振动筛的结构设计【任务书+三维+二维+说明书】.rar

引言第 1 页(共 27 页)振动筛的结构设计振动筛的结构设计摘要随着我国社会经济的不断发展，农业机械渐渐在机械工业中占比不断增大，并像发达国家一样不断像自动化智能化发展。本次课题来源与社会生产实践。通过对农产品的筛分。研究振动筛的结构进行优化设计。本文振动筛的筛分物料主要以农产品为主。为做出符合要求的筛分机械，对结构及工作进行仔细研究设计，以直线振动筛为模板。此类型振动筛适合筛分大部分农作物。此振动筛为同步双振电机驱使，结构简单，安装方便，成本低。由两台振动电机产生一种组合的直线振动，这种方法既可以使物料在筛网上进行直线运动又由于振动物料与筛网发生碰撞从而达到筛分的目的。总体方案为；普通筛分方法，直线运动轨迹，协同共振，金属弹簧减震。关键词：关键词：直线振动筛；结构设计；振动电机 AbstractWith the continuous development of Chinas social economy,agricultural machinery gradually accounts for an increasing proportion of the machinery industry,and continues to develop like automation and intelligence like developed countries.The source of this topic and the practice of social production.Through the screening of agricultural products.The structure of the vibrating screen was studied for optimal design.The screening materials of the vibrating screen in this paper are mainly agricultural products.In order to make a screening machine that meets the requirements,the structure and work are carefully studied and designed,and the linear vibrating screen is used as a template.This type of vibrating screen is suitable for sieving most crops.This vibrating screen is driven by synchronous double vibration motor,which has simple structure,easy installation and low cost.A combined linear vibration is generated by two vibrating motors,and this method can not only make the material move in a linear motion on the screen but also achieve the purpose of screening because the vibrating material collides with the screen.The overall scheme is;Ordinary screening method,linear motion trajectory,synergistic resonance,metal spring shock absorption.Key words:linear vibrating screen;structural design;Vibrating motors.振动筛的结构设计第 2 页(共 27 页)1 前言前言1.1 选题背景选题背景随着工业的不断进步，筛分技术已成为推动国民经济各领域发展的关键力量。在冶金、矿山、煤炭、水电等行业，筛分技术的作用愈发凸显，不仅为物料的精准分选和分级提供了可靠手段，还在脱泥、脱水和脱介等工艺环节中发挥了重要作用1。筛分设备的技术革新和质量提升，直接关联着工艺效果的优化、生产效率的提高以及能源消耗的降低，进而深刻影响着企业的整体经济效益。振动筛作为一种高效且可靠的筛分设备，在工矿企业中得到了广泛应用。它不仅具备筛分、分级的基本功能，还能满足物料洗涤、脱介、脱水等多元化需求。振动筛的技术水平和质量表现，直接关系到工艺执行的效率、生产成本的控制以及资源利用的高效性，对企业的经济效益产生显著影响2。近年来，全球范围内对振动筛分技术的研发和创新投入持续加大。各国纷纷致力于提升振动筛的性能，包括优化振动参数、实现设备大型化、推动筛机零部件的标准化和模块化，以及广泛应用自同步技术等。这些努力不仅推动了振动筛技术的飞速发展，也催生了一系列新型筛机的问世。目前，振动筛凭借其结构简洁、处理能力强、运行稳定可靠等优点，在筛分设备市场中占据了绝对的主导地位，其市场份额高达约953。接下来，我们将深入探讨振动筛的发展历程、产品种类及规格，以及其在结构强度方面的特点，以期为相关行业的从业者提供有价值的参考和启示。1.2 研究意义研究意义近年来，技术进步的提升带动了消费者对各类商品需求的精细化与品质要求的不断提升。振动筛的技术在制造业上也有更高的要求，从最古老式的筛分机到现在最受欢迎的产品已经经过了很多代的转变，现在国外的许多国家在这方面的研究相对我国引言第 3 页(共 27 页)来说已经是遥遥领先，像美国，德国，日本等等这些发达国家，在振动筛的技术研究方面比我国早好几十年，为了满足振动筛在国民经济中的各行业中高速发展，加快振动筛的发展进度，我们对家乡沙石厂进行参观实习后，对此进行了研究探讨并做出了详细的设计方案4。1.3 国外研究现状国外研究现状自 16 世纪起，国外便开始对筛分机械进行深入的研究与制造工作。到了 18 世纪，随着欧洲工业革命的爆发，筛分机械领域迎来了飞速发展的黄金时期。这一时期的创新和技术突破，为筛分机械奠定了坚实的基础。经过数百年的不断演进和迭代，筛分机械技术已经在本世纪达到了一个高度成熟和先进的阶段，为现代工业提供了高效、可靠的物料筛分解决方案。德国申克公司，德国申克 Schenck 公司由机械工程师 Carl Schenck 创办于 1881年，总部位于德国达姆斯达特（Darmstadt），130 多年生产称量和振动设备的产品研发经验，Carl Schenck 由一家铸造厂，发展成为工业称重给料、输送筛分、除尘过滤和自动化领域的供应商，提供高精度散装物料处理完整的解决方案，包括气动输送和注射，机械输送，称重和进料，振动筛和进料器，粉碎机，尺寸分类以及热处理设备和粉尘过滤，可提供 260 多种筛分设备5。图 1 筛分机 图 2 输送带筛分机图 1 筛分机 图 2 输送带筛分机STK 厂家提供的筛分机械系列涵盖了广泛类型，且技术标准颇高。KHD 厂家则生产超过二百种筛分机器，具备高度的通用适用性。KUP 公司与海因勒曼公司均独振动筛的结构设计第 4 页(共 27 页)立研发了具有双重倾角设计的筛分设备。美国 RNO 公司新开发出 DF11 型双频振动筛，其特色是应用了不同振动频率的激励装置7。DRK 公司则成功研制出一种采用单个高速电机驱动的三分配给料系统8。日本的东海株式会社与 RXR 公司合作，创新研制了结合旋转与循环运动的立式送料筛分机，这对于细颗粒的一次性高效分级尤为有效。英国为有效从湿原煤中分离微细煤粉，研发出了效能卓越的旋流概率筛。而前苏联则研发了一款集共振筛与直线振动筛优点于一身的多用途自同步直线振动筛，展现出独特的技术融合9。1.4 国内研究现状国内研究现状由于工业发展缓慢，基础比较薄弱，理论研究和技术水平落后，我国筛分机械的发展是本世纪近 50 年的事情，大体上可分为三个阶段10。(1)在复刻技术积累阶段，我们成功地再现了一系列国外的先进筛分机械，比如苏联的系列圆振动筛、BKT-11 与 BKT-OMZ 摇摆筛型号，还有来自波兰的WK-15 圆振动筛、CJM-21 摇动筛，以及 WP1 和 WP2 两款吊装直线振动筛。这些成功的复制品不仅为我国筛分机械产业的快速发展打下了稳固的地基，还有效锻炼和壮大了一支专业的技术人才队伍11。(2)创新研发阶段：自 1966 年至 1980 年，我国集中力量自主研发了一系列高性能筛分机械，其中包括了 1500 毫米乘以 3000 毫米的大型重型振动筛及其系列化产品，15 平方米与 30 平方米规格的共振筛系列，专为煤炭筛选设计的单轴与双轴振动筛系列，YK 系列与 ZKB 系列自同步直线振动筛，以及等厚原理与概率筛选原理的系列筛分机，还有针对性的冷热矿石专用筛分系列设备。这一时期的自主研发工作，极大地丰富了我国筛分机械的产品线，提升了行业技术水平。这些设备虽然存在着故障较多、寿命较短的问题，但是它们的研制成功基本上满足了国内需要，标志着我国筛分机走上了独立发展的道路12。(3)发展升级阶段：伴随改革开放的步伐迈入 80 年代，我国筛分机械领域亦迎来了崭新的发展阶段。成功研制了振动概率筛系列、旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、自同步重型等厚筛系列、重型冷热矿筛系列、弛张筛、螺旋三段筛的研制，粉料直线振动筛、琴弦振动筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得成功13。引言第 5 页(共 27 页)1.5 发展趋势发展趋势振动筛分设备在诸多工程应用中占据核心位置，为国民经济的稳健增长发挥着关键作用。从国际研究的最前沿观察，研究重点正双向展开：一方面，集中力量于现有筛分设备的运动学解析与架构改良之上；另一方面，则是前瞻未来，追求设计上的新突破，寻觅更优化的构造模型，旨在为振动筛分技术的进步和应用拓展开辟新的道路。1.国外技术发展趋势国外筛分设备仍以发展振动筛为主，振动筛向标准化、通用化和系列化方向发展；向大型化方向发展，但最大到 55m2，已够用了；增大筛面倾角，提高筛分效率；发展细粒筛分设备，筛孔尺寸小到 0.1 0.3 毫米；旋流筛使用逐渐增多；共振筛发展停滞14。2.国内技术发展趋势积极开展筛分技术研究，提高原煤干式深度筛分技术，降低分级下限和增加煤炭品种，着重解决粒度细、水分高和黏度大的难筛物料的分级技术；为满足大露天矿选用，研制重型分级筛，适用于 500 毫米以下物料筛分；为提高筛板的寿命和效果，着重发展焊接筛网，非金属筛面；共振筛有被淘汰之势，应大力发展块偏心圆振动筛和直线振动筛15。1.6 研究内容与目标研究内容与目标此次设计主要包含对振动筛设备整体方案以及原理的相关研究设计，相关参数拟定、传动系统设计等方面。通过对这些内容的研究，一方面可以掌握振动筛研究机理及发展状况，指导未来开展结构设计的思路和方向，深入了解振动筛的机理和规律，为优化振动筛的设计和操作提供理论依据。其次，通过对振动筛总体开展建模和工程图出具，可以加强对三维软件的熟练程度和对工程图出具的了解，对于后续产品的加工及制造有一定的指导意义。最后通过对振动筛的传动系统、工作原理及其分离装置、喂料和出料装置开展设计与计算，对了解产品特性，将机械知识灵活化应用具有重要意义。出于对经济性和实用价值的双重考量，设计目标聚焦于开发一种构造简洁且工作效率显著提升的振动筛。2 振动筛分类及总体方案选择振动筛分类及总体方案选择振动筛的结构设计第 6 页(共 27 页)2.1 工作原理工作原理将粒度不均的散状物料集合，通过多轮回转过布有规则孔眼的单层或多层筛面，分成多个粒度级别的作业称为筛分。此过程中，超过筛孔尺寸的颗粒保留在筛面上，被称作筛上产物；反之，能透过筛孔的颗粒则为筛下产物。理论层面，大于筛孔的物质滞留筛面，小于的则穿孔而过。筛分活动可视为两个步骤的结合：初步是小颗粒穿越大颗粒堆叠的物料层，接近筛面；继而是这些细粒透过筛孔。要使这两步顺利实施，物料与筛面间必须有相对的运动发生。因此，筛箱设计需确保其运动特性既能使物料层松散，又可促使阻碍筛孔的大颗粒移位，保持细粒的下渗通路顺畅。在实际操作中，当含有各种粒度、混杂粗细的物料涌入筛面，仅少部分直接接触筛面，且其中包含的并非全是小于筛孔的小颗粒，大部分小颗粒散布于物料层的各个角落。随着筛箱振动，物料层被松解，大颗粒间的空隙加大，小颗粒借机穿插下降，落入下层或传送上。由于小颗粒间空间狭小，大颗粒无法跟随下降，反而在振动中逐渐上升。由此，原先杂乱的颗粒群依据粒度自动分级，形成小颗粒在下、大颗粒在上的分层格局。达到筛面的小颗粒顺利过筛，实现了粗细分离，圆满完成了筛分任务。不过，完全的分离很难达成，常有少量应为筛下产物的颗粒残留于筛上产物中。至于细颗粒的过筛，尽管它们尺寸小于筛孔，但过筛难度各异。与筛孔相差明显的颗粒容易通过，而与筛孔尺寸接近的颗粒过筛难度大，若要通过已被筛下产物占据的筛下层空隙则更加困难。2.2 振动筛分类振动筛分类振动筛一般分为三大类为惯性振动筛、共振筛和其它类型的振动筛16。2.2.1 惯性振动筛惯性振动筛惯性振动筛的工作原理基于高速旋转的不平衡重量产生的离心力，该离心力驱动筛箱振动，使筛面上的物料得以分散，并促使细小颗粒通过筛孔排出。近年来，凭借其卓越的性能、简洁的结构设计和低维护需求，惯性振动筛在煤炭洗选和矿物加工行业备受青睐，并在全球范围内受到广泛关注。特别值得一提的是，直线振动筛技术的快速发展已成为行业瞩目的焦点。在美国和日本等地，根据振动质点的运动轨迹，惯性振动筛被分类为圆运动振动关键零部件选型和计算第 7 页(共 27 页)筛和直线振动筛。其中，圆运动振动筛通过不平衡振动器驱动筛箱产生振动，其运动轨迹呈圆形。这种筛机广泛应用于煤炭和矿业工厂的预筛分、准备筛分及脱水作业中。圆运动振动筛的振动方式能有效使筛面上的物料翻滚和松散，具备以下显著优势：确保细小颗粒顺利迁移至物料层底部并通过筛孔；防止筛孔堵塞，通过物料跳跃解决物料卡塞问题；筛分效率高；可调节筛面倾斜角度，以改变物料沿筛面的流动速度，从而优化处理量；对于难筛物料，可通过反转主轴改变振动方向，与物料行进方向相反，在相同条件下减缓物料移动速度，进而提升筛分效率。图 3 展示了其基础结构示意图。图 3 圆振动筛图 3 圆振动筛 直线振动筛的工作原理是通过两根装有不平衡重的轴进行同步反向旋转，从而驱动筛体产生振动。筛面的安装形式可以根据实际需求选择水平或倾斜方式，其振动产生的运动轨迹呈现为直线，因此得名直线振动筛或水平振动筛。直线振动筛之所以在行业中受到青睐，主要源于其一系列独特的优势。首先，它具备优异的动力平衡设计，确保了物料在筛面上的流动状态更加顺畅，从而提高了筛分效率。其次，筛面振动筛的结构设计第 8 页(共 27 页)上物料的移动主要依赖于激振力，而非筛面的倾斜角度，这使得筛面可以水平安装，不仅降低了厂房的建造成本，还优化了空间布局。此外，直线振动筛的全封闭结构能够有效防止筛孔堵塞，同时保证了设备的坚固耐用性。其筛面设计灵活多变，可以根据具体需求选择不同层数的配置，满足不同筛分作业的要求。更重要的是，直线振动筛在筛箱运动过程中能够产生较大的加速度，这一特点使得它在煤炭脱水、脱泥、脱介等工艺以及物料的分级作业中表现出色。综上所述，直线振动筛以其独特的工作原理和出色的性能在行业中具有广泛的应用前景。2.2.2 共振筛共振筛自上世纪五十年代起，共振筛已成为煤炭和矿石筛分领域的重要工具。其独特之处在于，振动系统被精心调至接近共振区的状态，即筛子的工作频率与其自然振动频率相接近。这种设计不仅适用于煤炭和矿石的预先筛分和最终筛分，还能高效执行脱水、脱泥和脱介等任务。共振筛的显著特点在于其巧妙运用了共振原理。当筛子工作在共振频率附近时，即使使用较小的激振力，也能轻松驱动大面积的筛箱进行振动，从而提高筛分效率。此外，这种设计还有效降低了传动系统的功率消耗，并减轻了轴承等关键部件的负荷，从而延长了设备的使用寿命。图 4 直线振动筛图 4 直线振动筛采纳非线性振动原理的筛分设备凭借其在瞬间加速方面的卓越表现，对物料分级及脱水等操作尤为有利。不过，此类设备在安装与技术实现上要求严格且复杂，这导关键零部件选型和计算第 9 页(共 27 页)致国际上共振筛技术的发展步伐较为迟缓，例如在西德，除少数制造商仍在应用外，已逐渐减少此类产品的推广。波兰制造的 ZDR 型振动筛是一个典型的共振筛案例，这是波兰过去十年新研发的共振筛技术，尽管与 CDR 型相比结构改动不大，主要改进在于提升处理能力，但其显著的振动强度要求配备高性能橡胶弹簧元件，因而目前仍处于实验室测试与研发阶段。ZDR 系列包含了 ZDR-1.8 和 ZDR-2.2 两种型号，分别拥有 17 平方米和 21 平方米的筛分面积。2.2.3 其他类型振动筛其他类型振动筛(1)等厚筛我国已有的 ZD 系列直线等厚筛种类繁多，涵盖了 7 种基础型号，这些设备的综合筛分效率通常超过 85%，并且能够将筛余率控制在一个较窄的范围内，大约在5%至 10%之间。ZD 系列等厚筛特别适用于那些需要高精度筛分的煤炭及类似比重材料，无论是干法还是湿法筛分过程，都能处理较大的物料量，且能有效筛分至 6 毫米的细粒度级别。(2)概率筛分机概率筛分机械凭借其特有的大孔径、大倾角与多层筛面设计，实现了物料的近似分选，大大增强了筛分设备的处理能力及干式筛选的深度。QGS 型弦琴概率筛是在 GS 型煤炭概率筛的基础上，融合了弦琴筛的优点而创新研发的。这款筛分设备能够高效地对湿度较大的煤炭进行 6 毫米等级的干法分级，所筛选出的产品品质完全满足空气重介质流化床选煤设备的入料标准。弦琴筛网在共振状态下运行，显著减少了筛孔堵塞的可能。(3)GPS 型高频振动细筛GPS-900-3 型号的高频精细筛分设备是在深入借鉴美国 Derrick 公司高频筛分技术的基础上研发而来，其特色在于整合了多层筛网设计（三层不同孔径不锈钢丝网的叠加组合）、三向进料系统（沿筛网长度配置三个进料口）和长圆筒振动组件（马达轴两端装备带有偏置重块和调偏附件的振动单元），工作时振动频率可达每分钟 2850 次。该设备现已被广泛应用于黑色金属及有色金属的闭路研磨作业中作为分级设备，分级综合效率达到了 60%至 70%，展现了良好的应用前景。振动筛的结构设计第 10 页(共 27 页)图 5 高频细筛图 5 高频细筛 (4)电磁振动旋流筛电磁振动旋流筛是一种设计简洁的高效脱水及除泥设备，其优势在于无运转部件，无需润滑维护，运行无需外部动力源，应用范围广泛，不仅局限于煤选厂，还适宜于污水处理、矿选工厂及类似物料的脱水除泥和分级作业，展现出广泛的适用性和推广价值。目前，该系列已成功开发出专注于处理粗煤泥的 C 型和细末煤的 M 型两种型号，满足不同脱水需求。2.3 方案选择方案选择根据振动筛的分类，基于本次筛分目标，选择了惯性式振动筛中的直线振动筛。直线振动筛采用振动电机激发振动作为其动力根基，促使物料在筛网表面既被反复抛掷又沿直线轨迹前行。物料经由送料装置均匀导入筛分机入口，穿越多层筛网，产生多种粒度的筛上残留与筛下产品，这些产物通过各自的排放通道分离排出。此系关键零部件选型和计算第 11 页(共 27 页)统标志性的特点包括低能耗、高效产能、结构简便、维护便捷、全密封防尘设计，以及自动化排料能力，特别适配于连续生产线集成。直线振动筛搭载双振动电机驱动机制，当这对电机同步逆向旋转时，它们的偏心质量产生的振动力在电机轴向相互抵消，而在垂直轴向累积形成合力，确保筛体沿直线振动。电机轴与筛面形成一定的倾角，使得在振动力与物料重力的联合作用下，物料在筛面上以跳跃式直线运动，实现了物料的有效筛分与分级。2.4 直线振动筛的工作原理直线振动筛的工作原理直线振动筛的核心振动机制是基于惯性振动激励器的运动，通过电动机驱动来激发振动。该激励器设有两根轴，每根轴上配置了一个偏心质量块，并且这两个质量块沿相反而同步旋转，故此设计也常被称为双轴振动筛。为保持两轴的精确同步运行，系统采用了齿轮啮合技术来实施有效联接。当两个偏心重的圆盘转动时，两个偏心重产生的离心力 F，在 x 轴的分量总是抵消，在 y 轴的分量相加，其结果在 y 轴方向产生一个往复的激振力，使筛箱在 y 轴方向上产生往复的直线轨迹振动17。trmPysin20 trmsin20 tPsin式中，m不平衡重的质量和，0mm，单位为Kg；P不平衡重块所产生的激振力，单位为N；T转动时间，单位为s；r不平衡重质心回转半径,单位为m；不平衡重的回转角速度，单位为srad；yP在振动方向上的激振力,单位为N；0m每个偏心块的质量，单位为Kg。从上述公式中可以得知，当双轴惯性振动激励器同步且朝相反方向旋转时，会生成一个定向的简谐力，此力通过筛箱的中心点作用，促使筛箱沿直线路径进行规律的往复振动。直线振动筛设计时，筛面的最大倾斜角度一般限制在 8 度以内，而筛面振动的幅度则约为 45 度。通过振动激励器的作用，筛面实现直线往复式运动。在此运动中，物料颗粒因筛面振动效应而交替经历抛射和降落，促使物料沿筛面向前移动。正是这振动筛的结构设计第 12 页(共 27 页)种抛掷与筛面的碰撞过程，促使小于筛孔尺寸的颗粒得到有效筛选。筛分机的效能及生产能力与筛面倾斜角、振动幅度以及物料的抛射特性紧密相关联。为了保证筛分效率高，筛子的生产能力大，必须选择合适的yK值。图 3 为直线振动筛的工作原理图，筛面上的颗粒产生的抛射条件是cosgay，令此时的角为开始抛射角L，则 cos)sin(sin2gAL 图 3 直线振动筛的工作原理图 3 直线振动筛的工作原理3 总体结构设计总体结构设计3.1 设计任务分析设计任务分析本设计直线振动筛的设计应达到如下技术要求：(1)适用于输送散装物料或物品；(2)该设备以其运行稳定、结构简洁可靠、低损耗部件、筛网便捷更换以及高效的筛分性能和卓越的筛分效果为特点。(3)设备操作简单，维护方便；(4)筛面尺寸：符合小型化要求，要求长度不大于 1200mm，宽度小于 800mm；高度小于 800mm；(5)主要螺栓、防撞击垫片，部件等尽量采用国家标准，以减少制作成本。根据直线振动筛结构特点及设计任务计算，本次总体结构主要由机架、电机、进料斗、振动筛网、电机连接板、机架、筛分箱、弹簧、万向轮等部件组成，总体产品结构尺寸为 980550550mm。如下图 4 所示。关键零部件选型和计算第 13 页(共 27 页)图 4 结构效果图图 4 结构效果图下沉式直线振动筛结构设计实例如下：采用钢材制作的框架结构，具备足够的强度和刚度，以承受机器运行时的力和振动。框架分为上下两部分，下部安装有万向轮，上部安装有弹簧和筛分箱。筛分箱下采用电机连接板和电机进行连接，通过电机运动将进料斗中的材料进行筛分，筛子采用可更换设计，方便根据不同的颗粒大小和要求进行调整。进料斗采用斜板式进料装置，颗粒经过进料口进入筛分箱，通过电机反复振动带动筛分箱体中材料不断向前，将颗粒进行筛分。通过以上的结构设计，振动筛能够高效地完成颗粒分离的工作，并且具备安全可靠的特点。结构设计考虑了框架结构的强度和刚度、传动系统的可调节性、运动部件的设计，装置的均匀分布性、控制系统的功能和安全设施的保护性，以满足振动筛的工作需求和操作要求。3.2 结构参数计算结构参数计算3.2.1 筛面面积计算筛面面积计算振动筛的结构设计第 14 页(共 27 页)通过查阅矿山机械等资料，得出一般筛分机的物料层的厚度为ah4（a为筛孔尺寸），amin=20mm，在本设计中我们取筛孔尺寸为 a=20mm。通过查表得出单位面积得生产率为 q=20t/。3.2.2 振动次数计算振动次数计算直线振动筛的振动频率，公式如下：将数据代入得：n=822 次/分校正：满足条件。3.2.3 振动筛计算振动筛计算生产率公式BhQ3600其中，B筛面宽度，B=0.48m；h物料厚度，h=200mm；入料速度，v=10m/min=0.167m/s；物料松散比重，=1t/m3。代入数值可得：hBhQ/t571167.020048.036003600验算合格。振动筛总重：SqM大中型振动筛：2/t 5.0mqMtM228.048.095.05.03.2.4 激振器计算激振器计算在本设计中，取偏心距mm10r 振动筛偏心块的质量可以通过该式来计算：mrAmM22其中，M振动筛的重量6478.38.990050.0082282214.314.3900=K222gAngA分/次sincos930n2AKv关键零部件选型和计算第 15 页(共 27 页)m单个偏心块的重量A振幅，A 取 5mm。r偏心距带入数据可得；3.2.5 地基动载荷计算地基动载荷计算振动筛取频率比公式为：pZ，一般频率比值得取值范围为 4Z5，在本设计中取Z=5。通过查阅相关资料，可以得出弹簧刚度得计算：2)(2(zmMK其中角速度:=602 n=608222=86rad/s则mmNzmMK/112.45860.0762228.0()(2(22）（）每一台振动筛的隔振弹簧为 4 组，则每个弹簧刚度为41KK 则，1K28.1N/mm传给地基的动载荷为：NAKT5.62554.1123.3 筛箱的设计筛箱的设计筛箱作为振动筛的关键承载与振动组件，集成了筛面，主要结构由筛箱本体和固定在它顶部的筛网构成。结构上，它包括侧面板、后部挡板、下部纵梁和上方横梁。侧面板由钢板制成，通过横梁连接两侧，形成整体框架，以增强结构的整体性，并在特定位置焊接角钢以增加侧板的强度。下部纵梁与上部横梁均采用无缝钢管材质，考虑到筛子在高频振动状态下，不仅要承受物料负载，还会受到强烈的振动力，故筛框的连接务必结实，确保整体刚度足够，防止筛箱变形损坏，这一点在大尺寸振动筛面情况下尤为关键。下面，将对各部件进行具体分析，侧板与横梁是承受主要负载的结 t0.076102525228.02m振动筛的结构设计第 16 页(共 27 页)构件，侧板通过支撑在机架上承载物料和筛箱的重量，同时传递振动力至筛框各部分，侧板标准厚度为 6 至 16 毫米钢板或角钢，此处选用的是 8 毫米厚度的钢板以增强承载能力。横梁承担着筛板、物料重量及其作业时产生的惯性力，材料可选自工字钢、槽钢、无缝管钢或箱形梁，本设计选用的是厚度为 10mm 的槽钢。筛箱的刚度反映其抗变形的性能，在振动工作状态下，高频惯性力可能导致结构部分区域动力性变形，这常常是横梁或侧板破裂的主要诱因，因此加强筛框的刚度至关重要，特别是连接部分的刚度，采取的措施有：在横梁间增设纵向辅助梁、横梁上安放筛板、横梁与侧板交界处使用大曲钢件，这些都有助于提高整体刚度。筛框连接技术主要包括铆接和焊接两类。铆接精度高，无内应力，对振动适应性佳，但工艺繁琐；焊接操作简便，但焊缝复杂且内部应力大，强振动下可能引发焊缝裂纹甚至结构断裂，故常实施退火处理以缓解焊接应力。鉴于此振动筛服务于中型石料筛选，经济性考量下，焊接组件成为优选方案。3.4 电动机的选用电动机的选用振动筛的功率消耗为：1)(21NNN其中，N1 为动能消耗功率；N2 为轴承内部摩擦消耗功率；为传动效率，取 0.9。动能消耗功率 N1 计算：kW1.217404808225)0.0762228.0(25.01740480)2(32321nAmMCN其中,C 为阻尼系数，取 0.25；n 为振动次数。轴承内部摩擦消耗功率 N2 计算：关键零部件选型和计算第 17 页(共 27 页)kWdnAmMfNm6.117404801.08225076.02228.0005.01740480)2(332其中，mf为轴承的摩擦系数=0.005；d为激振器安装轴的直径，取d=0.1m。综上计算，振动筛的消耗功率为 N=(2.1+1.6)/0.9=4.1kW经过校正满足rsMMMrMg，即 gSMM由机械工程师手册 表201，选取电动机型号为：Y132S6 型；额定功率3kw，额定转速 960 r/min，最大转矩 2.0kNm，质量 60kg。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N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：1775003fdCAAnmMN千瓦式中：C，阻力系数，一般3.02.0C25.0C抛掷指数较小时，.mdd1.0轴承内圈直径，rmpnn845转动轴转数，95.0传动效率，。滚动轴承的摩擦系数f，003.0001.0f。这里对于滚子轴承选取002.0f。3558991 0.005 8450.25 0.0050.002 0.1177500 0.95N=25.933KW由上式可求 N=25.933KW振动筛的结构设计第 18 页(共 27 页)3.5 筛面的选用筛面的选用筛面是筛分设备的关键作业组件，其性能好坏直接关乎生产效率和筛分效果，对延长大设备寿命、提升作业效率及控制成本效益有着深远意义。筛分设备对筛面的基本标准包括：确保足够的力学强度，最大化有效筛分面积（即筛孔总面积与筛面总面积的比率），良好的耐腐蚀与磨损抵抗力，实现高开孔比例，避免筛孔堵塞，确保物料运动时频繁与筛孔接触。前者确保了设备的稳定运行与长期性，后者则直接影响筛分效能。开孔率，即筛孔总面积占整个筛面的比例，是评价筛面效能的关键指标，通常以百分比表达。开孔率愈高，意味着物料与筛面每次接触时通过筛孔的可能性愈大，从而提升单位面积的生产效率和筛分精准度。开孔率与筛孔形状、筛丝直径密切相关，细小的筛丝虽能提升开孔率，但若过于纤细则可能减弱筛面的耐久性，需要在二者间找到最佳平衡。在本设计中，筛面长度为 0.98m，宽为 0.48m，故筛面面积为 S=0.456。筛面材质应当具备良好的耐磨性、抗疲劳及耐腐蚀性能。在处理大量物料分级时，推荐采用高碳钢材作为筛面材料；面对高强度冲击工况，则建议选用高锰钢材质。为增强这些材质的硬度和耐磨度，必要的热处理如淬火不可或缺。在涉及脱介、脱水和脱泥等湿式筛分操作时，不锈钢筛面是较为理想的选项。随着科技进展，聚氨酯橡胶筛面展现出卓越的性能，如长久使用寿命、减少堵塞概率和低噪音，但成本较高。根据材质和加工工艺，筛面可分为筛板、缝隙筛板、网布等类型。依据筛分工需求，需审慎选筛板或筛网，以达到最优匹配。（1）筛板。筛板是极为稳固的筛面形式之一，尤适用于大体积物料的分级。煤炭筛选业的惯例显示，针对 25 毫米及以上粒径的大颗粒分级，采用筛板为宜，此法不仅延长了筛面寿命，且对分级效率几乎无不利影响。筛板的开孔率常设在约 40%上下。（2）编织筛网。筛网的特点在于其高开孔比，最高可达筛面总面积的 70%，这增加了筛选效率。但相比筛板，其结构强度较低，耐久性不足，使用期限较短，因而通常局限于细粒级应用。在煤炭分选中，筛网多用于小于 1 毫米孔径的煤炭分级处理。本设计中的直线振动筛主要用于颗粒与粉末的筛分，因此选用筛板作为筛面材质。为确保筛板具备足够的力学强度并获得较大的开孔率，筛孔通常设计为近似菱形关键零部件选型和计算第 19 页(共 27 页)排列，而非传统圆形分布。这样排列的筛板，其开孔率可以用下列计算7：%100905.022DSDA开 式中，开A开孔率，%；D筛孔直径，毫米；S筛孔间的最短距离，毫米，按照经验，S 的大小可以用公式DS9.0确定。筛板常规固定于筛面的方式是通过在两侧施加木质楔子挤压实现。当木质遇水膨胀时，能有效增强筛面的紧固力，此法操作简便且稳定可靠。为防止中部出现松动情况，可增设螺丝或采用 V 型螺丝进一步加固。3.6 筛板的设计筛板的设计考虑到煤炭本身的特性，直线振动筛被应用于其最终的筛分环节。筛分机的生产能力、原料特性、筛分环境及筛分精度需求均对筛分过程有着密切的关联。振动筛生产能力的计算虽然有不少试验公式，但由于筛分过程的影响因素很多，生产上还是以类似条件下的单位面积生产率来计算1。根据筛子的单位面积生产率，可用下式计算筛子的生产能力7：FqQ ht/式中，Q振动筛的处理能力；F筛面工作面积2m，即BLF (B 代表筛面的横向宽度，L 则指筛面的纵向长度。筛面的长度通常是固定的，而筛分机的处理效能主要通过调整筛面的宽度来进行调控)；q.单位处理量2/mht。查表得单位处理量为：18222/mht。计算得：F为 3.62mhtFqQ/72206.3筛面采用筛板，筛孔尺寸为mm20。3.7 支承弹簧设计支承弹簧设计在本设计中一共有 4 组减震弹簧，每组弹簧受到的最大静载荷来自于振动筛自重振动筛的结构设计第 20 页(共 27 页)和地面对它的静拉力 T。即：P4TMg 代入数值得：P1=4614.3N。同理，最小静载荷为：P2=4443.4N。由机械工程师手册查得弹簧材料直径的计算为：d1.6 kCF max其中，C 旋绕比，取 C=6；k 为曲率系数，2525.1615.04414CCCk,在此取 K=1.2；弹簧的材料选择碳素弹簧钢，其许用应力为：=366.86MPA，切变模量为：G=803102mmN。代入数值算得mmd151,为了增加其安全冗余，取 d=20mm。弹簧的工作行程为：hdPP12 mm，则：h8.5mm弹簧的有效圈数：nKCdG38，将数据代入可得,n6.7 圈取71n，取支承圈32n,则弹簧的总圈数为 n=10。设计弹簧尺寸：弹簧公称直径：D=Cd=120mm;弹簧外径：D1=D+d=140mm；弹簧内径：D2=D-d=100mm；节距:p=(0.28-0.5)D 取 p=0.4D=0.4X120=48；螺旋角:7.212014.348arctanarctanDp；材料展开长度：mmDnL3768101203.14。由弹簧材料内部产生的最大最小循环切应力：关键零部件选型和计算第 21 页(共 27 页)23max8FdKD13min8FdKD可得：23max8FdKD=38 1.18 1306846.525334.47720MPamin13388 1.18 1304093.87200.020KDFMPad 由文献式（16-13）可知,疲劳强度安全系数计算值及强度条件可按下式计算：FcaSSmaxmin075.0式中：0弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限 FS弹簧疲劳强度的设计安全系数,取FS=1.3-1.7按上式可得：maxmin075.0caS=4800.75 2001.88334.477FS=1.3所以此弹簧满足疲劳强度的要求。静应力强度安全系数计算值及强度条件为：ssScaSSmax式中s弹簧材料的剪切屈服极限，MPass84012007.07.0 SS静应力强度的设计安全系数，SS=1.3-1.7所以得：max8402.51334.477sScasSS=1.3所以弹簧满足静应力强度,弹簧满足要求。4 其他结构设计其他结构设计4.1 进料斗进料斗进料斗是振动筛中的一个关键部件，它的作用就是将颗粒高效地导入到整机中。振动筛的结构设计第 22 页(共 27 页)本发明的目的是保证颗粒在进料或随后的加工过程中能够安全、无差错地被送入机器内，并能有效地阻止颗粒或从喂料口飞出，从而避免给人带来不必要的伤亡。进料口设计，对颗粒的工作性能有很大的影响。此次设计中针对进料口的设计主要是同上箱体顶部进行焊接，该进料口厚为 2 毫米，选择的钢板材料为 Q235 焊接制成，将处理好的混合颗粒从进料口进入，利用振动将颗粒往分离区域移动，从而实现分离，如图 5 所示。图 5 进料斗图 5 进料斗4.2 筛选部分设计筛选部分设计本发明涉及一种颗粒分离的装置，它是通过振动将大颗粒不断向前移动，同时小颗粒通过筛网，调入筛分箱体中，通过收料斗，由专用的出芯孔排放到装置外。如图所示图 6 所示。图 6 筛选部分设计图 6 筛选部分设计4.3 出料斗出料斗出料斗主要是能够将分离后的大颗粒进行排放机外，出料口选择的机械材料是钢板焊接，厚度为 2 毫米，如图 7 所示。总体结构设