得 從而底架重量 底架的實際重量為74921N,合理。 3.2 3.2.1 (3.6) 式中： 與篩子振動中停留于篩面的物料重量之和，即，的送料速度v、。 所以 =2.73x(161916+5116) =456KN 取激振力為， 3.2.2 的簡化，如下圖3.2所示為。 圖 3.2振動篩系統(tǒng)計算簡化圖 可通過求它的，設在垂直方向的最大振幅為，則位移幅： 假設不考慮阻尼，則運動方程式： (3.7) 由上二式得： 式中： 支承彈簧總剛度。計算彈簧時，因為靜壓縮量為30mm左右，選每個彈簧剛度為494N/mm，共12只，則 減振彈簧總剛度，同理。并選與支承彈簧同剛度的彈簧，共14只，則 激振頻率 (3.8) 代入上式得： 求出的結果，負號表示的是的方向相反，這是兩質量系統(tǒng)在過情況。 對的振幅，可以大致以彈簧的向相等，那么其振幅是： 實際振幅較計算值稍大些，因為彈簧水平剛度小于垂直剛度的緣故。 3. 2.3 系統(tǒng)自振頻率的計算 由J.P.鄧哈陀的“機械振動學”中給出二質量的頻率方程； （3.9） 代入數(shù)的 干擾力的頻率w=77rad/s>>42.67rad/s 因此可行 3.2.4 傳導力的計算 1.激振力sin35°（垂直方向）傳至底架上的力。設該力為，則其傳導率 (3.10) 結果負號表示在忽略阻尼的條件下，力與的相位差180° 所以 2. 傳至地基的力 (3.11) 原來 =130000~146250N 3.2.5 電動機功率計算 電動機的選擇 (3.12) 式中 P—電動機的計算功率（KW） M—參振質量（kg） A—振幅（m） n—振動次數(shù)（r/min） d—軸承內徑（m） C—阻尼系數(shù)，一般取C=0.2 f—軸承摩擦系數(shù)，對滾動軸承f=0.005 η—傳動效率，取η=0.95 代入數(shù)據(jù)得 考慮到被忽略的影響因素，今選取大一檔電機，功率為45KW. 轉速為735r/min 電機型號：Y280S-8 4 主要零部件的設計 4.1 激振器的設計 4.1.1 齒輪強度的設計 已知數(shù)據(jù)：傳遞功率45KW轉速735r/min 材料選用40Cr調質后硬度達到HBS=250～280 1>按齒根彎曲疲勞強度設計 確定齒輪傳動精度等級7，估取=18m/s 齒輪法向模數(shù)Mn由公式得 ≥mm (4.1) 齒寬系數(shù) 查文獻[11,10-7]得 =0.3 按齒輪相對軸承為對稱布置，取齒數(shù)為65。 載荷系數(shù)=××× 使用系數(shù)文獻[11,10-2]嚴重沖擊 動載系數(shù)查文獻[11,10-8]得=1.24 齒向載荷分布系數(shù) 從文獻[11,10-4]中的調質齒輪欄查得小齒輪相對支承對稱布置，7級精度. =1.12+0.8 齒間載荷分布系數(shù)及 =10° = + ==1.75 = =1.75+1.01=2.76 查文獻[11,10-3]得 =1.1 載荷系數(shù)=1.6 當量齒數(shù) =/ =65/=68 (4.2) 齒形系數(shù)查文獻[11,10-5]得 =2.28 應力修正系數(shù)查文獻[11,10-5]得 =1.67 重合度系數(shù)=0.25+0.75/1.8=0.68 螺旋角系數(shù)=1-×=1-1×=0.92 (4.3) 許用彎曲應力= (4.4) 齒輪彎曲疲勞根限應力查文獻（[11,10-20]得 =800MPa 工作應力循環(huán)次數(shù)N=60nj=60×n×1×（10×52×40） (4.5) =60×735×1×20800=1.198×109 彎曲疲勞強度的壽命系數(shù)查文獻[11,10-18] =1 彎曲疲勞強度的安全系數(shù)S==1.5 ==533MPa ≥ ≥2.27mm 取=4mm 中心距a===264.011mm (4.6) 將中心距圓整為266mm 由于軸承外徑D=280mm,中心距實際值a太小不符合要求 所以取中心距實際值a=396mm =6 Z=65 齒輪中心距實際值a===396.016mm 分度圓的螺旋角?== (4.7) 分度圓直徑d= =390mm (4.8) 2>齒面接觸疲勞強度校核 (4.9) 齒數(shù)比u=1 齒輪轉矩T1=520000N.mm 齒寬b=×d=0.8×390=312mm 小齒直徑mm 載荷系數(shù)=2.67 彈性系數(shù)查文獻[11,10-6] =189.8 (4.10) 節(jié)點影響系數(shù)查文獻[11,10-30] =2.47 重合度系數(shù)、可取=0.75～0.88,齒數(shù)多時,取小值,反之,取大值. =60,=0.8 螺旋角系數(shù) = =189.8×2.47×0.68×0.99× = 184.5MPa 許用接觸應力 = 齒輪接觸疲勞極限應力 =800MPa 安全系數(shù)查文獻[11,6-5] =1.0 壽命系數(shù)查文獻[11,6-16] =1 齒面工作硬化系數(shù)=1 =MPa ﹤ 3>齒根彎曲疲勞強度校核 許用彎曲應力 = (4.11) 齒根彎曲疲勞極限應力 =800MPa 壽命系數(shù)查[11,10-17]得 =1 尺寸系數(shù)查[11,10-25]得 =1 安全系數(shù)查[11,6-5]得 =1.6 =500MPa 彎曲應力= (4.12) 根據(jù)當量齒數(shù) (4.13) 齒形系數(shù)查[11,10-5]得 =2.28 應力修正系數(shù)查文獻[11,10-5]得 =1.73 螺旋角系數(shù) =1-×=1-1×=0.92 (4.14) 重合度系數(shù)=0.68 = =25.2 MPa ﹤ 4>齒輪結構尺寸 法向模數(shù)=6 齒數(shù)=65 法向壓力角=20° 齒頂高系數(shù) 正常齒 =1 頂隙系數(shù) 正常齒 =0.25 螺旋角=10° 分度圓直徑 =mm (4.15) 齒頂高 ==6mm 齒全高 h=+=13.5mm 齒頂圓直徑 =+2=402mm 齒根圓直徑 =-2382.5mm 端面壓力角 0.329 (4.16) =18.2° 基圓直徑 370.5mm 基圓柱螺旋角 0.176×0.95=0.17 (4.17) =9.6° 齒輪中心矩 mm (4.18) 4.1.2 在進行軸的校核時，選擇危險截面處進行強度分析，即該截面應是扭轉應力和彎曲應力較大且應力集中系數(shù)較大，根據(jù)主被動軸及偏心塊的安裝位置得，主動軸相對于被動軸有較大的彎矩，因此校核主動軸的強度即滿足要求。如圖4.1所示，圖中、。 支反力： 圖4.1主軸的負載、彎矩、剪力圖 圖4.2 齒輪徑向力的載荷、剪力、彎矩 圖4.3偏心塊產(chǎn)生的剪力、彎矩、扭矩 軸在旋轉時，偏心塊產(chǎn)生了較大慣性力，對軸的強度起著主導作用。當慣性力旋轉到垂直方向與重力重合時，此時、有最大值。慣性力與軸同一角速度方向旋轉，對軸而言，其應力方向是不變的。上面的其他作用力，如偏心塊重力、齒輪重力、齒輪的徑向力及圓周力，對軸而言，此載荷是交變的，但與慣性力比較式很小，故僅按心軸驗算即可 。 （4.19） 對的合金鋼，取 為了是振動篩能夠正常運行所以對軸的疲勞強度進行校核。 軸上應分別考慮由于偏心塊旋轉產(chǎn)生的彎曲應力（不變應力）；由于自身重力、齒輪上徑向力所引起的應力（交變應力）。 ： ： 因為 所以 不變部分： 求應力: 不變部分， (4.20) 交變部分： 由重力產(chǎn)生的切應力較小，略去。軸的材料為40Cr調質處理。由文獻[11,15-1]得 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)按文獻[11,3-2]查取，因，，經(jīng)插值后可查得 又有文獻（11）附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為 故有效應力集中系數(shù)按式（附表3-4）為 由文獻[11,3-2]的尺寸系數(shù)，由文獻[11,3-3]的扭轉尺寸系數(shù) 由文獻[11,3-4]查得表面質量系數(shù) 則的綜合系數(shù)為 取 由下式計算危險斷面的安全系數(shù)； (4.21) 只考慮彎曲時安全系數(shù)： (4.22) 只考慮扭轉時的安全系數(shù)： (4.23) 所以 >>S=1.5 故可知其安全 4.1.3 如圖4.1所示，根據(jù)的要求的求得其面積 : （4.24） 重心: 圖4.1 偏心塊的幾何尺寸 表4.1 偏心塊慣性力的調整情況 一塊偏心塊的慣性力： (4.25) 減去5個鐵圓柱剩余之慣性力。 (4.26) 在空心孔內采用鉛質的調整圓柱，其慣性力調整情況如表4.1 的鉛柱重： 4.1.4 軸承的選擇 調心滾子軸承（型號：23626） 計算載荷： (4.27) 軸承受的最大徑向力：=61860N 軸承受的軸向力A=0 P==61860N 溫度按150°算，查的 則 當量動載荷=55674N 工作容量系數(shù)：,有文獻（12）查表的 代入數(shù)據(jù)的 則 (4.28) 壽命驗算結果：74304h 4.2 螺旋彈簧的計算 4.2.1 ： ： (4.29) 曲度系數(shù)： (4.30) 彈性變形：25.8mm (4.31) 彈性剛度： (4.32) 考慮到彈簧振動方向對其軸線是傾斜，彈簧不僅受軸向的壓縮，而且還受側向彎曲，并且由此產(chǎn)生附加的彎曲應力。 取彈簧的自由高度H=420mm 由三角的余弦定理，可求得; 圖 4.2 支承彈簧的各個位置 因此對于為4.9m